Metaliczny charakter elementów: właściwości
Metaliczny charakter elementów układu okresowego odnosi się do wszystkich tych zmiennych, chemicznych i fizycznych, które definiują metale lub odróżniają je od innych substancji natury. Są one generalnie jasne, gęste, twarde, o wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej, formowalne i ciągliwe.
Jednak nie wszystkie metale wykazują takie cechy; na przykład w przypadku rtęci jest to jasny czarny płyn. Te zmienne zależą również od warunków ciśnienia i temperatury na lądzie. Na przykład wodór, najwyraźniej niemetaliczny, może zachowywać się fizycznie jak metal w ekstremalnych warunkach.
Warunki te mogą być następujące: pod nieszczęsnym ciśnieniem lub bardzo niską temperaturą unoszącą się do zera absolutnego. Aby określić, czy element jest metaliczny, czy nie, należy rozważyć ukryte wzory w oczach obserwatora: wzorce atomowe.
Rozróżniają one z większą precyzją i niezawodnością, które są elementami metalowymi, a nawet który element jest bardziej metaliczny niż inny.
W ten sposób prawdziwa metaliczna postać złotej monety opiera się bardziej na właściwościach jej atomów, niż tych określonych przez jej złotą masę, ale oba są blisko spokrewnione.
Która z monet jest bardziej metaliczna: jedno złoto, jedna miedź lub jedna platyna? Odpowiedź jest platynowa, a wyjaśnienie leży w jej atomach.
W jaki sposób metaliczny charakter elementów różni się w układzie okresowym?
Na górnym obrazie mamy okresowe właściwości elementów. Wiersze odpowiadają okresom, a kolumny odpowiadają grupom.
Metaliczny znak zmniejsza się od lewej do prawej i zwiększa się w przeciwnym kierunku. Podobnie, zwiększa się od góry do dołu i zmniejsza się, gdy okresy idą do głowic grupy. Diagonalna niebieska strzałka na stole wskazuje wyżej wymienione.
W ten sposób elementy, które są blisko kierunku, do którego wskazuje strzałka, mają większy metaliczny charakter niż te znajdujące się w przeciwnym kierunku (żółte bloki).
Dodatkowo, inne strzałki odpowiadają innym właściwościom okresowym, które określają, w jakim kierunku zwiększają się lub zmniejszają, gdy element jest „metalizowany”. Na przykład elementy żółtych bloków, chociaż mają niski metaliczny charakter, ich elektroniczne powinowactwo i energia jonizacji są wysokie.
W przypadku radia atomowego, im są większe, tym bardziej metalowy jest ten element; Wskazuje na to niebieska strzałka.
Właściwości metalowych elementów postaci
W układzie okresowym obserwuje się, że metale mają duże promienie atomowe, niskie energie jonizacji, niskie powinowactwa elektroniczne i niskie elektroujemności. Jak zapamiętać wszystkie te właściwości?
Punktem, w którym płyną, jest reaktywność (elektropozytywność), która określa metale, które są utlenione; to znaczy, że łatwo tracą elektrony.
Gdy tracą elektrony, metale tworzą kationy (M +). Dlatego elementy o większej metalicznej postaci tworzą kationy z większą łatwością niż te o mniej metalicznym charakterze.
Przykładem powyższego jest rozważenie reaktywności pierwiastków z grupy 2, metali ziem alkalicznych. Beryl jest mniej metaliczny niż magnez, a to z kolei jest mniej metaliczne niż wapń.
Tak długo, aż dojdziesz do metalu baru, najbardziej reaktywnej grupy (po radiu, pierwiastku radioaktywnym).
Jak promień atomowy wpływa na reaktywność metali?
Gdy promień atomowy wzrasta, elektrony walencyjne są dalej od jądra, więc są zatrzymywane z mniejszą siłą w atomie.
Jeśli jednak okres przebiega na prawą stronę układu okresowego, jądro dodaje protony do swojego ciała, teraz bardziej pozytywne, które silniej przyciąga elektrony walencyjne, zmniejszając rozmiar promienia atomowego. Powoduje to zmniejszenie metalicznej postaci.
Zatem bardzo mały atom o bardzo dodatnim jądrze ma tendencję do pozyskiwania elektronów zamiast ich utraty (elementy niemetaliczne), a te, które mogą zarówno zyskiwać, jak i tracić elektrony, są uważane za metaloidy. Bor, krzem, german i arsen to niektóre z tych metaloidów.
Z drugiej strony, promień atomowy zwiększa się również, jeśli dostępna jest nowa dostępność energii dla innych orbitali, która ma miejsce podczas schodzenia w grupie.
Z tego powodu, gdy zstępują w układzie okresowym, promienie stają się obszerne, a jądro staje się niezdolne do zapobiegania wyrywaniu elektronów z zewnętrznej warstwy przez inne gatunki.
W laboratorium z silnym środkiem utleniającym - takim jak rozcieńczony kwas azotowy (HNO 3 ) - można badać reaktywność metali na utlenianie.
W ten sam sposób procesy tworzenia ich halogenków metali (na przykład NaCl) są również eksperymentalnymi eksperymentami tej reaktywności.
Element o większym metalicznym charakterze
Kierunek niebieskiej strzałki na obrazie układu okresowego prowadzi do elementów francio i cezu. Francium jest bardziej metaliczny niż cez, ale w przeciwieństwie do tego ostatniego, frans jest sztuczny i radioaktywny. Z tego powodu cez zajmuje miejsce naturalnego elementu o większym metalicznym charakterze.
W rzeczywistości jedną z najbardziej znanych (i wybuchowych) reakcji jest ta, która występuje, gdy kawałek (lub krople) cezu wchodzi w kontakt z wodą.
Wysoka reaktywność cezu, również przekładająca się na tworzenie bardziej stabilnych związków, jest odpowiedzialna za nagłe uwolnienie energii:
2Cs (s) + 2H2O → 2CsOH (aq) + H 2 (g)
Równanie chemiczne pozwala zobaczyć utlenianie cezu i redukcję wodoru z wody do gazowego wodoru.
Element o mniejszym metalicznym charakterze
Na przeciwległej przekątnej, w prawym górnym rogu układu okresowego, fluor (F 2, górny obraz) prowadzi listę pierwiastków niemetalicznych. Dlaczego? Ponieważ jest to najbardziej elektroujemny element w przyrodzie i ten o najniższej energii jonizacji.
Innymi słowy, reaguje ze wszystkimi elementami układu okresowego, tworząc jon F-, a nie F +.
Jest mało prawdopodobne, aby fluor utracił elektrony w jakiejkolwiek reakcji chemicznej, co jest przeciwieństwem metali. Z tego powodu jest to element najmniej metaliczny.
