Metaller og nonmetals: Fysiske egenskaper, kjemisk oppførsel og bruk (med diagram)

På grunnlag av deres generelle egenskaper er elementene ofte delt inn i to klasser-metaller og ikke-metall. Mer enn 110 elementer er kjent i dag. Av disse er 24 ikke-metalliske og resten er metaller.

Fysiske egenskaper:

Vi ser generelt etter et metall når vi trenger et sterkt materiale. Dette skyldes at metaller generelt er harde og sterke. Noen eksempler på metaller er kalium (K), kalsium (Ca), natrium (Na), magnesium (Mg), aluminium (Al), jern (Fe), sink (Zn), tinn (Sn), kobber (Cu) kvikksølv (Hg), sølv (Ag), gull (Au) og platina (Pt).

metaller:

Metaller har følgende generelle egenskaper:

1. De er generelt harde, sterke faste stoffer, for eksempel aluminium, jern, sink, tinn og kobber. De er sterke nok til å bære tunge belastninger, dvs. de har en høy strekkfasthet.

unntak:

Natrium og kalium er myke faste stoffer som kan kuttes med en kniv, og kvikksølv er en væske under vanlige forhold.

2. De har en glans, kjent som metallisk glans. For eksempel er aluminium, jern, sink, kobber, sølv og gull alle skinnende. Slike metaller kan også poleres.

3. Metaller er sonorøse. Når de slår, produserer de en lyd som kalles en metallisk lyd eller metallisk klink. Husk ringingen av en klokke eller klinken av mynter.

4. Metaller er formbar. Med andre ord kan de bli slått eller rullet i ark. Aluminium, jern, kobber eller sølv kan bli slått eller rullet i tynne ark. Vanlige eksempler er sølvfolien som brukes til å dekorere søtsaker og aluminiumsfolie som brukes til å pakke mat.

5. Metaller er duktile, dvs. de er fleksible og kan trekkes inn i ledninger. For eksempel kan jern, aluminium, kobber, sølv og gull lett bli trukket inn i ledninger.

Kan du tegne en ledning fra et tre eller kull? Nei, fordi tre og kull er sprø, ikke fleksibel.

6. Metaller er gode ledere av varme, dvs. de tillater varme å passere gjennom dem enkelt. På grunn av denne egenskapen bruker vi metallredskaper i kjøkken. Varme levert på et sted av redskapet utføres over det.

Du kan ikke bruke en stekepanne laget av, si papp fordi det er en dårlig dirigent av varme. Når det legges over brann, distribuerer ikke pappen varmen over pannen. I stedet begynner det å brenne på grunn av lokalisert varme.

7. Metaller er gode ledere av elektrisitet, dvs. de tillater en elektrisk strøm å passere gjennom dem enkelt. Derfor sendes elektrisitet fra ett punkt til et annet gjennom metalltråd, som for kobber eller aluminium.

Sølv er den beste lederen av elektrisitet; Det nest beste er kobber og deretter aluminium. Du kan ikke bruke nylon eller jute tau for elektrisk overføring, da nylon og jute er dårlige ledere av elektrisitet.

ikke-metaller:

I motsetning til metaller er ikke-metaller ikke kjent for styrke. De er

Jeg. Vanligvis lystløs (kjedelig), unntatt grafitt og jod,

ii. Sprø (hvis solid)

iii. Dårlige ledere av varme,

iv. Dårlige ledere av elektrisitet (unntatt grafitt), og

v. Ikke-sonorøs (dvs. de produserer ikke metallisk klink).

Av de 24 ikke-metallene som er kjent i dag,

vi. 12 er faste stoffer (f.eks. Karbon, silisium, fosfor, svovel, jod),

vii. 1 er en væske (brom) og

viii. 11 er gasser (f.eks. Hydrogen, nitrogen, oksygen, fluor, klor, helium, neon, argon) under vanlige forhold.

Aktivitet:

Ved hjelp av en elektrisk krets av typen som er vist i figur 6.4, kan du enkelt teste om noe utfører strøm eller ikke. Pæren vil lyse når testmaterialet er metallisk, som en nøkkel, men ikke når den ikke er metallisk, som en blokk av tre.

Skjær en liten blyant i begge ender, og koble de to nakne enden av "ledningen" til kretsen. Lampen lyser, og viser at blyens ledning fører strøm. "Bly" av en blyant er laget av en blanding av leire og grafitt, og grafitt (en form for karbon) er en god leder av elektrisitet.

Kjemisk oppførsel av metaller:

Selv om de fleste metaller gjennomgår lignende typer reaksjoner, er "vigor" som de reagerer ikke det samme. Noen er mer aktive enn andre. Metaller sammen med hydrogen (en ikke-metallisk) er arrangert i rekkefølge av deres aktivitet i en serie, kalt aktivitetsserien, vist i figur 6.5. Denne serien hjelper oss å forstå reaksjonene av metaller.

Luftens påvirkning på metaller:

Oksygen til stede i luften virker på metaller for å danne deres oksider. Metaller som kalium (K) og natrium (Na), plassert høyt oppe i serien, er så aktive at de reagerer veldig fort med luft og danner deres oksider. Så, kalium og natrium lagres under parafin.

Magnesium, aluminium og jern reagerer sakte med luft. Når de blir utsatt, blir de tarnished (taper glansen) fordi en tynn film av oksid dannes over overflaten. Når de blir oppvarmet i luft (eller oksygen), reagerer disse metaller raskere. For eksempel brenner et stykke magnesium når det antennes, i luft med et blendende hvitt lys. Når magnesium blir brent i en åpen gassburk, blir hvite faste partikler av MgO avsatt på glassets indre vegg.

Som du vet, ruster jern sakte i fuktig luft. Rust er et hydratisert oksid av jern Fe 2 0 3 xH 2 0 (antall H 2 O molekyler varierer).

Metaller lengre ned i serien beholder glansen i lengre tid fordi de ikke reagerer med luft så lett. Når sterkt oppvarmet i luft, danner kobber et svart oksid (CuO), men sølv (Ag) og gull (Au) gjør det ikke.

Når den kjemiske virkningen av luften er forlenget utover tarnishing, spiser forbindelsene dannet langsomt bort metallet. Dette kalles korrosjon. Rusting (av jern) er et vanlig eksempel på korrosjon. Andre metaller, som magnesium, aluminium, sink og kobber, blir også korrodert ved langvarig handling av luft. Kobber danner et grønt faststoff på overflaten, mens de andre (unntatt jern) danner gråhvite faste stoffer.

Forskyvning av ett metall av en annen:

Et mer aktivt metall forskyver et mindre aktivt metall fra forbindelser av sistnevnte i oppløsning. For eksempel forskyver aluminium og jern kobber fra en oppløsning av kobbersulfat.

Aktivitet:

Oppløs noen krystaller av kobber (II) sulfat (CuSO 4 5H 2 O, som også kalles blå vitriol) i vann. Sett en jernspiker i løsningen. På en stund blir delen av neglen som er inne i løsningen rød. Dette skyldes at et lag av kobber blir avsatt over overflaten av neglen. Fargen på løsningen vil sakte endres fra blå til grønn på grunn av dannelsen av jern (II) sulfat.

Du kan gjenta denne aktiviteten ved hjelp av et stykke magnesium eller aluminium istedenfor neglen. Kobber vil bli avsatt, men den resulterende løsningen vil være fargeløs fordi magnesiumsulfat og aluminiumsulfat er fargeløse.

Fordeling av hydrogen fra vann:

Metaller høyere enn hydrogen i aktivitetsserien forskyver hydrogen fra vann. De under hydrogen gjør det ikke. Også, jo mer aktiv metallet, desto mer kraftig reagerer det med vann. Således reagerer kalium og natrium kraftig selv med kaldt vann, mens magnesium reagerer bare med damp. Et brennende stykke magnesium fortsetter å brenne kraftig, når det kommer i kontakt med damp.

Aktivitet:

Du kan utføre følgende aktivitet ved hjelp av læreren din. Klipp et lite stykke natrium og fjern petroleumet ved å trykke på stykket mellom brettene på et filterpapir. Slipp metallstykket i en trough av vann.

Det smelter for å danne en sølvfarget hvite kule som dart rundt overflaten av vannet, med en sissende lyd. Du vil også observere en gul flamme over globulen og høre intermitterende "pops". Dette skyldes at varmen som utvikles i reaksjonen smelter metallet og hydrogen produsert fanger brann.

Etter reaksjonen vil "vannet" i truget bli et rødt litmuspapirblått på grunn av dannelsen av natriumhydroksydet (en alkali).

Fordeling av hydrogen fra syrer:

Metaller over hydrogen i aktivitetsserien forskyver hydrogen fra fortynnede saltsyre og svovelsyrer, men de under hydrogen gjør det ikke. Dessuten reduseres metallets reaktivitet ned i serien.

Vil kobber eller sølv frigjøre hydrogen fra fortynnede syrer? Nei, fordi de er mindre aktive enn hydrogen.

Reaksjoner med baser:

Bare noen metaller (f.eks. Aluminium og sink) oppløses i alkalier som natriumhydroksyd og kaliumhydroksyd, danner salter og frigjørende hydrogen. Husk at disse reaksjonene ikke forekommer med ammoniumhydroksid, som også er en alkali.

Aluminium + kaliumhydroksid → kaliumaluminat + hydrogen

Sink + natriumhydroksid → natriumsinkat + hydrogen

Kjemisk oppførsel av nonmetals:

Nonmetals er mer reaktive med metaller enn med andre nonmetals. For eksempel virker klor på natriumdannende natriumklorid, og oksygen virker på natriumdannende natriumoksid, men klor reagerer ikke med oksygen. Generelt reagerer ikke-metaller bare ved høye temperaturer.

Luftens handling:

Bortsett fra hvitt fosfor (fosfor har mange varianter - hvitt, rødt, svart), reagerer ikke-metaller med luft ved romtemperatur. Hvit fosfor brenner i luften (eller oksygen) ved vanlige temperaturer for å danne dets oksider. Derfor lagres det under vann.

Hydrogen, når det tennes i luft (eller oksygen), brenner med en "pop" for å danne vann.

Ved antennelse i luft (eller oksygen) brenner karbon og svovel til henholdsvis karbondioksid (CO 2 ) og svoveldioksid (SO 2 ). Ved utilstrekkelig tilførsel av luft danner karbon også karbonmonoksid (CO).

Vanntiltak:

Generelt reagerer ikke metaller med vann. Klor oppløses imidlertid i vann for å danne en sur løsning. Når løsningen er plassert i sollys eller oppvarmet, frigjøres oksygen og saltsyre blir igjen.

Når damp passeres over rød-varm cola (karbon), dannes en gassformig blanding av karbonmonoksyd og hydrogen. Denne blandingen, kalt vanngass, har mange industrielle anvendelser.

Fordeling av en nonmetal av en annen fra en saltløsning:

Som metaller varierer også ikke-metaller i deres gjenaktiviteter. Dette er bedre observert blant elementer med lignende egenskaper, som sies å danne en familie. For eksempel utgjør fluor (F), klor (Cl), brom (Br) og jod (I) halogenfamilien.

Blant de vanlige halogenene (CI, Br og I) er klor den mest aktive, brom mindre enn klor, og minst jod. Så klor forskyver brom og jod fra løsningene av natriumbromid og natriumjodid.

Syrer og baser virker vanligvis ikke på ikke-metalliske stoffer under vanlige forhold.

Bruk av metaller:

Fra sikkerhetsnåler til broer brukes metaller til å lage en rekke ting som er en integrert del av våre liv.

1. Kobberledninger brukes generelt til kabelføring og aluminiums ledninger for langdistanseledning. Aluminium er lettere og billigere enn kobber.

2. Jern er et veldig nyttig metall som det er tøft, sterkt og billig. Den brukes til å lage verktøy, maskiner og landbruksutstyr, og også i husbygging.

For å forhindre rusting, blir jern ofte galvanisert. I denne prosessen nedsenkes en jernartikkel i smeltet sink og får deretter avkjøles. Sink danner et fast belegg over jern og forhindrer rusting. Galvanisert jern brukes til å lage trunker, vannrør, tannhjul og nett. Jern belagt med tinn brukes til å lage bokser.

3. Jern, aluminium og kobber brukes til å lage kjøkkenutstyr.

4. Som du vet, brenner magnesium i luft med et blendende hvitt lys når det antennes. Derfor brukes den i fyrverkeri.

5. Merkur holder seg ikke til glass. Samtidig er det en god leder av varme. Så det brukes til å lage termometre.

6. Sølv, gull og platina kalles edle metaller, da de ikke reagerer lett med andre stoffer. Når de er polert, beholder de glansen i lang tid. De brukes derfor til å lage smykker. Gullet er blandet med små mengder sølv og kobber for å gjøre det tøft.

7. Legeringer er homogene faste blandinger av metaller, eller av metaller og ikke-metall. Alloying er gjort for å gjøre foreldremetallet sterkere. Noen vanlige eksempler på legeringer er stål (en blanding av jern, meget små mengder karbon og mangan), messing (en blanding av kobber og sink) og bronse (en blanding av kobber og tinn).

8. Aluminiumsfolie, som er veldig lett, brukes til å pakke mat, medisiner, etc. Aluminium brukes også til å lage elektriske ledninger og redskaper.

9. Kunstige tenner var tidligere vanligvis laget av sølv eller gull. Tannhulrom er fylt med det som er kjent som dental amalgams-legeringer av sølv eller figur 6.12 Bruk av aluminiumtenn med kvikksølv.

Bruk av nonmetals:

La oss studere bruken av noen vanlige nonmetals.

Oksygen:

Oksygen er kanskje den viktigste nonmetal i våre liv. Vi og de fleste andre levende vesener trenger det for åndedrett.

Noen av sine andre bruksområder er som følger:

Jeg. Alle forbrenningsprosesser trenger oksygen.

ii. Med acetylen brukes oksygen i oksyacetylen-lommelykter for å kutte og sveise metaller.

iii. Det kreves for utvinning av metaller fra sine malmer og for produksjon av stål fra jern.

iv. Det brukes til produksjon av svovelsyre og salpetersyre.

v. Flytende oksygen brukes til å brenne rakettbrensel.

nitrogen:

Jeg. Planter bruker nitrogen for å produsere proteiner.

ii. Flytende nitrogen brukes til å bevare blod, hornhinner eller andre donerte organer.

iii. På grunn av sin inertitet (ikke-reaktivitet), brukes den til å fylle matpakker. (Mat går ikke dårlig i et inert medium.)

iv. Det brukes til fremstilling av ammoniakk og urea.

Karbon:

Kull og lampeblå er ikke-krystallinske former for karbon. Karbon finnes i to krystallinske former - diamant og grafitt, som har følgende bruksområder.

Jeg. Diamant brukes som perle som også for kutting av steiner eller glass.

ii. Grafitt er en god leder av elektrisitet og brukes derfor som en elektrode.

iii. Grafitt er et godt smøremiddel. Siden smeltepunktet er høyt, kan det brukes som smøremiddel i maskiner som får høye temperaturer mens de drives.

iv. Grafitt brukes også til fremstilling av blyanter.

Svovel:

Dette gule faste stoffet har flere bruksområder.

Jeg. Det brukes til fremstilling av fargestoffer, kamper, fyrverkeri og krypeskum.

ii. Det brukes i mange medisiner og som et fungicid for å drepe skadelige sopp.

iii. Det brukes også til å behandle gummi og til å produsere svovelsyre.

klor:

Denne grønngrønne gassen har følgende bruksområder.

Jeg. Den brukes til fremstilling av den nyttige plasten, polyvinylklorid (PVC).

ii. Det er vant til å desinfisere vann, da det dreper bakterier. Dette gjøres enten ved å sende klorgass gjennom vann eller ved å behandle vann med blekepulver.

iii. Den brukes som blekemiddel i papir- og tekstilindustrien. Husholdningsblekemidler inneholder også klorforbindelser.

iv. Klor brukes til fremstilling av saltsyre.

v. Det brukes også til fremstilling av plantevernmidler, som Gammexane.

Jod:

Selv om en ikke-metallisk, jod er et lyst svart svart fast stoff. Den sublimer sakte for å danne en fiolett damp over det faste i en stoppet flaske.

Jeg. Jod er et antiseptisk middel. En løsning av jod i alkohol (med noe kaliumjodid) er kjent som tinktur av jod. Tinktur av jod er rødbrun, og påføres på kutt. En pasta av jod i vaselin gir lindring av smerte.

ii. I form av en forbindelse blir den brukt i iodisert salt for å forhindre sykdommer som goitre.

Edle gasser:

Helium, neon, argon, etc., kalles edle gasser på grunn av deres ikke-reaktive natur.

Jeg. Helium brukes til å fylle ballonger. En blanding av helium og oksygen brukes av dykkere for åndedrettsvern.

ii. Neon brukes til belysning. Det lyser en oransje-rød i reklame tegn.

iii. Argon brukes til å fylle elektriske pærer. Når den blandes med en liten kvikksølvdamp, lyser den grønt i reklameskilt.