-
Классификация материалов
Таблица Менделеева
Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра.
Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году.
В периодической системе элементы расположены в порядке возрастания заряда ядра, т.е. числа протонов. Распределение по группам (вертикальные колонки) производится в соответствии с количеством валентных электронов.
По рекомендации Международного союза теоретической и прикладной химии — ИЮПАК (IUPAC, The International Onion of Pure and Applied Chemistry) группы нумеруются арабскими цифрами от 1 до 18.
Классификация химических элементов
Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Фундаментальным свойством элемента является электронная конфигурация основного состояния. Элементы могут быть разделены на металлы, неметаллы и металлоиды (полуметаллы).
Аллотропными модификациями называют различные структурные формы одного элемента (пример – углерод: графит, алмаз, фуллерены, графен).
s-элементы включают в себя щелочные металлы, щелочноземельные металлы, водород и гелий. Все элементы без исключения, имеющие этот блок (кроме водорода и гелия), являются сильными восстановителями и поэтому в свободном виде в природе не встречаются.
p-элементы включают все неметаллы (исключая водород и гелий) и полуметаллы, а также некоторые металлы.
d-элементы известны как переходные металлы или переходные элементы.
Металлы
Металлы — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.
Из 118 химических элементов, открытых на данный момент, к металлам относят 96: 6 элементов в группе щелочных металлов, 6 в группе щёлочноземельных металлов, 38 в группе переходных металлов, 11 в группе лёгких металлов, 7 в группе полуметаллов, 14 в группе лантаноиды + лантан, 14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний, вне определённых групп бериллий и магний.
Названия большинства металлов заканчивается на –ий, например, литий, натрий, ванадий, палладий. Исключения составляют хром, титан, олово, свинец, железо, кобальт, медь, цинк, вольфрам, платина, серебро и золото.
Химические свойства
-
Металлическая связь
-
В реакциях чаще всего являются восстановителями. На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (т. ею «отдают» свои электроны)
Физические свойства
Важнейшим физическим свойством металлов является их низкое удельное электрическое сопротивление, иначе говоря, все металлы прекрасно проводят электрический ток. За исключением ртути все металлы находятся в твердом состоянии.
К характерным свойствам металлов относятся:
-
Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)
-
Хорошая электропроводность
-
Возможность лёгкой механической обработки (пластичность; однако некоторые металлы, например германий и висмут, непластичны)
-
Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)
-
Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)
-
Большая теплопроводность
Нахождение в природе
Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов).
Применение
Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется, прежде всего, их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах. Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.). Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы.
Полуметаллы
(металлоиды, амфотерные металлы)
Полуметаллы — химические элементы, расположенные в периодической системе на границе между металлами и неметаллами. Для них характерно образование ковалентной кристаллической решётки и наличие металлической проводимости.