คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะ - เคมี

คุณสมบัติของโลหะทั้งทางกายภาพและทางเคมีเป็นกุญแจสำคัญในการก่อสร้างสิ่งประดิษฐ์นับไม่ถ้วนและงานวิศวกรรมตลอดจนเครื่องประดับตกแต่งในวัฒนธรรมที่หลากหลายและการเฉลิมฉลอง

ตั้งแต่ไหน แต่ไรมาพวกเขาได้กระตุ้นความอยากรู้อยากเห็นเกี่ยวกับรูปลักษณ์ที่น่าดึงดูดของพวกเขาตัดกับความทึบของหิน คุณสมบัติที่มีมูลค่ามากที่สุดเหล่านี้คือความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูงความหนาแน่นต่ำความแข็งและความเหนียวและความยืดหยุ่นสูงและอื่น ๆ

โลหะเป็นที่รู้จักได้ในแวบแรกจากพื้นผิวมันวาวและมักเป็นสีเงิน ที่มา: George Becker ผ่าน Pexels

ในทางเคมีเขาสนใจโลหะมากขึ้นจากมุมมองของอะตอม: พฤติกรรมของไอออนของพวกมันต่อสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ ในทำนองเดียวกันเกลือสามารถเตรียมจากโลหะเพื่อการใช้งานที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่นเกลือทองแดงและทองคำ

อย่างไรก็ตามมันเป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่ทำให้มนุษยชาติหลงเสน่ห์เป็นครั้งแรก โดยทั่วไปมีลักษณะความทนทานซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโลหะมีตระกูล ดังนั้นทุกสิ่งที่มีลักษณะคล้ายทองหรือเงินจึงถือว่ามีค่า มีการทำเหรียญเพชรพลอยโซ่รูปปั้นจาน ฯลฯ

โลหะเป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในธรรมชาติ เพียงแค่ดูตารางธาตุเพื่อรับรองว่าธาตุเกือบทั้งหมดเป็นโลหะ ต้องขอบคุณวัสดุเหล่านี้เพื่อนำกระแสไฟฟ้าภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นั่นคือเป็นเส้นเลือดใหญ่ของเทคโนโลยีและกระดูกของอาคาร

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะเป็นสิ่งที่กำหนดและแยกความแตกต่างให้เป็นวัสดุ ไม่จำเป็นที่พวกมันจะต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่เกิดจากสารอื่น แต่เกิดจากการกระทำทางกายภาพเช่นการให้ความร้อนการทำให้เสียรูปการขัดมันหรือเพียงแค่มองดู

ความสดใส

โลหะส่วนใหญ่มีความแวววาวและยังมีสีเทาหรือสีเงิน มีข้อยกเว้นบางประการ: ปรอทเป็นสีดำทองแดงเป็นสีแดงทองเป็นสีทองและออสเมียมมีสีฟ้า ความสว่างนี้เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนกับพื้นผิวของมันโดยการแยกส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์โดยพันธะโลหะ

ความแข็ง

โลหะมีความแข็งยกเว้นโลหะที่เป็นด่างและอื่น ๆ ซึ่งหมายความว่าแท่งโลหะจะสามารถขูดพื้นผิวที่สัมผัสได้ ในกรณีของโลหะอัลคาไลเช่นรูบิเดียมจะมีความนุ่มมากจนสามารถขูดออกได้ด้วยเล็บมือ อย่างน้อยก่อนที่จะเริ่มกัดกร่อนเนื้อ

ความอ่อนตัว

โลหะมักจะอ่อนตัวได้ที่อุณหภูมิต่างกัน เมื่อถูกกระแทกและถ้าพวกมันเสียรูปหรือถูกบดโดยไม่แตกหักหรือร่วนแสดงว่าโลหะนั้นอ่อนตัวได้และแสดงถึงความอ่อนตัวได้ โลหะบางชนิดไม่สามารถอ่อนตัวได้

ความเหนียว

โลหะนอกจากจะอ่อนตัวได้แล้วยังสามารถเหนียวได้อีกด้วย เมื่อโลหะมีความเหนียวมันจะสามารถเกิดการเสียรูปไปในทิศทางเดียวกันได้กลายเป็นราวกับว่ามันเป็นด้ายหรือลวด ถ้าเป็นที่ทราบกันดีว่าโลหะสามารถซื้อขายได้ในล้อเคเบิลเราสามารถยืนยันได้ว่าเป็นโลหะเหนียว ตัวอย่างเช่นสายทองแดงและทอง

ผลึกทองสังเคราะห์ Alchemist-hp (คุยกัน) www.pse-mendelejew.de

การนำความร้อนและไฟฟ้า

โลหะเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี ในบรรดาตัวนำความร้อนที่ดีที่สุดเรามีอลูมิเนียมและทองแดง ในขณะที่สิ่งที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดคือเงินทองแดงและทอง ดังนั้นทองแดงจึงเป็นโลหะที่ได้รับความนิยมอย่างสูงในอุตสาหกรรมในด้านการนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

สายทองแดง สก็อตเอฮาร์ด

Sonority

โลหะเป็นวัสดุเสียง หากชิ้นส่วนโลหะสองชิ้นถูกกระแทกจะเกิดเสียงลักษณะเฉพาะสำหรับโลหะแต่ละชิ้น ผู้เชี่ยวชาญและผู้ชื่นชอบโลหะสามารถแยกแยะได้ด้วยเสียงที่เปล่งออกมา

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

โลหะสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ก่อนที่จะหลอมละลาย โลหะบางชนิดเช่นทังสเตนและออสเมียมละลายที่อุณหภูมิ 3422 ºCและ 3033 ºCตามลำดับ อย่างไรก็ตามสังกะสี (419.5ºC) และโซเดียม (97.79ºC) ละลายที่อุณหภูมิต่ำมาก

ในบรรดาซีเซียม (28.44 ºC) และแกลเลียม (29.76 ºC) เป็นสารที่ละลายที่อุณหภูมิต่ำสุด

จากค่าเหล่านี้สามารถหาแนวคิดได้ว่าเหตุใดจึงใช้อาร์กไฟฟ้าในกระบวนการเชื่อมและเกิดการกะพริบรุนแรง

ในทางกลับกันจุดหลอมเหลวสูงบ่งชี้ว่าโลหะทั้งหมดเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง (25 ° C); ยกเว้นปรอทโลหะชนิดเดียวและองค์ประกอบทางเคมีเพียงไม่กี่ชนิดที่เป็นของเหลว

ปรอทในรูปของเหลว ไบโอเนิร์ด

โลหะผสม

แม้ว่าจะไม่ใช่คุณสมบัติทางกายภาพดังกล่าว แต่โลหะก็สามารถผสมกันได้หากอะตอมของมันสามารถปรับตัวเพื่อสร้างโลหะผสมได้ สิ่งเหล่านี้จึงเป็นสารผสมที่เป็นของแข็ง โลหะคู่หนึ่งสามารถผสมได้ง่ายกว่าโลหะอื่น และในความเป็นจริงบางอย่างไม่สามารถผสมได้เลยเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างกันต่ำ

ทองแดง "เข้ากัน" กับดีบุกผสมกับมันเพื่อสร้างบรอนซ์; หรือด้วยสังกะสีเพื่อสร้างทองเหลือง โลหะผสมเสนอทางเลือกหลายทางเมื่อโลหะเพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบสนองคุณสมบัติที่ต้องการสำหรับการใช้งานได้ เมื่อคุณต้องการรวมความเบาของโลหะหนึ่งเข้ากับความดื้อรั้นของอีกโลหะหนึ่ง

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติทางเคมีคือคุณสมบัติที่มีอยู่ในอะตอมและวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลนอกสภาพแวดล้อมเพื่อหยุดการเป็นโลหะกลายเป็นสารประกอบอื่น ๆ (ออกไซด์ซัลไฟด์เกลือสารประกอบเชิงซ้อนของออร์แกโนเมทัลลิก ฯลฯ ) จากนั้นก็เกี่ยวกับปฏิกิริยาและโครงสร้างของพวกมัน

โครงสร้างและลิงค์

โลหะซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะจะไม่ถูกจัดกลุ่มเป็นโมเลกุล MM แต่เป็นเครือข่ายของอะตอม M ที่จับกันด้วยอิเล็กตรอนชั้นนอก

ในแง่นี้อะตอมของโลหะยังคงรวมตัวกันอย่างรุนแรงโดย "ทะเลอิเล็กตรอน" ที่อาบน้ำและพวกมันไปทุกหนทุกแห่ง นั่นคือพวกมันถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ พวกมันไม่ได้รับการแก้ไขในพันธะโควาเลนต์ใด ๆ แต่สร้างเป็นพันธะโลหะ เครือข่ายนี้เป็นระเบียบและซ้ำซากมากดังนั้นเราจึงมีผลึกโลหะ

ผลึกโลหะที่มีขนาดแตกต่างกันและเต็มไปด้วยความไม่สมบูรณ์และพันธะโลหะมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางกายภาพที่สังเกตและวัดได้สำหรับโลหะ ความจริงที่ว่าพวกมันมีสีสันสดใสตัวนำที่ดีและเสียงล้วนเป็นผลมาจากโครงสร้างและการเคลื่อนย้ายทางอิเล็กทรอนิกส์

มีผลึกที่อะตอมมีการอัดแน่นมากกว่าชนิดอื่น ๆ ดังนั้นโลหะจึงมีความหนาแน่นเท่ากับตะกั่วออสเมียมหรืออิริเดียม หรือเบาพอ ๆ กับลิเทียมแม้กระทั่งสามารถลอยน้ำได้ก่อนทำปฏิกิริยา

การกร่อน

โลหะมีความอ่อนไหวต่อการสึกกร่อน แม้ว่าหลาย ๆ ตัวจะสามารถต้านทานได้อย่างดีเยี่ยมภายใต้สภาวะปกติ (โลหะมีตระกูล) การกัดกร่อนเป็นการออกซิเดชั่นที่ก้าวหน้าของพื้นผิวโลหะซึ่งสุดท้ายแล้วจะร่วนทำให้เกิดคราบและรูที่ทำให้พื้นผิวมันวาวรวมถึงสีอื่น ๆ ที่ไม่พึงปรารถนา

โลหะเช่นไททาเนียมและอิริเดียมมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูงเนื่องจากชั้นของออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะไม่ทำปฏิกิริยากับความชื้นและไม่อนุญาตให้ออกซิเจนเข้าไปภายในโลหะ และโลหะที่ง่ายที่สุดในการกัดกร่อนเรามีเหล็กซึ่งสนิมนั้นค่อนข้างจำได้จากสีน้ำตาล

สารลด

โลหะบางชนิดเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีเยี่ยม นั่นหมายความว่าพวกมันยอมสละอิเล็กตรอนให้กับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่หิวอิเล็กตรอน ผลของปฏิกิริยานี้คือพวกมันกลายเป็นไอออนบวก M ^{n +}โดยที่ n คือสถานะออกซิเดชันของโลหะ นั่นคือประจุบวกซึ่งอาจเป็นโพลีวาเลนต์ (มากกว่า 1+)

ตัวอย่างเช่นโลหะอัลคาไลใช้เพื่อลดออกไซด์หรือคลอไรด์บางชนิด เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นกับโซเดียม Na จะสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว (เนื่องจากอยู่ในกลุ่ม 1) กลายเป็นโซเดียมไอออนหรือไอออนบวก Na ⁺ (โมโนวาเลนต์)

ในทำนองเดียวกันกับแคลเซียม Ca (กลุ่มที่ 2) ซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนสองแทนเพียงหนึ่งและยังคงเป็น divalent ไอออน Ca 2+

โลหะสามารถใช้เป็นตัวรีดิวซ์ได้เนื่องจากเป็นองค์ประกอบทางไฟฟ้า พวกมันมีแนวโน้มที่จะสละอิเล็กตรอนมากกว่าที่จะได้รับจากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น

การเกิดปฏิกิริยา

กล่าวได้ว่าอิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนคาดว่าในปฏิกิริยาทั้งหมดของพวกมัน (หรือส่วนใหญ่) พวกมันจะเปลี่ยนเป็นไอออนบวก ตอนนี้ไอออนบวกเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับแอนไอออนเพื่อสร้างสารประกอบที่หลากหลาย

ตัวอย่างเช่นโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ ทำปฏิกิริยาโดยตรง (และระเบิด) กับน้ำจนเกิดไฮดรอกไซด์ M (OH) _nเกิดจาก M ^{n +}และ OH ^-ไอออนหรือโดยพันธะ M-OH

เมื่อโลหะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง (เช่นเปลวไฟถึง) พวกมันจะเปลี่ยนเป็นออกไซด์ M ₂ O _n (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃เป็นต้น) เนื่องจากเรามีออกซิเจนในอากาศ แต่ยังรวมถึงไนโตรเจนและโลหะบางชนิดสามารถสร้างส่วนผสมของออกไซด์และไนไตรด์ได้ M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N เป็นต้น)

โลหะสามารถถูกโจมตีโดยกรดและเบสแก่ ในกรณีแรกจะได้รับเกลือและในครั้งที่สองอีกครั้งไฮดรอกไซด์หรือคอมเพล็กซ์พื้นฐาน

ชั้นออกไซด์ที่หุ้มโลหะบางชนิดจะป้องกันไม่ให้กรดโจมตีโลหะ ตัวอย่างเช่นกรดไฮโดรคลอริกไม่สามารถละลายโลหะทั้งหมดเพื่อสร้างคลอไรด์โลหะที่ละลายน้ำได้

อ้างอิง

Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
เครื่องมือวิทยาศาสตร์ในบ้าน. (2019) บทเรียนวิทยาศาสตร์โลหะ กู้คืนจาก: learning-center.homesciencetools.com
กลุ่มสำนักพิมพ์ Rosen (2019) โลหะ สืบค้นจาก: pkphysicalscience.com
Toppr. (เอสเอฟ) คุณสมบัติทางเคมีของโลหะและอโลหะ สืบค้นจาก: toppr.com
วิกิพีเดีย (2019) โลหะ. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะ - เคมี - 2025