Bahan pertama yang dipelajari orang untuk digunakan untuk kebutuhan mereka adalah batu. Namun, kemudian, ketika seseorang menyadari sifat-sifat logam, batu itu bergerak jauh ke belakang. Zat-zat inilah dan paduannya yang telah menjadi bahan terpenting dan utama di tangan manusia. Barang-barang rumah tangga, alat-alat kerja dibuat darinya, bangunan dibangun. Oleh karena itu, dalam artikel ini kami akan mempertimbangkan apa itu logam, karakteristik umum, sifat, dan penggunaannya yang sangat relevan hingga hari ini. Lagi pula, secara harfiah segera setelah Zaman Batu, seluruh galaksi logam mengikuti: tembaga, perunggu, dan besi.
Logam: karakteristik umum
Apa yang menyatukan semua perwakilan zat sederhana ini? Tentu saja, ini adalah struktur kisi kristalnya, jenis ikatan kimianya, dan fitur struktur elektronik atomnya. Bagaimanapun, itulah karakteristik sifat fisik yang mendasari penggunaan bahan-bahan ini oleh manusia.
Pertama-tama, pertimbangkan logam sebagai unsur kimia dari sistem periodik. Di dalamnya, mereka terletak cukup bebas, menempati 95 sel dari 115 yang diketahui hingga saat ini. Ada beberapa fitur lokasi mereka secara umumsistem:
- Mereka membentuk subkelompok utama dari kelompok I dan II, serta III, dimulai dengan aluminium.
- Semua subkelompok sekunder hanya terdiri dari logam.
- Mereka terletak di bawah diagonal bersyarat dari boron ke astatine.
Berdasarkan data tersebut, mudah untuk melihat bahwa non-logam dikumpulkan di bagian kanan atas sistem, dan sisa ruang milik elemen yang kami pertimbangkan.
Semuanya memiliki beberapa fitur struktur elektronik atom:
- Jari-jari atom besar, akibatnya ikatan antara elektron terluar dan inti melemah, sehingga logam dengan mudah melepaskannya, bertindak sebagai reduktor.
- Sejumlah kecil elektron di lapisan energi terluar.
- Dalam golongan dari atas ke bawah, sifat-sifat logam dari unsur-unsur ditingkatkan, dan sepanjang periode dari kiri ke kanan, sebaliknya, mereka melemah. Jadi, non-logam terkuat adalah fluor, dan yang terlemah adalah fransium.
Karakteristik umum logam dan non-logam memungkinkan kita untuk mengidentifikasi pola dalam strukturnya. Jadi, kisi kristal yang pertama adalah logam, khusus. Nodenya mengandung beberapa jenis partikel sekaligus:
- ion;
- atom;
- elektron.
Awan biasa terakumulasi di dalam, yang disebut gas elektron, yang menjelaskan semua sifat fisik zat ini. Jenis ikatan kimia dalam logam dengan nama yang sama dengan mereka.
Sifat fisik
Ada sejumlah parameter yang menyatukan semua logam. Ciri-ciri umum fisik merekaproperti terlihat seperti ini.
- Metal bersinar. Semua perwakilan dari kelompok zat ini memilikinya. Pada saat yang sama, sebagian besar memantulkan cahaya dari satu panjang gelombang, oleh karena itu memancarkan warna putih-perak yang lembut. Tetapi beberapa (emas, tembaga, banyak paduan) memiliki kilau kuning.
- Kelenturan dan plastisitas. Parameter ini juga melekat pada logam. Karakteristik umum atas dasar ini, bagaimanapun, tidak sepenuhnya akurat, karena di antara perwakilan ada yang sangat lunak, mudah dibentuk dan ulet, dan ada yang cukup rapuh yang dikerjakan dengan mesin. Yang paling mudah dibentuk dan ulet adalah emas, perak, tembaga, aluminium dan lain-lain. Kurang lunak - timah, timah, mangan, dan lainnya.
- Konduktivitas listrik dan termal. Itu dimiliki oleh semua perwakilan tanpa kecuali. Logam adalah konduktor jenis pertama.
- Titik leleh dan titik didih tinggi. Atas dasar ini, mereka dibagi menjadi tahan api (suhu di atas 1500 derajat), melebur - di bawah angka yang ditentukan.
- Logam ringan dan berat tergantung pada kepadatannya. Semakin kecil, semakin kecil berat atom unsur tersebut. Yang paling ringan adalah lithium, dan yang terberat adalah osmium.
- Kekerasan. Pemegang rekor untuk indikator ini adalah chromium, dan yang paling lembut adalah cesium, meleleh di tangan.
Parameter yang terdaftar - ini adalah karakteristik umum logam, yaitu, segala sesuatu yang menyatukan mereka menjadi satu keluarga besar. Namun, harus dipahami bahwa ada pengecualian untuk setiap aturan. Selain itu, ada terlalu banyak elemen semacam ini. Oleh karena itu, dalam keluarga itu sendiri,ada pembagian ke dalam berbagai kelompok, yang akan kami pertimbangkan di bawah ini dan untuk itu kami akan menunjukkan fitur karakteristiknya.
Sifat kimia
Dari sudut pandang ilmu kimia, semua logam adalah zat pereduksi. Dan, sangat kuat. Semakin sedikit elektron di tingkat terluar dan semakin besar jari-jari atom, semakin kuat logam sesuai dengan parameter yang ditentukan.
Akibatnya, logam dapat bereaksi dengan:
- nonlogam;
- air;
- asam;
- dengan alkali (logam amfoter);
- oksida;
- garam dari logam yang lebih lemah.
Ini hanya gambaran umum tentang sifat kimia. Lagi pula, untuk setiap kelompok elemen, mereka murni individual.
Logam alkali tanah
Karakteristik umum logam alkali tanah adalah sebagai berikut:
- Memiliki dua elektron di tingkat terluar.
- Mereka membentuk kelompok kedua dari subkelompok utama sistem periodik, kecuali berilium.
- Dalam kondisi normal, ini adalah benda padat yang tidak dapat dipotong dengan pisau.
- Warna logam sederhana adalah abu-abu perak, ditutupi dengan lapisan oksida di udara.
- Aktivitas kimianya tinggi, meningkat dari magnesium menjadi radium.
- Tersebar luas di alam, terutama kalsium. Dalam bentuk sederhana, mereka tidak ditemukan karena aktivitasnya yang tinggi, tetapi mereka membentuk banyak senyawa berbeda yang penting bagi manusia.
- Penting secara biologis. Kalsium dan magnesium adalah elemen penting dari tubuh manusia danhewan. Magnesium juga merupakan bagian dari klorofil tanaman.
Dengan demikian, logam alkali tanah adalah elemen umum dari keluarga-s, menunjukkan aktivitas kimia yang tinggi dan merupakan agen pereduksi yang kuat serta berperan penting dalam proses biologis dalam tubuh.
Logam alkali
Karakteristik umum logam alkali dimulai dengan namanya. Mereka menerimanya karena kemampuannya untuk larut dalam air, membentuk alkali - hidroksida kaustik. Reaksi dengan air sangat hebat, terkadang mudah terbakar. Zat-zat ini tidak ditemukan dalam bentuk bebas di alam, karena aktivitas kimianya terlalu tinggi. Mereka bereaksi dengan udara, uap air, non-logam, asam, oksida dan garam, hampir semuanya.
Ini karena struktur elektroniknya. Di tingkat terluar, hanya ada satu elektron, yang dengan mudah mereka berikan. Ini adalah agen pereduksi terkuat, itulah sebabnya butuh waktu lama untuk mendapatkannya dalam bentuk murni. Ini pertama kali dilakukan oleh Humphrey Davy pada abad ke-18 dengan elektrolisis natrium hidroksida. Sekarang semua perwakilan grup ini ditambang menggunakan metode ini.
Karakteristik umum logam alkali terletak pada kenyataan bahwa mereka merupakan kelompok pertama dari subkelompok utama sistem periodik. Semuanya adalah elemen penting yang membentuk banyak senyawa alami yang berharga yang digunakan oleh manusia.
Karakteristik umum logam dari famili d dan f
Grup elemen ini mencakup semua ituyang oksidasinya dapat bervariasi. Ini berarti bahwa, tergantung pada kondisinya, logam dapat bertindak sebagai zat pengoksidasi dan zat pereduksi. Unsur-unsur tersebut memiliki kemampuan yang besar untuk masuk ke dalam reaksi. Di antara mereka, sejumlah besar zat amfoter.
Nama umum untuk semua atom ini adalah unsur transisi. Mereka menerimanya karena fakta bahwa, dalam hal sifat-sifatnya, mereka benar-benar berdiri, seolah-olah, di tengah, antara logam khas dari keluarga-s dan non-logam dari keluarga-p.
Karakteristik umum logam transisi menyiratkan penunjukan sifat-sifatnya yang serupa. Mereka adalah sebagai berikut:
- sejumlah besar elektron di tingkat terluar;
- jari-jari atom besar;
- beberapa bilangan oksidasi (dari +3 hingga +7);
- elektron valensi berada pada sublevel d atau f;
- membentuk 4-6 periode besar sistem.
Sebagai zat sederhana, logam dari golongan ini sangat kuat, ulet dan mudah dibentuk, oleh karena itu sangat penting bagi industri.
Subgrup samping dari sistem periodik
Karakteristik umum logam dari subgrup sekunder sepenuhnya bertepatan dengan karakteristik umum dari subkelompok transisi. Dan ini tidak mengherankan, karena, pada kenyataannya, itu adalah hal yang persis sama. Hanya saja subkelompok samping dari sistem dibentuk secara tepat oleh perwakilan dari keluarga d dan f, yaitu logam transisi. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa konsep-konsep ini adalah sinonim.
Yang paling aktif dan penting dari mereka adalah baris pertama dari 10 perwakilan dari skandium hingga seng. Semuanya memiliki kepentingan industri yang besar dan seringdigunakan oleh manusia, terutama untuk peleburan.
Paduan
Karakteristik umum logam dan paduan memungkinkan kita memahami di mana dan bagaimana mungkin menggunakan zat ini. Senyawa tersebut telah mengalami transformasi besar dalam beberapa dekade terakhir, karena semakin banyak aditif baru yang ditemukan dan disintesis untuk meningkatkan kualitasnya.
Paduan logam paling terkenal saat ini adalah:
- kuningan;
- duralumin;
- besi cor;
- baja;
- perunggu;
- akan menang;
- nichrome dan lainnya.
Apa itu paduan? Ini adalah campuran logam yang diperoleh dengan melebur yang terakhir di perangkat tungku khusus. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan produk yang lebih unggul sifat-sifatnya dibandingkan zat murni yang membentuknya.
Perbandingan sifat logam dan nonlogam
Jika kita berbicara tentang sifat umum, maka karakteristik logam dan non-logam akan berbeda dalam satu hal yang sangat signifikan: untuk yang terakhir, fitur serupa tidak dapat dibedakan, karena mereka sangat berbeda dalam sifat fisik dan kimianya.
Oleh karena itu, tidak mungkin menciptakan karakteristik seperti itu untuk non-logam. Hanya mungkin untuk mempertimbangkan secara terpisah perwakilan dari masing-masing kelompok dan menjelaskan properti mereka.
