Metaller ve Ametaller: Fiziksel Özellikler, Kimyasal Davranış ve Kullanımlar (şema ile)

Genel özelliklerine dayanarak, elementler genellikle iki sınıfa ayrılır - metaller ve metal olmayanlar. Bugün 110'dan fazla element bilinmektedir. Bunlardan 24'ü metal değil, geri kalanı ise metaldir.

Fiziksel özellikler:

Genellikle güçlü bir malzemeye ihtiyaç duyduğumuzda metal ararız. Bunun nedeni metallerin genelde sert ve güçlü olmasıdır. Bazı metal örnekleri potasyum (K), kalsiyum (Ca), sodyum (Na), magnezyum (Mg), alüminyum (Al), demir (Fe), çinko (Zn), kalay (Sn), bakır (Cu), cıva (Hg), gümüş (Ag), altın (Au) ve platin (Pt).

Metaller:

Metaller aşağıdaki genel özelliklere sahiptir:

1. Genellikle sert, güçlü katı maddelerdir, örneğin alüminyum, demir, çinko, kalay ve bakır. Ağır yükleri taşıyabilecek kadar güçlüler, yani yüksek bir çekme dayanımına sahipler.

İstisnalar:

Sodyum ve potasyum, bir bıçakla kesilebilen yumuşak katılardır ve cıva, normal koşullar altında bir sıvıdır.

2. Metalik parlaklık olarak bilinen bir parlaklığa sahiptirler. Örneğin, alüminyum, demir, çinko, bakır, gümüş ve altın hepsi parlaktır. Bu tür metaller de cilalanabilir.

3. Metaller göz alıcıdır. Vurulduğunda metalik bir ses ya da metalik klinker adı verilen bir ses çıkarırlar. Bir zilin çaldığını ya da bozuk para çırpını hatırlayın.

4. Metaller dövülebilirdir. Başka bir deyişle, dövülerek veya tabaka halinde yuvarlanabilirler. Alüminyum, demir, bakır veya gümüş dövülerek ince saclara sarılabilir. Yaygın örnekler, tatlıları süslemek için kullanılan gümüş folyo ve gıda maddelerini paketlemek için kullanılan alüminyum folyodur.

5. Metaller sünektir, yani esnektirler ve tellere çekilebilirler. Örneğin, demir, alüminyum, bakır, gümüş ve altın kolayca tellere çekilebilir.

Odun veya kömürden bir tel çekebilir misiniz? Hayır, çünkü odun ve kömür kırılgan, esnek değil.

6. Metaller iyi ısı iletkenleridir, yani ısının kolayca geçmesine izin verirler. Bu özellik nedeniyle mutfaklarda metal kaplar kullanıyoruz. Kapın bir yerinde verilen ısı, her yerine uygulanır.

Kartondan yapılmış bir kızartma tavası kullanamazsınız, çünkü kötü bir ısı iletkenidir. Ateşe konulduğunda, karton ısıyı tavaya dağıtmaz. Bunun yerine, yerel ısı nedeniyle yanmaya başlar.

7. Metaller iyi elektrik iletkenleridir, yani elektrik akımının kolayca geçmesine izin verirler. Bu yüzden elektrik, bir noktadan diğerine, bakır veya alüminyum gibi metal teller üzerinden iletilir.

Gümüş en iyi elektrik iletkenidir; sonraki en iyisi bakır, sonra alüminyum. Naylon ve jüt elektrik iletkenleri olduğundan, elektrik iletimi için naylon veya jüt halat kullanamazsınız.

ametaller:

Metallerin aksine, ametallerin güç için bilinmemektedir. Onlar

ben. Genellikle cansız (donuk), grafit ve iyot hariç,

ii. Gevrek (katı ise),

iii. Kötü ısı iletkenleri,

iv. Kötü elektrik iletkenleri (grafit hariç) ve

v. Sonorous olmayan (yani, metalik bir klinker üretmezler).

Bugün bilinen 24 ölümcül olmayan,

vi. 12, katılardır (örneğin, karbon, silikon, fosfor, kükürt, iyot),

vii. 1, bir sıvıdır (brom) ve

viii. Şekil 11, normal koşullar altında gazlardır (örn., Hidrojen, azot, oksijen, flor, klor, helyum, neon, argon).

Aktivite:

Şekil 6.4'te gösterilen tipte bir elektrik devresi kullanarak, bir şeyin elektrik iletip iletmediğini kolayca test edebilirsiniz. Ampul, test malzemesi metalik olduğunda, bir anahtar gibi, metalik olmadığında bir tahta blok gibi yanacaktır.

Her iki ucunda da küçük bir kalemi kesin ve “ucun” iki çıplak ucunu devreye bağlayın. Ampul, kalemin 'ucunun' elektrik ilettiğini gösterecek şekilde parlayacaktır. Bir kalemin 'ucu' kil ve grafit karışımından oluşur ve grafit (bir karbon şekli) iyi bir elektrik iletkenidir.

Metallerin Kimyasal Davranışı:

Çoğu metal benzer reaksiyon türlerine maruz kalsa da, reaksiyona girdikleri “kuvvet” aynı değildir. Bazıları diğerlerinden daha aktif. Hidrojen (ametal olmayan) ile birlikte metaller, Şekil 6.5'de gösterilen aktivite serisi adı verilen bir serideki aktivitelerine göre düzenlenir. Bu seri metallerin reaksiyonlarını anlamamıza yardımcı olur.

Metallerde havanın etkisi:

Havada bulunan oksijen, oksitlerini oluşturmak için metaller üzerinde etkilidir. Serinin en üstüne yerleştirilen potasyum (K) ve sodyum (Na) gibi metaller o kadar etkindirler ki, hava ile çok hızlı reaksiyona girerler ve oksitlerini oluştururlar. Böylece, potasyum ve sodyum kerosen altında depolanır.

Magnezyum, alüminyum ve demir hava ile daha yavaş reaksiyona girer. Maruz kaldığında, yüzeyleri üzerinde ince bir oksit tabakası oluştuğundan kararır (parlaklıklarını kaybeder). Havada (veya oksijen) ısıtıldığında, bu metaller daha hızlı reaksiyona girer. Örneğin, ateşlendiğinde bir parça magnezyum, göz kamaştırıcı beyaz bir ışıkla havada yanar. Magnezyum açık bir gaz kavanozuna yakıldığında, beyaz katı MgO partikülleri kavanozun iç duvarında birikir.

Bildiğiniz gibi, demir nemli havada yavaşça akıyor. Pas, Fe ₂ 0 ₃ xH2 0 demirinin hidrat oksididir (H20 moleküllerinin sayısı değişir).

Serinin aşağısındaki metaller, parlaklıklarını daha uzun süre korur çünkü hava ile çok kolay reaksiyona girmezler. Havada kuvvetli bir şekilde ısıtıldığında, bakır siyah bir oksit (CuO) oluşturur, ancak gümüş (Ag) ve altın (Au) oluşturmaz.

Havanın kimyasal etkisi kararmanın ötesine uzarsa, oluşan bileşikler metali yavaşça yer. Buna korozyon denir. Paslanma (demirin) genel bir korozyon örneğidir. Magnezyum, alüminyum, çinko ve bakır gibi diğer metaller de havanın uzun süreli etkisiyle aşınırlar. Bakır, yüzeyi üzerinde yeşil bir katı oluşturur, diğerleri (demir hariç) grimsi beyaz katılar oluşturur.

Bir metalin diğeri ile yer değiştirmesi:

Daha aktif bir metal, daha az aktif bir metali çözelti içindeki bileşiklerin bileşiklerinden uzaklaştırır. Örneğin, alüminyum ve demir bakırın bakır sülfat çözeltisinden ayrılmasını sağlar.

Aktivite:

Sudaki bazı bakır (II) sülfat kristallerini (aynı zamanda mavi vitriol olarak da adlandırılan CuS04 5H20) çözün. Çözeltiye bir demir çivi yerleştirin. Bir süre sonra, çivinin çözelti içindeki kısmı kırmızı olacaktır. Bunun nedeni çivinin yüzeyine bir bakır tabakası birikmesidir. Solüsyonun rengi demir (II) sülfat oluşumundan dolayı maviden yeşile yavaşça değişecektir.

Bu aktiviteyi tırnak yerine magnezyum veya alüminyum parçası kullanarak tekrarlayabilirsiniz. Bakır biriktirilecek, ancak elde edilen çözelti renksiz olacaktır, çünkü magnezyum sülfat ve alüminyum sülfat renksizdir.

Hidrojenin sudan yer değiştirmesi:

Faaliyet serisindeki hidrojenden daha yüksek metaller hidrojeni sudan uzaklaştırır. Hidrojenin altındakiler yok. Ayrıca, metal ne kadar aktif olursa, su ile o kadar kuvvetli bir şekilde reaksiyona girer. Böylece potasyum ve sodyum soğuk suyla bile şiddetli reaksiyon verirken magnezyum sadece buharla reaksiyona girer. Yanan bir magnezyum parçası, buharla temas ettiğinde şiddetli bir şekilde yanmaya devam eder.

Aktivite:

Aşağıdaki aktiviteyi öğretmeninizin yardımı ile yapabilirsiniz. Küçük bir sodyum parçası kesin ve parçayı filtre kağıdının kıvrımları arasına bastırarak gazyağı çıkarın. Metal parçasını bir su oluğuna bırakın.

Sızan bir sesle, su yüzeyinde dart yapan gümüş rengi beyaz bir küre oluşturmak için erir. Ayrıca kürenin üzerinde sarı bir alev görecek ve aralıklı 'pop'ları duyacaksınız. Bunun nedeni, reaksiyonda gelişen ısının metali eritmesi ve üretilen hidrojenin alev almasıdır.

Reaksiyondan sonra oluğun suyu, oluşan sodyum hidroksit (bir alkali) nedeniyle kırmızı bir turnusol kağıdını maviye çevirir.

Hidrojenin asitlerden ayrılması:

Aktivite serisindeki hidrojenin üzerindeki metaller hidrojeni seyreltik hidroklorik ve sülfürik asitlerden uzaklaştırır, ancak hidrojenin altındakiler değiştirmez. Ayrıca, metalin reaktivitesi seriyi azaltır.

Bakır veya gümüş, seyreltik asitlerden hidrojeni serbest bırakır mı? Hayır, çünkü hidrojenden daha az aktifler.

Bazlarla reaksiyonlar:

Sadece bazı metaller (örneğin alüminyum ve çinko), sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit gibi alkalilerde çözünür, tuz oluşturur ve hidrojen açığa çıkarır. Bu reaksiyonların, aynı zamanda bir alkali olan amonyum hidroksit ile oluşmadığını unutmayın.

Aluminyum + potasyum hidroksit → potasyum alüminat + hidrojen

Çinko + sodyum hidroksit → sodyum çinkoat + hidrojen

Ametallerin Kimyasal Davranışı:

Ametaller, metal olmayanlarla diğer metantallardan daha reaktifdir. Örneğin, klor sodyum oluşturucu sodyum klorür üzerine etki eder ve oksijen sodyum oluşturucu sodyum oksit üzerine etki eder, ancak klor oksijenle reaksiyona girmez. Genellikle, ametal olmayanlar sadece yüksek sıcaklıklarda birbirleriyle reaksiyona girerler.

Havanın hareketi:

Beyaz fosfor hariç (fosforun birçok çeşidi vardır - beyaz, kırmızı, siyah), metal olmayanlar oda sıcaklığında hava ile reaksiyona girmez. Beyaz fosfor, oksitlerini oluşturmak üzere normal sıcaklıklarda havada (veya oksijen) yanar. Bu nedenle, su altında depolanır.

Hidrojen, havada (veya oksijende) yandığında, su oluşturmak için bir 'pop' ile yanar.

Havada (veya oksijende) tutuşturulduğunda karbon ve kükürt sırasıyla karbon dioksit (CO2) ve kükürt dioksit (S02) oluşturmak için yanar. Yetersiz hava kaynağında, karbon ayrıca karbon monoksit (CO) oluşturur.

Suyun etkisi:

Genel olarak, ametaller su ile reaksiyona girmez. Bununla birlikte, klor asidik bir çözelti oluşturmak için suda çözülür. Solüsyon güneş ışığına yerleştirildiğinde veya ısıtıldığında oksijen serbest bırakılır ve hidroklorik asit geride kalır.

Buhar, kırmızı-sıcak kola (karbon) geçirildiğinde, gaz halinde bir karbon monoksit ve hidrojen karışımı oluşur. Su gazı adı verilen bu karışımın birçok endüstriyel kullanımı vardır.

Birinin metal olmayan birinin bir başkası tarafından bir tuz çözeltisinden ayrılması:

Metaller gibi, metal olmayanlar da yeniden aktivitelerinde farklılıklar gösterir. Bu, bir aile oluşturduğu söylenen benzer özelliklere sahip elemanlar arasında daha iyi gözlenir. Örneğin, florin (F), klorin (CI), bromin (Br) ve iyot (I) halojen ailesini oluşturur.

Yaygın halojenler arasında (CI, Br ve I), en aktif olan klordur, klordan en az bromdur ve en az olanı iyot eder. Böylece klor, brom ve iyodin yerine sodyum bromür ve sodyum iyodür çözeltilerinin yerini alır.

Genel olarak, asitler ve bazlar normal koşullar altında ametallere etki etmez.

Metallerin Kullanımı:

Emniyet pimlerinden köprülere metaller, hayatımızın ayrılmaz bir parçası olan çok sayıda şeyi yapmak için kullanılır.

1. Bakır teller genellikle evsel kablolarda ve uzun mesafeli elektrik iletimi için alüminyum tellerde kullanılır. Alüminyum bakırdan daha hafif ve daha ucuzdur.

2. Demir, sert, güçlü ve ucuz olduğu için çok faydalı bir metaldir. Alet, makina ve tarım ekipmanlarının yapımında ve ayrıca ev yapımında kullanılır.

Paslanmayı önlemek için, demir genellikle galvanizlenir. Bu işlemde, bir demir eşya erimiş çinko içine batırılır ve daha sonra soğumaya bırakılır. Çinko, demir üzerinde sağlam bir kaplama oluşturur ve paslanmayı önler. Galvanizli demir gövdeleri, su borularını, dikenli telleri ve tel ağları yapmak için kullanılır. Konserve yapmak için kalay kaplı demir kullanılır.

3. Mutfak eşyası yapımında demir, alüminyum ve bakır kullanılmaktadır.

4. Bildiğiniz gibi, magnezyum ateşlendiğinde göz kamaştırıcı beyaz bir ışıkla havada yanar. Bu nedenle havai fişeklerde kullanılır.

5. Civa cama yapışmaz. Aynı zamanda, iyi bir ısı iletkenidir. Bu yüzden termometreler yapmak için kullanılır.

6. Gümüş, altın ve platin, diğer maddelerle kolayca reaksiyona girmedikleri için asil metal olarak adlandırılır. Cilalandıktan sonra parlaklıklarını uzun süre korurlar. Bu nedenle, mücevher yapımında kullanılırlar. Altın sertleştirmek için az miktarda gümüş ve bakırla karıştırılır.

7. Alaşımlar, metallerin veya metallerin ve metal olmayanların homojen katı karışımlarıdır. Ana metalin daha güçlü hale getirilmesi için alaşımlama yapılır. Bazı yaygın alaşım örnekleri çelik (demir karışımı, çok az miktarda karbon ve manganez), pirinç (bakır ve çinko karışımı) ve bronzdur (bakır ve kalay karışımı).

8. Çok hafif olan alüminyum folyo, yiyecekleri, ilaçları vb. Paketlemek için kullanılır. Alüminyum, elektrik telleri ve mutfak eşyaları yapmak için de kullanılır.

9. Yapay dişler daha önce genellikle gümüş veya altından yapılıyordu. Diş boşlukları, diş amalgamları olarak bilinenlerle doldurulur - gümüş alaşımları veya Şekil 6.12 Cıva ile alüminyum teneke kullanımı.

Ametal Kullanımı:

Bazı yaygın olmayan metali kullanımlarını inceleyelim.

Oksijen:

Oksijen belki de yaşamlarımızdaki en önemli ametaldir. Biz ve diğer birçok canlı, solunum için ona ihtiyaç duyar.

Diğer kullanımlarından bazıları şunlardır:

ben. Tüm yanma prosesleri oksijene ihtiyaç duyar.

ii. Asetilen ile oksijen, oksiasetilen torçlarında metalleri kesmek ve kaynak yapmak için kullanılır.

iii. Metallerin cevherlerinden çıkarılması ve demirden çelik üretimi için gereklidir.

iv. Sülfürik ve nitrik asitlerin yapımında kullanılır.

v. Sıvı oksijen, roket yakıtını yakmak için kullanılır.

Azot:

ben. Bitkiler protein üretmek için azot kullanır.

ii. Sıvı azot kanı, korneaları veya diğer bağışlanmış organları korumak için kullanılır.

iii. Eylemsizlik (reaktivite dışı) nedeniyle, gıda paketlerini doldurmak için kullanılır. (Yemekler inert bir ortamda fena gitmez.)

iv. Amonyak ve üre üretiminde kullanılır.

Karbon:

Kömür ve lâmba isi kristal olmayan karbon formlarıdır. Karbon iki kristalin formda bulunur - elmas ve grafit, aşağıdaki kullanımlara sahiptir.

ben. Elmas aynı zamanda taş veya camı kesmek için de kullanılır.

ii. Grafit, iyi bir elektrik iletkenidir ve bu nedenle elektrot olarak kullanılır.

iii. Grafit iyi bir yağlayıcıdır. Erime noktası yüksek olduğu için çalıştırılırken yüksek sıcaklık elde eden makinelerde yağlayıcı olarak kullanılabilir.

iv. Grafit ayrıca kurşun kalem imalatında da kullanılır.

Sülfür:

Bu sarı katı birkaç kullanım alanına sahiptir.

ben. Boya, kibrit, havai fişek ve barut imalatında kullanılır.

ii. Pek çok ilaçta ve zararlı mantarları öldürmek için bir mantar ilacı olarak kullanılır.

iii. Aynı zamanda kauçuğun işlenmesi ve sülfürik asit üretimi için de kullanılır.

Klor:

Bu yeşilimsi sarı gaz aşağıdaki kullanımlara sahiptir.

ben. Kullanışlı plastik, polivinil klorür (PVC) imalatında kullanılır.

ii. Mikropları öldürdüğü için suyu dezenfekte etmek için kullanılır. Bu, ya klor gazı sudan geçirilerek ya da ağartma tozu ile su arıtılarak yapılır.

iii. Kağıt ve tekstil endüstrisinde ağartma maddesi olarak kullanılır. Ev ağartma maddeleri ayrıca klor bileşikleri içerir.

iv. Klor hidroklorik asit üretiminde kullanılır.

v. Gammexane gibi pestisitlerin imalatında da kullanılır.

İyot:

Ametal olmasa da, iyot parlak siyah bir katıdır. Stopperlı bir şişenin içindeki katı üzerinde mor bir buhar oluşturmak için yavaşça süblime olur.

ben. İyot bir antiseptiktir. Alkoldeki bir iyot çözeltisi (bazı potasyum iyodür ile) iyodin tentürü olarak bilinir. İyot tentürü kırmızımsı kahverengidir ve kesiklere uygulanır. Petrol reçelinde iyotlu bir hamur ağrıyı giderir.

ii. Bir bileşik formunda, guatr gibi hastalıkları önlemek için iyotlu tuzda kullanılır.