METALLI: STORIA, PROPRIETÀ, TIPI, USI, ESEMPI - CHIMICA - 2026

I metalli sono formati da un gruppo di elementi che si trovano sul lato sinistro, ad eccezione dell'idrogeno non metallico, della tavola periodica. I metalli costituiscono circa il 75% degli elementi chimici, quindi si può dire che gran parte della natura è di natura metallica.

I metalli che l'uomo lavorava inizialmente nella preistoria erano i seguenti: oro, argento, rame, stagno, piombo e ferro. Ciò era dovuto al fatto che erano nel loro stato nativo o perché erano facili da elaborare per creare oggetti utili.

Elementi metallici in colore blu. Metalloidi in verde e non metalli in marrone

Sembra magico che da cumuli di rocce e minerali si possano estrarre corpi lucenti e argentati (con alcune importanti ed eccezionali eccezioni). È il caso della bauxite e dell'alluminio, dalle cui rocce argillose si ottiene questo metallo ridotto in fogli o carte argentate.

I metalli sono la struttura delle industrie; i suoi cablaggi, i reattori, le unità, i contenitori, tutti in un modo o nell'altro sono fatti di metalli e loro leghe.

Le prime monete, armi, strumenti, armature furono realizzate con metalli, per essere successivamente utilizzate nella fabbricazione di veicoli, biciclette, barche, aeroplani, computer, tra gli altri oggetti essenziali nella vita moderna.

Storia

Età del rame

Espansione metallurgica - Fonte: Metallurgical diffusion.svg con licenza Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International

Nel 9000 a.C., i primi oggetti in metallo di rame forgiato furono realizzati nel Vicino Oriente, quando l'uomo scoprì che il rame martellato ne aumentava la forza e la resistenza, utilizzandolo per fabbricare coltelli. Questa è l'età del rame.

Si è scoperto che il rame poteva essere ottenuto riscaldando minerali blu, come la corvellite e la malachite (4000-3000 a.C.).

Il periodo calcolitico è un periodo di tempo che precede l'età del bronzo, corrispondente al 5.000-3.000 aC L'uomo iniziò a sperimentare la fusione e la fusione del rame, al fine di ottenere rame forgiato dall'ossido di rame.

Età del bronzo (3.000-1.500 a.C.)

Materiali dell'età del bronzo - Fonte: Gaguilella con licenza Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.

L'uomo probabilmente iniziò accidentalmente a produrre leghe, inizialmente di rame e arsenico, e successivamente con rame e stagno, per ottenere il bronzo nel Vicino Oriente.

Gli articoli in bronzo, corrispondenti a questo periodo, contenevano l'87% di rame, l'11% di stagno e piccole quantità di ferro, arsenico, nichel, piombo e antimonio.

Età del ferro (700 a.C.)

L'uomo ha utilizzato la sua esperienza nella produzione di rame battuto per la produzione di ferro battuto nel Vicino Oriente. In quello stesso periodo di tempo avvenne la granulazione della polvere etrusca, Italia.

La prima produzione nota di acciaio, una lega di ferro e carbonio, si è manifestata in pezzi di metallo in un sito archeologico in Anatolia (1800 a.C.)

Intorno al 1122 d.C., in una data e in un luogo sconosciuti, fu introdotta la ghisa. Nel 1440 d.C. fu prodotta la Grande Campana di Pechino, in Cina. Quasi tre secoli dopo, nel 1709 d.C., il ferro fuso viene prodotto utilizzando il coke come materiale combustibile.

Nel 1779, la ghisa è stata utilizzata in Inghilterra come materiale architettonico. Nel 1855, Henry Bessenir utilizzò la ghisa come materia prima per ottenere acciaio dolce. L'inglese Clark and Wood (1872) brevettò una lega, attualmente considerata acciaio inossidabile.

Proprietà fisiche dei metalli

Il bronzo di queste antiche campane dimostra l'utilità dei metalli per scopi ornamentali o religiosi. Fonte: Pxhere.

Tra alcune proprietà fisiche dei metalli abbiamo:

-I metalli hanno un aspetto brillante e sono in grado di riflettere la luce.

-In generale, sono buoni conduttori di elettricità e calore.

-Hanno alti punti di fusione e di ebollizione.

-Sono malleabili, cioè possono essere martellate per produrre fogli sottili.

-Sono duttili, con loro puoi fabbricare fili o fibre di diametro molto piccolo.

-Si presentano allo stato solido, ad eccezione del mercurio, che è liquido a temperatura ambiente, e del gallio, che si scioglie semplicemente stringendolo tra le mani. Nell'immagine seguente puoi vedere un contenitore di mercurio:

-Sono corpi opachi, i loro fogli sottili non sono attraversati dalla luce.

-Sono molto duri, ad eccezione di sodio e potassio, che possono essere tagliati con un coltello.

-Hanno un'alta densità, con l'osmio e l'iridio che hanno la densità più alta e il litio che ha la densità più bassa.

Proprietà chimiche dei metalli

Tra alcune delle proprietà chimiche dei metalli abbiamo:

-Tendono a perdere elettroni e formare cationi metallici, M ^{n +} , dove n indica il loro numero di ossidazione, che solo per i metalli alcalini e alcalino terrosi coincide con il loro numero di valenza.

-Le sue elettronegatività sono basse.

-Si corrodono e subiscono danni da ossidazione.

-Formare ossidi basici quando si reagisce con l'ossigeno. Questi ossidi quando combinati con l'acqua formano idrossidi metallici. Gli ossidi di metallo reagiscono con gli acidi per formare sali e acqua.

-Sono buoni agenti riducenti, poiché cedono i loro elettroni.

Tipi di metallo

I metalli sono classificati in: alcalini, alcalino-terrosi, post-transizione, di transizione e le cosiddette terre rare.

Metalli alcalini

Di solito non si trovano liberi in natura perché si ossidano facilmente. Hanno un suborbitale s ¹ nel loro guscio orbitale esterno, quindi hanno uno stato di ossidazione +1. Sono metalli che reagiscono esotermicamente con l'acqua e si riducono fortemente.

Metalli alcalino terrosi

Sono metalli malleabili e duttili. Gli atomi degli elementi in questo gruppo hanno una configurazione s ² , quindi possono rinunciare a due elettroni e il loro stato di ossidazione è +2. Ad eccezione del berillio, sono ossidabili se esposti all'aria.

Metalli post-transizione

Sono metalli del cosiddetto blocco p, situato tra i metalli di transizione ei metalloidi nella tavola periodica.

Gli elementi del gruppo 3 hanno gli stati di ossidazione +1 e +3 come i più comuni, sebbene l'alluminio abbia solo lo stato di ossidazione +3. Anche parte dei metalli post-transizione sono alcuni situati nei gruppi 14 e 15.

Metalli di transizione d

Formano un gruppo che si trova tra gli elementi che formano la base e gli elementi che formano l'acido. Gli orbitali atomici d e f sono incompleti e si riempiono. Sebbene il termine metalli di transizione si riferisca a metalli di transizione d.

I metalli di transizione hanno più di uno stato di ossidazione. Hanno punti di fusione e ebollizione più elevati rispetto ad altri gruppi di metalli. I metalli di transizione sono un gruppo di metalli molto eterogeneo che comprende, tra gli altri, ferro, cromo, argento, ecc.

Terre rare

Minerale di terre rare

Questo gruppo di metalli è costituito dagli elementi scandio e ittrio e dagli elementi della serie di lantanidi e attinidi. Il termine "terre rare" si riferisce al fatto che non si trovano in natura allo stato puro e sono attaccabili dagli acidi.

applicazioni

Metalli alcalini

Il litio è utilizzato come mezzo di trasferimento del calore in alcuni reattori nucleari. Viene utilizzato in alcune batterie a secco e accumulatori leggeri. Il cloruro di litio e il bromuro di litio sono composti igroscopici utilizzati nei processi di essiccazione industriale e condizionamento dell'aria.

Il sodio è utilizzato nella metallurgia dei metalli, come il titanio e lo zirconio. È utilizzato nell'illuminazione pubblica nelle lampade ad arco al sodio. Il cloruro di sodio (NaCl) è utilizzato come aromatizzante alimentare e per la conservazione della carne.

Metalli alcalino terrosi

Il magnesio è stato utilizzato nella fotografia come luce flash e nei fuochi d'artificio. Il bario è un componente delle leghe utilizzate nelle candele a causa della facilità con cui l'elemento emette elettroni. I sali di bario vengono utilizzati per limitare i danni da raggi X alle piastre nel tratto gastrointestinale.

Il calcio viene utilizzato per rimuovere le impurità disciolte nei metalli fusi e nella rimozione dei gas di scarico nei tubi a vuoto. Fa parte dell'intonaco, un materiale utilizzato nella costruzione e nel trattamento delle fratture ossee.

Metalli post-transizione

L'alluminio perché è un metallo leggero viene utilizzato nella costruzione di aerei e navi. Viene anche utilizzato nella produzione di numerosi utensili da cucina. Viene utilizzato come materia prima nella produzione di deodoranti che limitano la sudorazione.

Il gallio è utilizzato nei transistor e nei termometri ad alta temperatura. L'isotopo ⁶⁷ Ga è usato in medicina per trattare alcuni melanomi. Il piombo è utilizzato nella costruzione di batterie e nella protezione dalle radiazioni ionizzanti.

Metalli di transizione

Il rame viene utilizzato nei tubi di alimentazione dell'acqua, nei frigoriferi e nei sistemi di condizionamento dell'aria. Viene anche utilizzato come parte del meccanismo di dissipazione del calore dei computer. Viene utilizzato nella conduzione della corrente elettrica, negli elettromagneti e nella colorazione dei vetri.

Il nichel viene utilizzato per produrre acciaio inossidabile, corde per chitarra e batterie ricaricabili. Viene anche utilizzato nella galvanica nella protezione dei metalli. È utilizzato nelle leghe presenti nelle parti del veicolo, come valvole, cuscinetti e freni.

Il nichel è stato a lungo utilizzato nella fabbricazione di monete.

Lo zinco viene utilizzato per proteggere i metalli dalla corrosione, nella produzione dell'ottone. L'ossido di zinco e il solfato di zinco sono utilizzati nella produzione di lastre utilizzate in tetti, grondaie e pluviali.

Il cromo viene utilizzato per proteggere i metalli dalla corrosione e conferisce loro lucentezza. Viene utilizzato come catalizzatore nella reazione di sintesi dell'ammoniaca (NH ₃ ). L'ossido di cromo viene utilizzato per proteggere il legno.

Terre rare

Lo scandio è utilizzato in leghe con alluminio per componenti aerospaziali. È un additivo nelle lampade a vapori di mercurio.

Il lantanio è utilizzato in vetri resistenti agli alcali e ad alto indice di rifrazione. Inoltre, viene utilizzato nella produzione di obiettivi per fotocamere e come catalizzatore di cracking catalitico per le raffinerie di petrolio.

Il cerio è usato come agente ossidante chimico. Inoltre, viene utilizzato per fornire una colorazione gialla a vetro e ceramica, nonché un catalizzatore per forni autopulenti.

Esempi di elementi metallici

Alcalino

Sodio (Na), Potassio (K), Cesio (Cs), Litio (Li) e Rubidio (Ru).

Alcalino-terrose

Berillio (Be), magnesio (Mg), calcio (Ca), stronzio (Sr), bario (Ba) e radio (Ra).

Post-transizione

Alluminio (Al), Gallio (Ga), Indio (In), Tallio (Tl), Stagno (Sn) e Piombo (Pb).

Transitional

Titanio (Ti), Vanadio (V), Cromo (Cr), Manganese (Mn), Ferro (Fe), Cobalto (Co), Nichel (Ni), Rame (Cu), Zinco (Zn), Zirconio (Zr), niobio (Nb), molibdeno (Mo), palladio (Pd), argento (Ag), tungsteno (W), renio (Re), osmio (Os), iridio (Ir),

Platino (Pt), Oro (Au) e Mercurio (Hg).

Terre rare

Scandio (Sc), ittrio (Y), lantanio (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), samario (Sm), europio (Eu), gadolinio (Gd), olmio (Ho), erbio (Er), tulio (Tm), itterbio (Yb) e lutezio (Lu).

Riferimenti

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