PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE DEI METALLI - CHIMICA - 2025

Le proprietà dei metalli, sia fisiche che chimiche, sono fondamentali per la costruzione di innumerevoli manufatti e opere di ingegneria, nonché ornamenti decorativi in ​​varie culture e celebrazioni.

Da tempo immemorabile suscitano curiosità per il loro aspetto accattivante, in contrasto con l'opacità delle rocce. Alcune di queste proprietà più apprezzate sono elevata resistenza alla corrosione, bassa densità, grande durezza e tenacità ed elasticità, tra le altre.

I metalli sono riconoscibili a prima vista dalle loro superfici lucide e solitamente argentate. Fonte: George Becker tramite Pexels.

In chimica è più interessato ai metalli da una prospettiva atomica: il comportamento dei loro ioni contro composti organici e inorganici. Allo stesso modo, i sali possono essere preparati da metalli per usi molto specifici; per esempio, sali di rame e oro.

Tuttavia, sono state le proprietà fisiche che per prime hanno affascinato l'umanità. In generale, si caratterizzano per essere durevoli, il che è particolarmente vero nel caso dei metalli nobili. Pertanto, tutto ciò che assomigliava all'oro o all'argento era considerato prezioso; monete, gioielli, gioielli, catene, statue, piatti, ecc.

I metalli sono gli elementi più abbondanti in natura. Basta dare un'occhiata alla tavola periodica per certificare che quasi tutti i suoi elementi sono metallici. Grazie a loro, i materiali erano disponibili per condurre la corrente elettrica all'interno dei dispositivi elettronici; cioè sono le arterie della tecnologia e le ossa degli edifici.

Proprietà fisiche dei metalli

Le proprietà fisiche dei metalli sono quelle che li definiscono e li differenziano come materiali. Non è necessario che subiscano trasformazioni causate da altre sostanze, ma da azioni fisiche come riscaldarle, deformarle, lucidarle o semplicemente guardarle.

Brillantezza

La stragrande maggioranza dei metalli è lucida e ha anche colori grigiastri o argentati. Ci sono alcune eccezioni: il mercurio è nero, il rame è rossastro, l'oro è dorato e l'osmio mostra alcune tonalità bluastre. Questa luminosità è dovuta alle interazioni dei fotoni con la sua superficie delocalizzata elettronicamente dal legame metallico.

Durezza

I metalli sono duri, tranne quelli alcalini e alcuni altri. Ciò significa che una barra di metallo sarà in grado di graffiare la superficie che tocca. Nel caso dei metalli alcalini, come il rubidio, sono così morbidi da poter essere raschiati via con un'unghia; almeno prima che inizino a corrodere la carne.

Malleabilità

I metalli sono generalmente malleabili a diverse temperature. Quando vengono colpiti e se sono deformati o schiacciati senza fratturarsi o sbriciolarsi, il metallo si dice che sia malleabile e mostri malleabilità. Non tutti i metalli sono malleabili.

Duttilità

I metalli, oltre ad essere malleabili, possono essere duttili. Quando un metallo è duttile è in grado di subire deformazioni nella stessa direzione, diventando come se fosse un filo o un filo. Se è noto che un metallo può essere scambiato in ruote a fune, possiamo affermare che è un metallo duttile; ad esempio, fili di rame e oro.

Cristalli d'oro sintetici. Alchemist-hp (parla) www.pse-mendelejew.de

Conduttività termica ed elettrica

I metalli sono buoni conduttori di calore ed elettricità. Tra i migliori conduttori di calore abbiamo l'alluminio e il rame; mentre quelli che conducono meglio l'elettricità sono l'argento, il rame e l'oro. Pertanto, il rame è un metallo molto apprezzato nel settore per la sua eccellente conducibilità termica ed elettrica.

Fili di rame. Scott ehardt

Sonorità

I metalli sono materiali sani. Se vengono colpite due parti metalliche, verrà prodotto un suono caratteristico per ogni metallo. Esperti e amanti dei metalli sono infatti in grado di distinguerli dal suono che emettono.

Punti di fusione e ebollizione elevati

I metalli possono resistere alle alte temperature prima di fondersi. Alcuni metalli, come il tungsteno e l'osmio, fondono a temperature rispettivamente di 3422 ºC e 3033 ºC. Tuttavia, lo zinco (419,5 ° C) e il sodio (97,79 ° C) si sciolgono a temperature molto basse.

Tra tutti, il cesio (28,44 ºC) e il gallio (29,76 ºC) sono quelli che si sciolgono alle temperature più basse.

Da questi valori si può ricavare un'idea del motivo per cui viene utilizzato un arco elettrico nei processi di saldatura e si provocano lampi intensi.

D'altra parte, gli stessi punti di fusione elevati indicano che tutti i metalli sono solidi a temperatura ambiente (25 ° C); Ad eccezione del mercurio, l'unico metallo e uno dei pochi elementi chimici che è liquido.

Mercurio in forma liquida. Bionerd

leghe

Sebbene non siano una proprietà fisica in quanto tale, i metalli possono mescolarsi tra loro, a condizione che i loro atomi riescano ad adattarsi per creare leghe. Si tratta quindi di miscele solide. Una coppia di metalli può essere legata più facilmente di un'altra; e alcuni infatti non possono essere affatto legati a causa della bassa affinità tra loro.

Il rame "va d'accordo" con lo stagno, mescolandosi con esso per formare il bronzo; o con lo zinco, per formare l'ottone. Le leghe offrono molteplici alternative quando i metalli da soli non possono soddisfare le caratteristiche richieste per un'applicazione; come quando si vuole unire la leggerezza di un metallo alla tenacia di un altro.

Proprietà chimiche

Le proprietà chimiche sono quelle inerenti ai loro atomi e al modo in cui interagiscono con le molecole esterne al loro ambiente per smettere di essere metalli, per diventare altri composti (ossidi, solfuri, sali, complessi organometallici, ecc.). Si tratta quindi della loro reattività e delle loro strutture.

Strutture e collegamenti

I metalli, a differenza degli elementi non metallici, non sono raggruppati come molecole, MM, ma come una rete di atomi M tenuti insieme dai loro elettroni esterni.

In questo senso gli atomi metallici restano fortemente uniti da un “mare di elettroni” che li bagna, e vanno dappertutto; cioè sono delocalizzati, non sono fissati in alcun legame covalente, ma costituiscono il legame metallico. Questa rete è molto ordinata e ripetitiva, quindi abbiamo cristalli metallici.

I cristalli metallici, di diverse dimensioni e pieni di imperfezioni, e il loro legame metallico, sono responsabili delle proprietà fisiche osservate e misurate dei metalli. Il fatto che siano colorati, luminosi, buoni conduttori e suono è tutto dovuto alla loro struttura e alla loro delocalizzazione elettronica.

Ci sono cristalli in cui gli atomi sono più compatti di altri. Pertanto, i metalli possono essere densi come il piombo, l'osmio o l'iridio; o leggero come il litio, capace persino di galleggiare sull'acqua prima di reagire.

Corrosione

I metalli sono suscettibili alla corrosione; anche se molti di loro possono eccezionalmente resistere in condizioni normali (metalli nobili). La corrosione è una progressiva ossidazione della superficie metallica, che finisce per sgretolarsi, provocando macchie e buchi che ne rovinano la superficie lucida, oltre ad altri colori indesiderabili.

Metalli come il titanio e l'iridio hanno un'elevata resistenza alla corrosione, poiché lo strato dei loro ossidi formati non reagisce con l'umidità, né consentono all'ossigeno di penetrare all'interno del metallo. E dei metalli più facili da corrodere abbiamo il ferro, la cui ruggine è abbastanza riconoscibile dal suo colore marrone.

Agenti riducenti

Alcuni metalli sono ottimi agenti riducenti. Ciò significa che cedono i loro elettroni ad altre specie affamate di elettroni. Il risultato di questa reazione è che finiscono per diventare cationi, M ^{n +} , dove n è lo stato di ossidazione del metallo; cioè la sua carica positiva, che può essere polivalente (maggiore di 1+).

Ad esempio, i metalli alcalini vengono utilizzati per ridurre alcuni ossidi o cloruri. Quando questo accade con il sodio, Na, perde il suo unico elettrone di valenza (perché appartiene al gruppo 1) per diventare uno ione sodio o catione, Na ⁺ (monovalente).

Allo stesso modo con il calcio, Ca (gruppo 2), che perde due elettroni invece di uno solo e rimane come un catione bivalente Ca ²⁺ .

I metalli possono essere usati come agenti riducenti perché sono elementi elettropositivi; è più probabile che cedano i loro elettroni piuttosto che ottenerli da altre specie.

Reattività

Detto questo, gli elettroni tendono a perdere elettroni, c'è da aspettarsi che in tutte le loro reazioni (o nella maggior parte) finiscano per trasformarsi in cationi. Ora, questi cationi interagiscono apparentemente con gli anioni per generare un'ampia gamma di composti.

Ad esempio, i metalli alcalini e alcalino terrosi reagiscono direttamente (ed esplosivamente) con l'acqua per formare idrossidi, M (OH) _n , formati da ioni M ^{n +} e OH ^- o da legami M-OH.

Quando i metalli reagiscono con l'ossigeno ad alte temperature (come quelle raggiunte da una fiamma), si trasformano in ossidi di M ₂ O _n (Na ₂ O, CaO, MgO, Al ₂ O ₃ , ecc.). Questo perché abbiamo ossigeno nell'aria; ma anche l'azoto e alcuni metalli possono formare una miscela di ossidi e nitruri, M ₃ N _n (TiN, AlN, GaN, Be ₃ N ₂ , Ag ₃ N, ecc.).

I metalli possono essere attaccati da acidi e basi forti. Nel primo caso si ottengono sali e nel secondo ancora idrossidi o complessi basici.

Lo strato di ossido che ricopre alcuni metalli impedisce agli acidi di attaccare il metallo. Ad esempio, l'acido cloridrico non può sciogliere tutti i metalli per formare i rispettivi cloruri metallici idrosolubili.

Riferimenti

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