Nézz körül egy pillanatra… Hány fémtárgyat látsz? Amikor a fémekre gondolunk, általában olyan anyagokra gondolunk, amelyek fényesek és tartósak. Ezek azonban megtalálhatók az ételeinkben és a testünkben is. Vessünk egy pillantást a tudomány által ismert fémek teljes listájára, ismerjük meg alapvető tulajdonságaikat, és derítsük ki, miért olyan különlegesek.
Mik azok a fémek?
Fémeknek nevezzük azokat az elemeket, amelyek könnyen veszítenek elektronokat, fényesek (visszaverődnek), képlékenyek (más formára formázhatók), és jó hő- és elektromos vezetőnek számítanak. Életmódunk szempontjából kulcsfontosságúak, hiszen nemcsak a szerkezetek és technológiák részét képezik, hanem szinte minden cikk gyártása során is nélkülözhetetlenek. A fém még az emberi testben is megtalálható. Ha megnézi a multivitamin összetevőinek címkéjét, több tucat vegyületet láthat a listán.
Talán nem tudtad, hogy az olyan elemek, mint a nátrium, kalcium, magnézium és cink nélkülözhetetlenekéletünket, és ha hiányoznak a szervezetünkből, egészségünk komoly veszélybe kerülhet. Például a kalcium nélkülözhetetlen az egészséges csontokhoz, a magnézium az anyagcseréhez. A cink fokozza az immunrendszer működését, míg a vas segíti a vérsejteket az oxigén szállításában a szervezetben. A testünkben lévő fémek azonban abban különböznek a kanálban vagy acélhídban lévő fémektől, hogy elektronokat veszítettek. Ezeket kationoknak hívják.
A fémek antibiotikus tulajdonságokkal is rendelkeznek, ezért gyakran ezekből az elemekből készülnek a nyilvános helyeken lévő kapaszkodók és fogantyúk. Ismeretes, hogy sok szerszám ezüstből készül, hogy megakadályozzák a baktériumok szaporodását. A mesterséges kötések titánötvözetekből készülnek, amelyek megakadályozzák a fertőzést és megerősítik a befogadókat.
Fémek a periódusos rendszerben
Dmitrij Mengyelejev periodikus rendszerében minden elem két nagy csoportra oszlik: fémekre és nemfémekre. Az első a legtöbb. A legtöbb elem fém (kék). A táblázatban szereplő nemfémek sárga háttérrel jelennek meg. Létezik az elemek egy csoportja is, amelyeket metalloidoknak (pirosnak) sorolnak. Az összes fém az asztal bal oldalán van csoportosítva. Vegye figyelembe, hogy a hidrogén a fémekkel van csoportosítva a bal felső sarokban. Ennek ellenére nem fémesnek számít. Egyes tudósok azonban azt feltételezik, hogy fémes hidrogén lehet a Jupiter bolygó magjában.
Fémragasztás
Sok csodálatos és hasznos tulajdonságEgy elemnek köze van ahhoz, hogy az atomjai hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Ez bizonyos kapcsolatokat hoz létre. Az atomok fémes kölcsönhatása fémes szerkezetek létrejöttéhez vezet. Ennek az elemnek a mindennapi életben minden példánya, az autótól a zsebben lévő érmékig, tartalmaz fémcsatlakozást.
E folyamat során a fématomok külső elektronjaikat egyenletesen osztják meg egymással. A pozitív töltésű ionok között áramló elektronok könnyen átadják a hőt és az elektromosságot, így ezek az elemek olyan jó hő- és elektromos vezetők. Az áramellátáshoz rézhuzalokat használnak.
Fémek reakciói
A reakciókészség egy elem azon hajlamára utal, hogy reakcióba lép a környezetében lévő vegyi anyagokkal. Ő más. Egyes fémek, mint például a kálium és a nátrium (a periódusos rendszer 1. és 2. oszlopában), könnyen reagálnak számos különféle vegyszerrel, és ritkán találhatók meg tiszta, elemi formájukban. Mindkettő általában csak vegyületek formájában létezik (egy vagy több elemhez kötve) vagy ionként (elemi formájuk töltött változata).
Másrészt vannak más fémek is, ezeket ékszernek is nevezik. Az arany, az ezüst és a platina nem túl reakcióképes, és általában tiszta formában fordul elő. Ezek a fémek könnyebben veszítenek elektronokat, mint a nemfémek, de nem olyan könnyen, mint a reakcióképes fémek, például a nátrium. Viszonylag platinanem reakcióképes és nagyon ellenáll az oxigénnel való reakcióknak.
Elem tulajdonságai
Amikor az általános iskolában az ábécét tanultad, rájöttél, hogy minden betűnek megvan a maga egyedi tulajdonságkészlete. Például egyesek egyenes vonalak, mások görbék, mások pedig mindkét típusú vonalat tartalmazták. Ugyanez mondható el az elemekről is. Mindegyikük egyedi fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik. A fizikai tulajdonságok bizonyos anyagokban rejlő tulajdonságok. Fényes-e vagy sem, milyen jól vezeti a hőt és az elektromosságot, milyen hőmérsékleten olvad, milyen sűrű.
A kémiai tulajdonságok közé tartoznak azok a tulajdonságok, amelyek akkor figyelhetők meg, amikor az égéskor oxigénnek való kitettségre reagálnak (milyen nehéz lesz megtartani az elektronjaikat egy kémiai reakció során). A különböző elemek közös tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Például a vas és a réz egyaránt elektromos áramot vezető elemek. Azonban nem ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek. Például, ha a vas nedves levegőnek van kitéve, rozsdásodik, de ha a réz ugyanolyan körülményeknek van kitéve, sajátos zöld bevonatot kap. Ezért zöld és nem rozsdás a Szabadság-szobor. Rézből készült, nem vasból).
Elemek elrendezése: fémek és nemfémek
Az a tény, hogy az elemeknek van néhány közös és egyedi tulajdonságuk, lehetővé teszi őket egy szép, rendezett diagramba rendezve,periódusos rendszernek nevezzük. Az elemeket rendszámuk és tulajdonságaik alapján rendezi. Tehát a periódusos rendszerben olyan elemeket találunk csoportosítva, amelyek közös tulajdonságokkal rendelkeznek. A vas és a réz közel vannak egymáshoz, mindkettő fém. A vasat a "Fe" szimbólum, a rezet pedig a "Cu" szimbólummal jelöli.
A periódusos rendszer legtöbb eleme fém, és általában a táblázat bal oldalán találhatók. Azért vannak csoportosítva, mert bizonyos fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Például a fémek sűrűek, fényesek, jó hő- és elektromos vezetők, kémiai reakciók során könnyen elveszítenek elektronokat. Ezzel szemben a nemfémek ellentétes tulajdonságokkal rendelkeznek. Nem sűrűek, nem vezetik a hőt és az elektromosságot, és hajlamosak elektronokat nyerni, mint leadni. Ha megnézzük a periódusos táblázatot, azt látjuk, hogy a legtöbb nemfém a jobb oldalon van csoportosítva. Ezek olyan elemek, mint a hélium, szén, nitrogén és oxigén.
Mik azok a nehézfémek?
A fémek listája meglehetősen sok. Néhányuk felhalmozódhat a szervezetben, és nem okoz kárt, ilyen például a természetes stroncium (Sr képlet), amely a kalcium analógja, mivel produktívan lerakódik a csontszövetben. Melyiket nevezik nehéznek és miért? Nézzünk négy példát: ólom, réz, higany és arzén.
Hol találhatók ezek az elemek, és hogyan hatnak a környezetre és az emberi egészségre? Nehéza fémek fémes, természetben előforduló vegyületek, amelyeknek más fémekhez képest nagyon nagy a sűrűsége – legalább ötszöröse a víz sűrűségének. Emberre mérgezőek. Még kis adagok is súlyos következményekhez vezethetnek.
- Vezet. Ez egy nehézfém, amely mérgező az emberre, különösen a gyermekekre. Az ezzel az anyaggal való mérgezés neurológiai problémákhoz vezethet. Bár egykor nagyon vonzó volt rugalmassága, nagy sűrűsége és káros sugárzást elnyelő képessége miatt, az ólmot sok tekintetben fokozatosan megszüntették. Ez a Földön található puha, ezüstös fém veszélyes az emberre, és idővel felhalmozódik a szervezetben. A legrosszabb az, hogy nem tudsz megszabadulni tőle. Ott ül, felhalmozódik és fokozatosan mérgezi a testet. Az ólom mérgező az idegrendszerre, és súlyos agykárosodást okozhat gyermekeknél. Az 1800-as években széles körben használták smink készítésére, és 1978-ig a hajfestékek egyik összetevőjeként használták. Manapság az ólmot elsősorban nagyméretű akkumulátorokban, röntgenpajzsként vagy radioaktív anyagok szigeteléseként használják.
- Réz. Ez egy vörösesbarna nehézfém, amelynek számos felhasználási területe van. A réz még mindig az egyik legjobb elektromos és hővezető, és sok elektromos vezeték ebből a fémből készül, és műanyaggal van bevonva. A periódusos rendszernek ebből az eleméből készülnek a többnyire aprópénzes érmék is. Az akut rézmérgezés ritka, de az ólomhoz hasonlóan felhalmozódhat a szövetekben, és végül toxicitáshoz vezethet. Azok az emberek is veszélyben vannak, akik nagy mennyiségű réznek vagy rézpornak vannak kitéve.
- Mercury. Ez a fém bármilyen formában mérgező, és még a bőrön is felszívódhat. Különlegessége abban rejlik, hogy szobahőmérsékleten folyékony, néha "gyors ezüstnek" is nevezik. Hőmérőn látható, mert folyadékként hőt vesz fel, és a legkisebb hőmérséklet-különbséggel is változtatja a térfogatot. Ez lehetővé teszi a higany felemelkedését vagy leesését az üvegcsőben. Mivel ez az anyag erős idegméreg, sok vállalat áttér a vörös színű alkoholos hőmérőkre.
- Arzén. A római időktől egészen a viktoriánus korszakig az arzént a "mérgek királyának" és a "királyok mérgének" is tekintették. A történelem számtalan példája van arra, hogy a királyi és közemberek személyes haszonszerzés céljából gyilkosságokat követtek el, szagtalan, színtelen és íztelen arzénvegyületeket használva. Minden negatív hatás ellenére ennek a metalloidnak is megvan a maga haszna, még az orvostudományban is. Például az arzén-trioxid egy nagyon hatékony gyógyszer, amelyet akut promielocitás leukémiában szenvedők kezelésére használnak.
Mi az a nemesfém?
A nemesfém olyan fém, amelyritka vagy nehezen beszerezhető, és gazdaságilag nagyon értékes lehet. Mi a nemesfémek listája? Összesen három van:
- Platina. Tűzállósága ellenére ékszerekben, elektronikában, autókban, vegyi eljárásokban és még az orvostudományban is használják.
- Arany. Ezt a nemesfémet ékszerek és aranyérmék készítésére használják. Azonban sok más felhasználási területe is van. Az orvostudományban, a gyártásban és a laboratóriumi berendezésekben használják.
- Ezüst. Ez a nemesfém ezüstös fehér színű és nagyon képlékeny. tiszta formájában meglehetősen nehéz, könnyebb az ólomnál, de nehezebb a réznél.
Fémek: típusok és tulajdonságok
A legtöbb elem fémnek tekinthető. Az asztal bal oldalán középen vannak csoportosítva. A fémek alkáli, alkáliföldfém, átmeneti, lantanidok és aktinidák.
Mindegyikben van néhány közös dolog, ezek a következők:
- szobahőmérsékleten szilárd (kivéve a higanyt);
- általában fényes;
- magas olvadáspont;
- jó hő- és elektromos vezető;
- alacsony ionizációs kapacitás;
- alacsony elektronegativitás;
- hajlékony (adott alakot tud felvenni);
- műanyag (huzalba húzható);
- nagy sűrűségű;
- egy anyag, amely reakciók során elektronokat veszít.
A tudomány által ismert fémek listája
- lítium;
- berillium;
- nátrium;
- magnézium;
- alumínium;
- kálium;
- kalcium;
- scandium;
- titán;
- vanadium;
- chrome;
- mangán;
- vas;
- kob alt;
- nikkel;
- réz;
- cink;
- gallium;
- rubidium;
- stroncium;
- yttrium;
- cirkónium;
- nióbium;
- molibdén;
- technécium;
- ruténium;
- ródium;
- palládium;
- ezüst;
- kadmium;
- indium;
- copernicus;
- cézium;
- bárium;
- ón;
- vas;
- bizmut;
- lead;
- higany;
- tungsten;
- arany;
- platina;
- osmium;
- hafnium;
- germánium;
- iridium;
- nióbium;
- rénium;
- antimon;
- tallium;
- tantál;
- francia;
- livermorium.
Összesen körülbelül 105 kémiai elem ismert, amelyek többsége fém. Ez utóbbiak nagyon gyakoriak a természetben, amelyek tiszta formában és különféle vegyületek részeként is előfordulnak.
A fémek a föld belsejében fordulnak elő, megtalálhatók a különböző víztestekben, az állatok és az emberek testének összetételében, a növényekben és még a légkörben is. A periódusos rendszerben lítiummal (Li képletű fém) kezdődően helyezkednek el, ésa livermoriummal (Lv) végződve. A táblázat folyamatosan bővül új elemekkel, ezek többnyire fémek.
