โลหะที่ใช้งานมากที่สุดคืออะไร? โลหะที่ใช้งานอยู่

คำแนะนำ

ใช้ตารางธาตุและใช้ไม้บรรทัดลากเส้นที่เริ่มต้นในเซลล์ที่มีธาตุ Be (เบริลเลียม) และสิ้นสุดในเซลล์ด้วยธาตุ At (แอสทาทีน)

องค์ประกอบเหล่านั้นที่อยู่ทางด้านซ้ายของเส้นนี้คือโลหะ ยิ่งไปกว่านั้น องค์ประกอบที่อยู่ "ด้านล่างและด้านซ้าย" ยิ่งมีคุณสมบัติโลหะเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น เห็นได้ง่ายว่าในตารางธาตุโลหะดังกล่าวคือ (Fr) ซึ่งเป็นโลหะอัลคาไลที่มีฤทธิ์มากที่สุด

ดังนั้นองค์ประกอบเหล่านั้นทางด้านขวาของเส้นจึงมีคุณสมบัติ และนี่ก็ใช้กฎที่คล้ายกันเช่นกัน: ยิ่งองค์ประกอบที่อยู่ "สูงและไปทางขวา" ของเส้นก็จะยิ่งมีความเป็นอโลหะมากขึ้น องค์ประกอบดังกล่าวในตารางธาตุคือฟลูออรีน (F) ซึ่งเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่สุด เขากระตือรือร้นมากจนนักเคมีเคยตั้งชื่อให้เขาด้วยความเคารพ แม้จะไม่เป็นทางการก็ตาม: “ทุกสิ่งเคี้ยวได้”

อาจมีคำถามเกิดขึ้น เช่น “แล้วองค์ประกอบเหล่านั้นที่อยู่ในบรรทัดหรือใกล้เคียงกันล่ะ?” หรือตัวอย่างเช่น “ทางด้านขวาและเหนือเส้นคือโครเมียม . สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่โลหะจริงหรือ? ท้ายที่สุดแล้วพวกมันถูกใช้ในการผลิตเหล็กเป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์ แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าแม้แต่สิ่งเจือปนเล็กน้อยของอโลหะก็ทำให้เปราะได้” ความจริงก็คือองค์ประกอบที่อยู่บนเส้นนั้น (เช่นอลูมิเนียม, เจอร์เมเนียม, ไนโอเบียม, พลวง) มีอักขระคู่

ตัวอย่างเช่นวานาเดียมโครเมียมแมงกานีสคุณสมบัติของสารประกอบขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ออกไซด์ที่สูงกว่า เช่น V2O5, CrO3, Mn2O7 ออกเสียงว่า นั่นคือเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงอยู่ในตำแหน่งที่ดูเหมือน "ไร้เหตุผล" ในตารางธาตุ ในรูปแบบ "บริสุทธิ์" องค์ประกอบเหล่านี้แน่นอนว่าเป็นโลหะและมีคุณสมบัติทั้งหมดของโลหะ

แหล่งที่มา:

• โลหะในตารางธาตุ

สำหรับเด็กนักเรียนที่กำลังเรียนโต๊ะ เมนเดเลเยฟ - ฝันร้าย- แม้แต่องค์ประกอบสามสิบหกอย่างที่ครูมักจะกำหนดยังส่งผลให้เกิดการยัดเยียดและปวดหัวอันแสนทรหดหลายชั่วโมง หลายคนไม่เชื่อว่าจะเรียนรู้อะไร โต๊ะเมนเดเลเยฟมีจริง แต่การใช้ตัวช่วยจำจะทำให้ชีวิตของนักเรียนง่ายขึ้นมาก

คำแนะนำ

ทำความเข้าใจทฤษฎีและเลือกเทคนิคที่ถูกต้อง กฎเกณฑ์ที่ช่วยให้จำเนื้อหาได้ง่ายขึ้น เคล็ดลับหลักของพวกเขาคือการสร้างการเชื่อมต่อที่เชื่อมโยงกัน เมื่อข้อมูลเชิงนามธรรมถูกบรรจุเป็นภาพ เสียง หรือแม้แต่กลิ่นที่สดใส มีเทคนิคช่วยในการจำหลายประการ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเขียนเรื่องราวจากองค์ประกอบของข้อมูลที่จดจำ มองหาคำพยัญชนะ (รูบิเดียม - สวิตช์ ซีเซียม - จูเลียส ซีซาร์) เปิดจินตนาการเชิงพื้นที่ หรือเพียงสัมผัสองค์ประกอบของตารางธาตุ

บทกวีของไนโตรเจน เป็นการดีกว่าที่จะสัมผัสองค์ประกอบของตารางธาตุของ Mendeleev ที่มีความหมายตามลักษณะบางอย่าง: ตามความจุเป็นต้น ดังนั้น อัลคาไลน์จึงสัมผัสได้ง่ายมากและมีเสียงเหมือนเพลง: “ลิเธียม โพแทสเซียม โซเดียม รูบิเดียม ซีเซียม แฟรนเซียม” “ แมกนีเซียม แคลเซียม สังกะสี และแบเรียม - ความจุของพวกมันเท่ากับคู่” เป็นนิทานพื้นบ้านคลาสสิกที่ไม่เสื่อมคลาย ในหัวข้อเดียวกัน: “โซเดียม โพแทสเซียม และเงินเป็นความดีแบบโมโนวาเลนต์” และ “โซเดียม โพแทสเซียม และอาร์เจนตัมเป็นสารเดี่ยว” ความคิดสร้างสรรค์แตกต่างจากการยัดเยียดซึ่งกินเวลาไม่เกินสองสามวัน แต่จะกระตุ้นความจำระยะยาว ซึ่งหมายถึงเกี่ยวกับอะลูมิเนียม บทกวีเกี่ยวกับไนโตรเจน และเพลงเกี่ยวกับความจุ และการท่องจำก็จะดำเนินไปเหมือนกับเครื่องจักร

หนังระทึกขวัญกรด เพื่อให้ง่ายต่อการจดจำจึงมีการคิดค้นแนวคิดที่องค์ประกอบของตารางธาตุจะถูกแปลงเป็นฮีโร่รายละเอียดภูมิทัศน์หรือองค์ประกอบพล็อต ตัวอย่างเช่นนี่เป็นข้อความที่รู้จักกันดี: “ ชาวเอเชีย (ไนโตรเจน) เริ่มเทน้ำ (ลิเธียม) (ไฮโดรเจน) เข้าไปในป่าสน (โบรอน) แต่ไม่ใช่เขา (นีออน) ที่เราต้องการ แต่เป็นแมกโนเลีย (แมกนีเซียม)” เสริมด้วยเรื่องราวของรถเฟอร์รารี่ (เหล็ก-เฟอร์รัม) ซึ่งสายลับ "คลอรีน ซีโร่ เซเว่นทีน" (17 - หมายเลขซีเรียลคลอรีน) เดินทางไปจับคนคลั่งไคล้ อาร์เซนี (สารหนู - สารหนู) ซึ่งมี 33 คัน ฟัน (33 - หมายเลขซีเรียลสารหนู) แต่มีบางอย่างเปรี้ยวเข้าปาก (ออกซิเจน) มันคือกระสุนพิษแปดนัด (8 คือหมายเลขซีเรียลของออกซิเจน)... เราสามารถดำเนินต่อไปได้ไม่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม นวนิยายที่เขียนตามตารางธาตุสามารถมอบหมายให้ครูสอนวรรณกรรมเป็นข้อความทดลองได้ เธอคงจะชอบมันนะ

สร้างวังแห่งความทรงจำ ซึ่งเป็นชื่อหนึ่งเลยทีเดียว เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพการท่องจำเมื่อเปิดใช้งานการคิดเชิงพื้นที่ ความลับอยู่ที่ว่าเราทุกคนสามารถอธิบายห้องของเราหรือเส้นทางจากบ้านไปร้านค้า โรงเรียน ฯลฯ ได้อย่างง่ายดาย ในการสร้างลำดับขององค์ประกอบ คุณต้องวางองค์ประกอบเหล่านั้นไว้ริมถนน (หรือในห้อง) และนำเสนอแต่ละองค์ประกอบอย่างชัดเจน มองเห็นได้ และจับต้องได้ นี่คือผมบลอนด์ผอมที่มีใบหน้ายาว คนขยันปูกระเบื้องคือซิลิคอน กลุ่มขุนนางในรถยนต์ราคาแพง - ก๊าซเฉื่อย และแน่นอน ลูกโป่งฮีเลียม

โปรดทราบ

ไม่จำเป็นต้องบังคับตัวเองให้จำข้อมูลบนการ์ด สิ่งที่ดีที่สุดคือการเชื่อมโยงแต่ละองค์ประกอบเข้ากับบางส่วน ในทางที่สดใส- ซิลิคอน - กับซิลิคอนวัลเลย์ ลิเธียม - พร้อมแบตเตอรี่ลิเธียม โทรศัพท์มือถือ- สามารถมีได้หลายทางเลือก แต่การผสมผสานระหว่างภาพที่มองเห็น การจดจำกลไก และความรู้สึกสัมผัสของการ์ดที่หยาบหรือในทางกลับกัน มันเรียบมัน จะช่วยให้คุณยกรายละเอียดที่เล็กที่สุดจากส่วนลึกของหน่วยความจำได้อย่างง่ายดาย

คำแนะนำที่เป็นประโยชน์

คุณสามารถจั่วการ์ดใบเดียวกันพร้อมข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบที่ Mendeleev มีในยุคของเขา แต่เสริมด้วยข้อมูลสมัยใหม่เท่านั้น เช่น จำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอก เป็นต้น สิ่งที่คุณต้องทำคือวางมันก่อนเข้านอน

แหล่งที่มา:

• กฎช่วยในการจำสำหรับเคมี
• วิธีการจำตารางธาตุ

ปัญหาของคำจำกัดความอยู่ไกลจากการไม่ได้ใช้งาน คงจะไม่ใช่เรื่องน่ายินดีหากในร้านขายเครื่องประดับพวกเขาต้องการให้คุณปลอมทันทีแทนที่จะให้ทองราคาแพง ไม่เป็นที่สนใจจากที่ใด โลหะมันเป็นชิ้นส่วนรถยนต์ที่ชำรุดหรือเป็นของเก่าที่พบหรือไม่?

คำแนะนำ

ตัวอย่างเช่น นี่คือวิธีการพิจารณาการมีอยู่ของทองแดงในโลหะผสม ทาลงบนพื้นผิวที่ทำความสะอาดแล้ว โลหะหยดกรดไนตริก (1:1) จากปฏิกิริยานี้ ก๊าซจะเริ่มถูกปล่อยออกมา หลังจากนั้นไม่กี่วินาที ให้ซับหยดด้วยกระดาษกรอง จากนั้นจับไว้ตรงตำแหน่งที่หยดอยู่ สารละลายเข้มข้นแอมโมเนีย ทองแดงจะทำปฏิกิริยา ทำให้คราบเป็นสีน้ำเงินเข้ม

ต่อไปนี้เป็นวิธีแยกสีบรอนซ์จากทองเหลือง วางเศษโลหะหรือขี้เลื่อยลงในบีกเกอร์ที่มีสารละลายกรดไนตริก 10 มล. (1:1) แล้วปิดด้วยแก้ว รอสักครู่จนกระทั่งละลายหมดจากนั้นให้ความร้อนของเหลวที่เกิดขึ้นจนเกือบเดือดประมาณ 10-12 นาที กากสีขาวจะทำให้คุณนึกถึงทองสัมฤทธิ์ แต่บีกเกอร์ที่มีทองเหลืองจะยังคงอยู่

คุณสามารถระบุนิกเกิลได้ในลักษณะเดียวกับทองแดง หยดสารละลายกรดไนตริก (1:1) ลงบนพื้นผิว โลหะและรอประมาณ 10-15 วินาที ซับหยดด้วยกระดาษกรองแล้ววางไว้เหนือไอแอมโมเนียเข้มข้น สำหรับผลที่ได้นั้น จุดด่างดำหยดสารละลายไดเมทิลไกลออกซิน 1% ในแอลกอฮอล์

นิกเกิลจะ “ส่งสัญญาณ” ให้คุณทราบด้วยสีแดงอันเป็นเอกลักษณ์ สามารถกำหนดตะกั่วได้โดยใช้ผลึกของกรดโครมิกและหยดของเหลวเย็นลงที่ทาลงไป กรดอะซิติกและหนึ่งนาทีต่อมา - หยดน้ำ หากคุณเห็นตะกอนสีเหลือง แสดงว่าคุณรู้ว่ามันคือลีดโครเมต

การระบุว่ามีธาตุเหล็กก็ทำได้ง่ายเช่นกัน เอาชิ้นหนึ่ง โลหะและให้ความร้อนด้วยกรดไฮโดรคลอริก ที่ ผลลัพธ์ที่เป็นบวกเนื้อหาของขวดควรเป็นสี สีเหลือง- ถ้าไม่เก่งเคมีก็ใช้แม่เหล็กธรรมดา รู้ว่าโลหะผสมที่มีธาตุเหล็กทั้งหมดจะถูกดึงดูดเข้าไป

ตามมุมมองที่ยอมรับกันโดยทั่วไป กรดเป็นสารที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจนตั้งแต่หนึ่งอะตอมขึ้นไปซึ่งสามารถถูกแทนที่ด้วยอะตอมของโลหะและกากที่เป็นกรดได้ แบ่งออกเป็นแบบไม่มีออกซิเจนและมีออกซิเจน, โมโนเบสิกและโพลีเบสิก, แรง, อ่อนแอ ฯลฯ จะทราบได้อย่างไรว่าสารชนิดใดมี คุณสมบัติของกรด?

คุณจะต้อง

• - กระดาษบ่งชี้หรือสารละลายลิตมัส
• - กรดไฮโดรคลอริก (เจือจางโดยเฉพาะอย่างยิ่ง)
• - ผงโซเดียมคาร์บอเนต (โซดาแอช)
• - สารละลายซิลเวอร์ไนเตรตเล็กน้อย
• - ขวดหรือบีกเกอร์ก้นแบน

คำแนะนำ

การทดสอบครั้งแรกและง่ายที่สุดคือการทดสอบโดยใช้กระดาษลิตมัสตัวบ่งชี้หรือสารละลายลิตมัส หากแถบกระดาษหรือสารละลายมี สีชมพูซึ่งหมายความว่าสารที่อยู่ระหว่างการศึกษาประกอบด้วยไฮโดรเจนไอออน และนี่คือสัญญาณที่แน่นอนของกรด คุณสามารถเข้าใจได้ง่ายว่ายิ่งสีมีความเข้มข้นมาก (จนถึงสีแดงเบอร์กันดี) ก็ยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้น

มีวิธีอื่นอีกมากมายในการตรวจสอบ ตัวอย่างเช่น คุณได้รับมอบหมายให้ตรวจสอบว่าของเหลวใสเป็นหรือไม่ กรดไฮโดรคลอริก- วิธีการทำเช่นนี้? คุณรู้ปฏิกิริยาต่อคลอไรด์ไอออน ตรวจพบโดยการเติมสารละลายลาพิสในปริมาณที่น้อยที่สุด - AgNO3

เทของเหลวทดสอบบางส่วนลงในภาชนะที่แยกจากกัน และหยดสารละลายลาพิสลงไปเล็กน้อย ในกรณีนี้จะเกิดการตกตะกอนสีขาว "เหนียว" ของซิลเวอร์คลอไรด์ที่ไม่ละลายน้ำจะเกิดขึ้นทันที นั่นคือมีคลอไรด์ไอออนอยู่ในโมเลกุลของสารอย่างแน่นอน แต่บางทีมันอาจจะไม่ใช่ แต่เป็นสารละลายของเกลือที่มีคลอรีนบางชนิดใช่ไหม เช่น โซเดียมคลอไรด์?

จำคุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งของกรด กรดแก่ (และแน่นอนว่ากรดไฮโดรคลอริกก็เป็นหนึ่งในนั้น) สามารถแทนที่กรดอ่อนได้ ใส่ผงโซดาเล็กน้อย - Na2CO3 - ลงในขวดหรือบีกเกอร์ แล้วค่อยๆ เติมของเหลวที่จะทดสอบ หากมีเสียงฟู่ทันทีและผง "เดือด" อย่างแท้จริงก็ไม่ต้องสงสัยเลย - มันคือกรดไฮโดรคลอริก

แต่ละองค์ประกอบในตารางได้รับการกำหนดหมายเลขซีเรียลเฉพาะ (H - 1, Li - 2, Be - 3 เป็นต้น) จำนวนนี้สอดคล้องกับนิวเคลียส (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส) และจำนวนอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียส จำนวนโปรตอนจึงเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน ซึ่งหมายความว่าใน สภาวะปกติอะตอมทางไฟฟ้า

การแบ่งออกเป็นเจ็ดช่วงเกิดขึ้นตามจำนวนระดับพลังงานของอะตอม อะตอมของคาบแรกมีเปลือกอิเล็กตรอนระดับเดียว อะตอมที่สอง - สองระดับ ที่สาม - สามระดับ ฯลฯ เมื่อระดับพลังงานใหม่ถูกเติมเต็ม ช่วงเวลาใหม่จะเริ่มต้นขึ้น

องค์ประกอบแรกของช่วงเวลาใด ๆ มีลักษณะเป็นอะตอมที่มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่ที่ระดับภายนอกซึ่งเป็นอะตอมของโลหะอัลคาไล คาบจะลงท้ายด้วยอะตอมของก๊าซมีตระกูลซึ่งมีระดับพลังงานภายนอกที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนโดยสมบูรณ์ ในช่วงแรกก๊าซมีตระกูลมีอิเล็กตรอน 2 ตัวในช่วงต่อๆ ไป - 8 เป็นเพราะโครงสร้างที่คล้ายกันของเปลือกอิเล็กตรอนที่ กลุ่มธาตุมีฟิสิกส์คล้ายกัน

ในตาราง D.I. Mendeleev มีกลุ่มย่อยหลัก 8 กลุ่ม จำนวนนี้ถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่เป็นไปได้ในระดับพลังงาน

ที่ด้านล่างของตารางธาตุ lanthanides และ actinides จะถูกแยกออกเป็นอนุกรมอิสระ

การใช้โต๊ะ D.I. Mendeleev เราสามารถสังเกตคาบของคุณสมบัติขององค์ประกอบต่อไปนี้: รัศมีอะตอม, ปริมาตรอะตอม; ศักยภาพไอออไนเซชัน แรงดึงดูดของอิเล็กตรอน อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอม - คุณสมบัติทางกายภาพของสารประกอบที่มีศักยภาพ

ระยะการจัดเรียงองค์ประกอบในตาราง D.I. Mendeleev ได้รับการอธิบายอย่างมีเหตุผลโดยธรรมชาติของการเติมระดับพลังงานด้วยอิเล็กตรอนตามลำดับ

แหล่งที่มา:

• ตารางธาตุ

กฎธาตุซึ่งเป็นพื้นฐานของเคมีสมัยใหม่และอธิบายรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ องค์ประกอบทางเคมีถูกค้นพบโดย D.I. เมนเดเลเยฟในปี พ.ศ. 2412 ความหมายทางกายภาพกฎข้อนี้เปิดเผยเมื่อศึกษา โครงสร้างที่ซับซ้อนอะตอม.

ในศตวรรษที่ 19 เชื่อกันว่ามีมวลอะตอม ลักษณะหลักธาตุจึงถูกนำมาใช้ในการจำแนกสาร ในปัจจุบัน อะตอมถูกกำหนดและระบุด้วยปริมาณประจุบนนิวเคลียสของพวกมัน (ตัวเลขและเลขอะตอมในตารางธาตุ) อย่างไรก็ตาม มวลอะตอมของธาตุ (เช่น มวลอะตอมน้อยกว่ามวลอะตอมของอาร์กอน) จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของประจุนิวเคลียร์ของธาตุ โดยมีข้อยกเว้นบางประการ (เช่น มวลอะตอมน้อยกว่ามวลอะตอมของอาร์กอน)

เมื่อมวลอะตอมเพิ่มขึ้นจะมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบเป็นระยะ สิ่งเหล่านี้คือความเป็นโลหะและความเป็นโลหะของอะตอม รัศมีอะตอม ศักย์ไอออไนเซชัน สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ สถานะออกซิเดชัน สารประกอบ (จุดเดือด จุดหลอมเหลว ความหนาแน่น) ความเป็นพื้นฐาน แอมโฟเทอริซิตี้ หรือความเป็นกรด

ตารางธาตุสมัยใหม่มีองค์ประกอบกี่องค์ประกอบ

ตารางธาตุแสดงกฎที่เขาค้นพบเป็นภาพกราฟิก ตารางธาตุสมัยใหม่ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมี 112 ชนิด (ธาตุสุดท้าย ได้แก่ ไมต์เนเรียม ดาร์มสตัดเทียม เรินต์เกเนียม และโคเปอร์นิเซียม) จากข้อมูลล่าสุด พบว่ามีการค้นพบองค์ประกอบ 8 รายการต่อไปนี้ (รวมมากถึง 120 รายการ) แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่ได้รับชื่อ และองค์ประกอบเหล่านี้ยังมีน้อยในสิ่งพิมพ์ใดๆ

แต่ละองค์ประกอบครอบครองเซลล์เฉพาะในตารางธาตุและมีหมายเลขซีเรียลของตัวเองซึ่งสอดคล้องกับประจุของนิวเคลียสของอะตอม

ตารางธาตุถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร?

โครงสร้างของตารางธาตุประกอบด้วยคาบ 7 คาบ 10 แถว และ 8 กลุ่ม แต่ละช่วงเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไลและสิ้นสุดด้วยก๊าซมีตระกูล ข้อยกเว้นคือช่วงแรกซึ่งเริ่มต้นด้วยไฮโดรเจน และช่วงที่เจ็ดที่ไม่สมบูรณ์

ช่วงเวลาแบ่งเป็นช่วงเล็กและช่วงใหญ่ ช่วงเล็ก (ครั้งแรก ที่สอง สาม) ประกอบด้วยแถวแนวนอนหนึ่งแถว ช่วงขนาดใหญ่ (สี่ ห้า หก) - ของสองแถวแนวนอน แถวบนในช่วงกว้างเรียกว่าคู่ แถวล่างเรียกว่าคี่

ในช่วงที่หกของตารางหลังจาก (หมายเลขซีเรียล 57) มี 14 องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกับแลนทานัม - แลนทาไนด์ พวกเขาจะถูกวางไว้ใน ส่วนล่างตารางในบรรทัดแยกกัน เช่นเดียวกับแอกติไนด์ซึ่งอยู่หลังแอกทิเนียม (หมายเลข 89) และส่วนใหญ่จะทำซ้ำคุณสมบัติของมัน

แถวคู่ของช่วงเวลาขนาดใหญ่ (4, 6, 8, 10) จะเต็มไปด้วยโลหะเท่านั้น

องค์ประกอบในกลุ่มมีเวเลนซ์เท่ากันในออกไซด์และสารประกอบอื่นๆ และวาเลนซ์นี้สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่ม ธาตุหลักประกอบด้วยธาตุทั้งช่วงเวลาเล็กและช่วงใหญ่ เฉพาะช่วงใหญ่เท่านั้น จากบนลงล่างพวกมันแข็งแกร่งขึ้นส่วนที่ไม่ใช่โลหะจะอ่อนตัวลง อะตอมของกลุ่มย่อยด้านข้างทั้งหมดเป็นโลหะ

ตารางองค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะกลายเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์และนำชื่อเสียงระดับโลกมาสู่ผู้สร้างนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Dmitry Mendeleev ชายผู้ไม่ธรรมดาคนนี้สามารถรวมองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดไว้ในแนวคิดเดียวได้ แต่เขาจัดการเปิดโต๊ะอันโด่งดังของเขาได้อย่างไร

ในส่วนคำถามโลหะแอคทีฟ โลหะเหล่านี้คืออะไร? มอบให้โดยผู้เขียน โอเลสยา โอเลสกินาคำตอบที่ดีที่สุดคือ พวกที่ให้อิเล็กตรอนได้ง่ายที่สุด
กิจกรรมของโลหะในระบบคาบจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่างและจากขวาไปซ้าย ดังนั้น โลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดคือแฟรนเซียม ในชั้นสุดท้ายจะมีอิเล็กตรอน 1 ตัวอยู่ห่างจากนิวเคลียสค่อนข้างมาก
ใช้งานอยู่ - โลหะอัลคาไล (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)
พวกมันด้อยกว่าดินอัลคาไลน์ (Ca, Sr, BA, Ra)
สเตอร์ลิง
ปัญญาประดิษฐ์
(116389)
พวกมันไม่จัดว่าเป็นดินอัลคาไลน์

ตอบกลับจาก นาตาเลีย โคเซนโก[คุรุ]
ผู้ที่ตอบสนองได้ง่าย))

ตอบกลับจาก ครู.[คุรุ]
ออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ, โซเดียม, โพแทสเซียม, ลิเธียม

ตอบกลับจาก เคเอสวาย[คุรุ]
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, อัล, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, ใน, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

ตอบกลับจาก ดูร์ชเลาท์ เฟิร์สต์[คุรุ]
โลหะอัลคาไลเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I ของตารางธาตุของ D. I. Mendeleev: ลิเธียม Li, โซเดียม Na, โพแทสเซียม K, รูบิเดียม Rb, ซีเซียม Cs และแฟรนเซียม Fr โลหะเหล่านี้เรียกว่าโลหะอัลคาไลน์เนื่องจากสารประกอบส่วนใหญ่ละลายในน้ำได้ ในภาษาสลาฟ "ชะล้าง" หมายถึง "ละลาย" ซึ่งเป็นตัวกำหนดชื่อของโลหะกลุ่มนี้ เมื่อโลหะอัลคาไลละลายในน้ำ จะเกิดไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ที่เรียกว่าอัลคาลิส
เนื่องจากโลหะอัลคาไลมีฤทธิ์ทางเคมีสูงเมื่อเทียบกับน้ำ ออกซิเจน และไนโตรเจน จึงถูกเก็บไว้ใต้ชั้นน้ำมันก๊าด ในการทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลชิ้นส่วนที่มีขนาดที่ต้องการจะถูกตัดออกอย่างระมัดระวังด้วยมีดผ่าตัดภายใต้ชั้นของน้ำมันก๊าดพื้นผิวของโลหะจะถูกทำความสะอาดอย่างทั่วถึงในบรรยากาศอาร์กอนจากผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิสัมพันธ์กับอากาศ จากนั้นจึงใส่ตัวอย่างลงในถังปฏิกิริยาเท่านั้น

บิลโลหะที่ไม่ระบุชื่อบนวิกิพีเดีย
บัญชีโลหะที่ไม่ระบุชื่อ

กระรอกทั่วไปในวิกิพีเดีย
ดูบทความ Wikipedia เกี่ยวกับ กระรอกทั่วไป

โลหะอัลคาไลในวิกิพีเดีย
ดูบทความ Wikipedia เกี่ยวกับ โลหะอัลคาไล

โลหะทั้งหมด ขึ้นอยู่กับกิจกรรมรีดอกซ์ของพวกมัน จะถูกรวมกันเป็นอนุกรมที่เรียกว่าอนุกรมแรงดันโลหะไฟฟ้าเคมี (เนื่องจากโลหะที่อยู่ในนั้นจัดเรียงตามลำดับการเพิ่มศักย์ไฟฟ้าเคมีมาตรฐาน) หรืออนุกรมกิจกรรมของโลหะ:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, อัล, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H2, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

โลหะที่มีการออกฤทธิ์ทางเคมีมากที่สุดจะอยู่ในลำดับกิจกรรมจนถึงไฮโดรเจน และยิ่งโลหะอยู่ทางด้านซ้ายมากเท่าไรก็ยิ่งมีปฏิกิริยามากขึ้นเท่านั้น โลหะที่ครอบครองตำแหน่งหลังจากไฮโดรเจนในชุดกิจกรรมจะถือว่าไม่มีการใช้งาน

อลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นสีเงินสีขาว ขั้นพื้นฐาน คุณสมบัติทางกายภาพอลูมิเนียม – น้ำหนักเบา การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ในสถานะอิสระเมื่อสัมผัสกับอากาศอลูมิเนียมจะถูกหุ้มด้วยฟิล์ม Al 2 O 3 ออกไซด์ที่ทนทานซึ่งทำให้ทนทานต่อการกระทำของกรดเข้มข้น

อะลูมิเนียมเป็นของโลหะตระกูล p การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกคือ 3s 2 3p 1 ในสารประกอบอะลูมิเนียมจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น "+3"

อลูมิเนียมผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสของออกไซด์หลอมเหลวขององค์ประกอบนี้:

2อัล 2 โอ 3 = 4อัล + 3O 2

อย่างไรก็ตามเนื่องจากผลผลิตต่ำจึงมักใช้วิธีการผลิตอลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้าของส่วนผสมของ Na 3 และ Al 2 O 3 บ่อยกว่า ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนถึง 960C และต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา - ฟลูออไรด์ (AlF 3, CaF 2 ฯลฯ ) ในขณะที่อะลูมิเนียมจะปล่อยออกมาที่แคโทดและออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวก

อลูมิเนียมสามารถโต้ตอบกับน้ำได้หลังจากกำจัดฟิล์มออกไซด์ออกจากพื้นผิว (1) ทำปฏิกิริยากับสารง่าย ๆ (ออกซิเจน ฮาโลเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ คาร์บอน) (2-6) กรด (7) และเบส (8):

2อัล + 6H 2 O = 2อัล(OH) 3 + 3H 2 (1)

2อัล +3/2O 2 = อัล 2 O 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2อัล + ยังไม่มีข้อความ 2 = 2อัลเอ็น (4)

2อัล +3S = อัล 2 ส 3 (5)

4Al + 3C = อัล 4 C 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 = อัล 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2อัล +2NaOH +3H 2 O = 2Na + 3H 2 (8)

แคลเซียม

ในรูปแบบอิสระ Ca เป็นโลหะสีเงินสีขาว เมื่อสัมผัสกับอากาศ มันจะกลายเป็นฟิล์มสีเหลืองปกคลุมทันที ซึ่งเป็นผลจากการมีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบในอากาศ แคลเซียม-เพียงพอ โลหะหนักมีโครงตาข่ายคริสตัลวางตรงกลางหน้าลูกบาศก์

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกคือ 4 วินาที 2 ในสารประกอบแคลเซียมมีสถานะออกซิเดชันเป็น "+2"

แคลเซียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลว ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นคลอไรด์:

CaCl 2 = Ca + Cl 2

แคลเซียมสามารถละลายในน้ำเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์โดยแสดงคุณสมบัติพื้นฐานที่แข็งแกร่ง (1) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (2) ก่อตัวเป็นออกไซด์ ทำปฏิกิริยากับอโลหะ (3-8) ละลายในกรด (9):

Ca + H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 (1)

2Ca + O 2 = 2CaO (2)

Ca + Br 2 = CaBr 2 (3)

3Ca + N2 = Ca3N2 (4)

2Ca + 2C = แคลเซียมคาร์บอเนต 2 ค 2 (5)

2Ca + 2P = แคลิฟอร์เนีย 3 P 2 (7)

Ca + H 2 = CaH 2 (8)

Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2 (9)

เหล็กและสารประกอบของมัน

เหล็กเป็นโลหะสีเทา ใน รูปแบบบริสุทธิ์มันค่อนข้างอ่อน อ่อนตัวได้ และมีความหนืด การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกคือ 3d 6 4s 2 ในสารประกอบของมัน เหล็กมีสถานะออกซิเดชัน “+2” และ “+3”

เหล็กโลหะทำปฏิกิริยากับไอน้ำทำให้เกิดออกไซด์ผสม (II, III) Fe 3 O 4:

3เฟ + 4H 2 โอ (โวลต์) ↔ เฟ 3 O 4 + 4H 2

ในอากาศเหล็กจะออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยเฉพาะเมื่อมีความชื้น (สนิม):

3เฟ + 3O 2 + 6H 2 O = 4เฟ(OH) 3

เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ เหล็กทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาๆ เช่น ฮาโลเจน (1) และละลายในกรด (2):

เฟ + 2HCl = FeCl 2 + H 2 (2)

เหล็กก่อตัวเป็นสารประกอบทั้งหมด เนื่องจากมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ: เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์, เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์, เกลือ, ออกไซด์ ฯลฯ ดังนั้นสามารถรับเหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ได้โดยการกระทำของสารละลายอัลคาไลบนเกลือของเหล็ก (II) โดยไม่ต้องเข้าถึงอากาศ:

เฟSO4 + 2NaOH = เฟ(OH) 2 ↓ + นา 2 SO 4

เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ละลายได้ในกรดและออกซิไดซ์เป็นเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์เมื่อมีออกซิเจน

เกลือของธาตุเหล็ก (II) มีคุณสมบัติเป็นสารรีดิวซ์และถูกแปลงเป็นสารประกอบของธาตุเหล็ก (III)

ไม่สามารถรับเหล็ก (III) ออกไซด์ได้จากการเผาไหม้ของเหล็กในออกซิเจนเพื่อให้ได้มาซึ่งจำเป็นต้องเผาเหล็กซัลไฟด์หรือเผาเกลือของเหล็กอื่น ๆ :

4เฟส 2 + 11O 2 = 2เฟ 2 โอ 3 +8SO 2

2FeSO 4 = เฟ 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

สารประกอบเหล็ก (III) มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่อ่อนแอและสามารถเข้าสู่ปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วยตัวรีดิวซ์ที่แรง:

2FeCl 3 + H 2 S = เฟ(OH) 3 ↓ + 3NaCl

การผลิตเหล็กและเหล็กกล้า

เหล็กกล้าและเหล็กหล่อเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน โดยมีปริมาณคาร์บอนในเหล็กสูงถึง 2% และในเหล็กหล่อ 2-4% เหล็กกล้าและเหล็กหล่อมีสารเติมแต่งอัลลอยด์: เหล็กกล้า – Cr, V, Ni และเหล็กหล่อ – Si

ไฮไลท์ ประเภทต่างๆตัวอย่างเช่นเหล็กแบ่งออกเป็นเหล็กโครงสร้างเหล็กสแตนเลสเครื่องมือเหล็กทนความร้อนและเหล็กไครโอเจนิกตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ โดย องค์ประกอบทางเคมีคาร์บอน (คาร์บอนต่ำ ปานกลาง และสูง) และอัลลอยด์ (โลหะผสมต่ำ ปานกลาง และสูง) มีความโดดเด่น ขึ้นอยู่กับโครงสร้างเหล็กออสเทนนิติก, เฟอร์ริติก, มาร์เทนซิติก, เพิร์ลไลติกและไบนิติกมีความโดดเด่น

เหล็กพบการประยุกต์ใช้ในหลายภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ เช่น การก่อสร้าง เคมี ปิโตรเคมี การรักษาความปลอดภัย สิ่งแวดล้อม,การขนส่งพลังงานและอุตสาหกรรมอื่นๆ

ขึ้นอยู่กับรูปแบบของปริมาณคาร์บอนในเหล็กหล่อ - ซีเมนไทต์หรือกราไฟท์รวมถึงปริมาณของเหล็กหล่อนั้นมีความโดดเด่นหลายประเภท: สีขาว ( สีอ่อนการแตกหักเนื่องจากมีคาร์บอนอยู่ในรูปของซีเมนไทต์) สีเทา ( สีเทาการแตกหักเนื่องจากมีคาร์บอนอยู่ในรูปของกราไฟท์) ทนทานต่อความอ่อนตัวและทนความร้อน เหล็กหล่อเป็นโลหะผสมที่เปราะมาก

ขอบเขตการใช้งานของเหล็กหล่อนั้นกว้างขวาง - การตกแต่งอย่างมีศิลปะ (รั้ว, ประตู), ชิ้นส่วนตู้, อุปกรณ์ประปา, ของใช้ในครัวเรือน (กระทะทอด) ทำจากเหล็กหล่อและใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	โลหะผสมของแมกนีเซียมและอลูมิเนียมน้ำหนัก 26.31 กรัมถูกละลายในกรดไฮโดรคลอริก ในกรณีนี้มีการปล่อยก๊าซไม่มีสีจำนวน 31.024 ลิตร กำหนดเศษส่วนมวลของโลหะในโลหะผสม
สารละลาย	โลหะทั้งสองสามารถทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกได้ ส่งผลให้มีการปล่อยไฮโดรเจนออกมา: Mg +2HCl = MgCl 2 + H 2 2Al +6HCl = 2AlCl3 + 3H2 ลองหาจำนวนโมลของไฮโดรเจนทั้งหมดที่ปล่อยออกมา: โวลต์(H 2) =วี(H 2)/วี ม โวลต์(H 2) = 31.024/22.4 = 1.385 โมล ให้ปริมาณของสาร Mg เป็น x โมล และ Al เป็น y โมล จากนั้น จากสมการปฏิกิริยา เราสามารถเขียนนิพจน์สำหรับจำนวนโมลของไฮโดรเจนทั้งหมดได้: x + 1.5y = 1.385 ให้เราแสดงมวลของโลหะในส่วนผสม: จากนั้นมวลของส่วนผสมจะแสดงเป็นสมการ: 24x + 27y = 26.31 เราได้รับระบบสมการ: x + 1.5y = 1.385 24x + 27y = 26.31 มาแก้กัน: 33.24 -36ปี+27ปี = 26.31 โวลต์(อัล) = 0.77 โมล โวลต์(มก.) = 0.23 โมล จากนั้นมวลของโลหะในส่วนผสมคือ: ม.(มก.) = 24×0.23 = 5.52 ก ม.(อัล) = 27×0.77 = 20.79 ก มาหาเศษส่วนมวลของโลหะในส่วนผสมกัน: ώ =ม(ฉัน)/ม ผลรวม ×100% ώ(มก.) = 5.52/26.31 ×100%= 20.98% ώ(อัล) = 100 – 20.98 = 79.02%
คำตอบ	เศษส่วนมวลของโลหะในโลหะผสม: 20.98%, 79.02%

การตอบคำถามว่า "โลหะชนิดใดมีความกระตือรือร้นมากที่สุด" ไม่ใช่เรื่องง่าย อย่างน้อยก็เพราะว่า จุดที่แตกต่างกันเท่าที่ฉันเห็นไม่มีคำตอบโดยตรงหรือตรงประเด็น

ผู้เชี่ยวชาญบางคนเชื่อว่าโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดคือลิเธียม บางคนเชื่อว่าซีเซียมมีฤทธิ์สูงสุด และยังมีคนแย้งว่าฝรั่งเศสควรได้เปรียบ

คุณถามคำถามโดยไม่สมัครใจ:“ เหตุใดจึงมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเช่นนี้” แล้วทำไมไม่มีใครพูดถึงโซเดียม โพแทสเซียม และรูบิเดียมล่ะ?

มีคำถามมากกว่าคำตอบ แต่เมื่อศึกษาเรื่องนี้อย่างใกล้ชิด รูปแบบที่กลมกลืนกันมากถูกค้นพบในความสับสนวุ่นวายของข้อมูล ซึ่งไม่เพียงช่วยให้เราได้รับคำตอบเท่านั้น แต่ยังค้นหาด้วยว่าโลหะชนิดใดมีการเคลื่อนไหวมากที่สุด

เหตุใดจึงยังไม่ทราบว่าโลหะชนิดใดมีการใช้งานมากที่สุด? ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าคำตอบที่ชัดเจนและไม่คลุมเครือปรากฏขึ้นตามกฎในสองกรณี ประการแรก ถ้าคำตอบคือคำตอบที่ถูกต้องเท่านั้น และไม่มีการตีความและการตีความอื่นใด ยกตัวอย่างมากที่สุด ภูเขาสูงบนดาวเคราะห์ดวงนี้ - จอมลุงมา

ในกรณีที่คำตอบถูกกำหนดโดยความจำเป็นในทางปฏิบัติ

ในช่วงทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ผ่านมาในสหภาพโซเวียตที่ยังเยาว์วัยมีคำถามเกิดขึ้นซึ่งมีพื้นหลังเป็นเหตุผลทางการเมืองและเศรษฐกิจ: เป็นไปได้ไหมที่จะได้ยางพาราด้วยวิธีอื่นนอกเหนือจากต้นยางพารา? และในขณะที่โลกทั้งโลกกำลังขี่ล้อที่ทำจากน้ำนมของต้นไม้ในอเมริกาใต้ ศาสตราจารย์ S.V. Lebedev ตอบว่า: "เป็นไปได้" และร่วมกับกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ เขาได้แสดงให้โลกเห็นถึงลูกบอลที่ทำจากยางสังเคราะห์

คำถามเกี่ยวกับโลหะแอคทีฟนั้นใช้ไม่ได้กับกรณีแรกหรือกรณีที่สอง มีผู้สมัครที่เท่าเทียมกันจำนวนมากสำหรับบทบาทของโลหะที่มีความกระตือรือร้นมากที่สุด และการค้นหาคำตอบที่ถูกต้องก็ไม่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติ ไม่น่าเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์คนใดจะทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการอย่างจริงจังเพียงเพื่อสนองความอยากรู้อยากเห็นของใครบางคน

แม้ว่าในทางทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังเป็นไปได้ไหมที่จะทราบว่าโลหะชนิดใดมีฤทธิ์มากที่สุด?

ใช้งานมากที่สุดหมายถึงอะไร? อะตอมของสารใดๆ ประกอบด้วยนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสตามวิถีโคจรคงที่ (ออร์บิทัล) บางครั้งวงโคจรก็เรียกว่าระดับพลังงานหรือเปลือกหอย

มันถูกจัดเรียงโดยธรรมชาติแล้วว่าในระดับพลังงานใด ๆ ของอะตอมขององค์ประกอบนั้นจะต้องมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินจำนวนที่แน่นอน ระดับที่มีจำนวนสูงสุดอยู่แล้วจะถือว่าเสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากระดับที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว ในแต่ละองค์ประกอบ (ยกเว้นก๊าซมีตระกูล) ยังมีอีกองค์ประกอบหนึ่งที่ยังไม่ได้เติมอีกด้วย

อะตอมมุ่งมั่นที่จะเติมเต็มเปลือกอิเล็กตรอนทั้งหมด และทันทีที่มีโอกาส อะตอมก็จะปล่อยอิเล็กตรอนจากระดับภายนอกทันทีหรือแย่งชิงอิเล็กตรอนของคนอื่นไป ทุกอย่างขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเฉพาะและโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอก

องค์ประกอบที่ต้องการได้รับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจะรับมือกับงานนี้ได้เร็วกว่าองค์ประกอบที่ต้องการอิเล็กตรอนสองตัวเพื่อเติมเต็มระดับ คนที่เร็วกว่าเรียกว่ากระตือรือร้นมากขึ้น

องค์ประกอบที่ต้องได้รับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวประกอบขึ้นเป็นกลุ่มที่เจ็ดในตารางธาตุ: ไฮโดรเจน, ฟลูออรีน, คลอรีน, โบรมีน, ไอโอดีน, แอสทาทีน ความไม่สงบ

ในบรรดาองค์ประกอบที่บริจาคอิเล็กตรอน องค์ประกอบที่มีความกระตือรือร้นมากที่สุดคือองค์ประกอบที่ต้องสละอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว องค์ประกอบดังกล่าวเป็นตัวแทนของกลุ่มแรกของตารางธาตุ: ไฮโดรเจน, ลิเธียม, โซเดียม, โพแทสเซียม, รูบิเดียม, ซีเซียม, แฟรนเซียม

ในการค้นหาโลหะ

ก่อนที่จะทราบว่าองค์ประกอบใดที่มีฤทธิ์มากที่สุด จำเป็นต้องแยกองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะออกก่อน อะตอมของฟลูออรีนขาดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในการทำให้ระดับภายนอกสมบูรณ์ อะตอมของฟลูออรีน 2 อะตอมรวมกันและแยกอิเล็กตรอนออกจากกัน ผลก็คืออิเล็กตรอนชนิดนี้กลายเป็นเรื่องปกติและเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกที่เสร็จสมบูรณ์แล้วในปัจจุบัน พันธะนี้เรียกว่าพันธะโมเลกุล และอะตอมของฟลูออรีนทั้งสองก็กลายเป็นโมเลกุล โมเลกุลไดอะตอมมิกฟลูออรีนถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงระหว่างโมเลกุลเพื่อสร้างสารฟลูออรีน

องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มที่ 7 ขาดอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวจึงจะเสร็จสมบูรณ์ ดังนั้นอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้จึงถูกพันธะเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิกด้วย องค์ประกอบของกลุ่มที่ 7 สามารถสร้างพันธะโมเลกุลได้โดยเฉพาะ ดังนั้นจึงไม่สามารถเป็นโลหะได้ เนื่องจากโลหะเป็นองค์ประกอบหลักที่มีโครงสร้างขึ้นอยู่กับ "พันธะโลหะ" ด้วยเหตุนี้แม้แต่องค์ประกอบที่ใช้งานมากที่สุดของกลุ่มที่เจ็ดก็ถูกแยกออกและจะไม่ได้รับการพิจารณาเพิ่มเติม

กลุ่มแรก. การเชื่อมต่อโลหะ

เปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมซีเซียมประกอบด้วยอิเล็กตรอน 55 ตัว 54 ก้อนจะก่อตัวเป็นเมฆอิเล็กตรอนหนาแน่นรอบนิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยระดับที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว 5 ระดับ เมฆนี้กรองแรงดึงดูดของนิวเคลียสเกือบทั้งหมด ซึ่งเป็นผลให้อิเล็กตรอนตัวเดียวที่อยู่ด้านนอกระดับที่ 6 เชื่อมต่อกับนิวเคลียสอย่างอ่อนมาก

อะตอมของซีเซียมจับกลุ่มและบริจาคอิเล็กตรอนชั้นนอกให้กับ "กระปุกออมสินทั่วไป" เพื่อพยายามสร้างระดับที่หกให้สมบูรณ์ อะตอมทั้งหมดมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้ เกิดเป็นโครงสร้างผลึก

เมื่ออะตอมเข้าใกล้กัน ออร์บิทัลว่างจะทับซ้อนกันในลักษณะที่บริเวณทั้งหมดเกิดขึ้น โดยที่อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ เป็นผลให้อิเล็กตรอนชั้นนอกออกจากวงโคจรและเริ่มเคลื่อนที่ไปทั่วปริมาตรของคริสตัลทั้งหมด ตอนนี้พวกมันถูกเรียกว่าอิเล็กตรอน "อิสระ" และเป็น “ซีเมนต์” ชนิดหนึ่งที่ยึดอะตอมไว้ด้วยกัน

พันธะที่สร้างขึ้นระหว่างไอออน (อะตอมที่ให้อิเล็กตรอน) ซึ่งยึดติดกันด้วยซีเมนต์ของอิเล็กตรอน "อิสระ" เรียกว่าพันธะโลหะ และโครงสร้างเรียกว่าโลหะ

องค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มแรก (ยกเว้นไฮโดรเจน) เป็นโลหะ เนื่องจากอิเล็กตรอนตัวเดียวที่ระดับชั้นนอก พวกมันจึงถูกจัดเป็นโครงสร้างโลหะโดยเฉพาะ

คุณสมบัติขององค์ประกอบของกลุ่มแรกเกือบจะเหมือนกัน แต่คุณสมบัติเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามกลุ่ม ในแต่ละคาบ รัศมีของอะตอมจะมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจากระดับชั้นนอกจะถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสอย่างแรงน้อยลง ส่งผลให้กิจกรรมขององค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะเพิ่มขึ้น

เมื่อภาพทั่วไปชัดเจนแล้ว ยังคงแยกองค์ประกอบที่ไม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นโลหะที่มีความกระฉับกระเฉงที่สุดด้วยเหตุผลใดก็ตาม

เราไม่รวมไฮโดรเจน

ระดับพลังงานของไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว รายละเอียดนี้ทำให้คล้ายกับองค์ประกอบของกลุ่มแรกมาก แต่นั่นคือจุดสิ้นสุดของความคล้ายคลึงกัน เพราะก่อนจะเติมเปลือกอิเล็กตรอน อะตอมไฮโดรเจนยังต้องการอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวด้วย และถ้าเป็นเช่นนั้น อะตอมของไฮโดรเจนภายใต้สภาวะมาตรฐานจะไม่สามารถสร้างโครงผลึกที่มีพันธะโลหะได้

เราไม่รวมลิเธียม

ผู้สังเกตการณ์หลายคนถือว่าลิเธียมเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด ศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออน (อัตราที่อะตอมเปลี่ยนเป็นไอออน) ของลิเธียมนั้นต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น แต่! ในกรณีเดียวเท่านั้น: เมื่อลิเทียมแช่อยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำ พลังงานที่ใช้ไปกับลิเทียมไอออนไนซ์จะต้องใช้น้อยกว่าพลังงานที่ใช้ไปกับไอออนไนซ์โลหะอื่นๆ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมเข้าไป สารละลายที่เป็นน้ำรวมผลรวมของสองปริมาณ: ศักย์ไอออไนเซชันและพลังงานความชุ่มชื้น (อันตรกิริยากับโมเลกุลของน้ำ)

เมื่อพิจารณาคุณสมบัติของธาตุในกลุ่มและคาบของตารางธาตุ จุดเริ่มต้นคือเงื่อนไขที่ธาตุต่างๆ อยู่ในสุญญากาศ กล่าวคือ ธาตุไม่มีปฏิสัมพันธ์กัน ดังนั้นลิเธียมซึ่งพิจารณาภายใต้เงื่อนไขของตารางธาตุจึงไม่สามารถเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดได้

เราไม่รวมโซเดียม โพแทสเซียม และรูบิเดียม

คุณสมบัติของโลหะและปฏิกิริยาเคมีเพิ่มขึ้นในแต่ละช่วงเวลา ซึ่งหมายความว่าแม้แต่รูบิเดียมซึ่งเป็นองค์ประกอบของคาบที่ห้าก็ไม่สามารถออกฤทธิ์ได้มากที่สุด ไม่ต้องพูดถึงโพแทสเซียมและโซเดียมซึ่งเป็นองค์ประกอบของคาบที่สี่และสาม

เหลือผู้สมัครอีกสองคนสำหรับบทบาทของโลหะที่มีความว่องไวที่สุด: ซีเซียมและแฟรนเซียม ฉันเชื่อว่าควรยกเว้นภาษาฝรั่งเศส - นี่เป็นความเห็นส่วนตัวของผู้เขียนซึ่งไม่ได้อ้างว่าเป็นความคิดเห็นที่ถูกต้องเท่านั้น กัมมันตภาพรังสีของแฟรนเซียมไม่อนุญาตให้ได้รับสารในปริมาณมหภาคซึ่งทำให้การศึกษามีความซับซ้อนอย่างมากและเป็นผลให้คำอธิบายคุณสมบัติของมันถูกต้อง

โลหะที่ใช้งานมากที่สุด

โลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดสามารถเรียกว่าซีเซียม เปิดทำการในปี พ.ศ. 2403 นักวิทยาศาสตร์ R.W. Bunsen และ G.R. Kirchhoff มีซีเซียมเป็นธาตุแรก วิธีการเปิดการวิเคราะห์สเปกตรัม ต้องขอบคุณเส้นสีน้ำเงินสดใสสองเส้นในสเปกตรัมการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ธาตุนี้จึงได้ชื่อมาจากภาษาละติน caesius ซึ่งแปลว่าสีฟ้า

ซีเซียมมีฤทธิ์อย่างมาก: ในอากาศจะออกซิไดซ์ทันทีเมื่อมีการอักเสบทำให้เกิดไฮเปอร์ออกไซด์ ปฏิกิริยากับน้ำเกิดขึ้นอย่างระเบิด ซีเซียมทำปฏิกิริยากับน้ำแข็ง แม้ที่อุณหภูมิ -120°C ภายใต้เงื่อนไขการเข้าถึงออกซิเจนอย่างจำกัด ซีเซียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นออกไซด์เชิงเดี่ยว บางครั้งจะใช้เมื่อจำเป็นต้องสร้างสุญญากาศสัมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกัน

ซีเซียมเป็นที่ต้องการในเกือบทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม การขุดและรับซีเซียมเป็นธุรกิจที่มีราคาแพงมาก ดังนั้นราคาซีเซียมในตลาดจึงค่อนข้างสูง สถานการณ์นี้ทำให้เราต้องปฏิบัติต่อการใช้ซีเซียมอย่างพิถีพิถันและระมัดระวัง

ที่อุณหภูมิห้อง (20 °C) โลหะทุกชนิด ยกเว้นปรอท จะอยู่ในสถานะของแข็งและนำความร้อนได้ดี เมื่อตัด โลหะจะมีความแวววาว และบางชนิด เช่น เหล็กและนิกเกิลก็มี คุณสมบัติทางแม่เหล็ก- โลหะหลายชนิดมีความเหนียว - สามารถทำเป็นลวดได้ - และหลอม - สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย

โลหะมีตระกูล

โลหะมีค่าใน เปลือกโลกพบอยู่ในรูปบริสุทธิ์และไม่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ ซึ่งรวมถึงทองแดง เงิน ทอง และแพลทินัม พวกเขาเป็นคนเฉื่อยทางเคมีและมีปัญหาในการโต้ตอบกับผู้อื่น ทองแดงเป็นโลหะมีตระกูล ทองคำเป็นหนึ่งในองค์ประกอบเฉื่อยที่สุด เนื่องจากความเฉื่อยโลหะมีตระกูลจึงไม่ถูกกัดกร่อนซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงทำเครื่องประดับและเหรียญ ทองคำมีความเฉื่อยมากจนสิ่งของทองคำโบราณยังคงเปล่งประกายเจิดจ้า

โลหะอัลคาไล

กลุ่มที่ 1 ในตารางธาตุประกอบด้วยโลหะที่มีฤทธิ์มาก 6 ชนิด ได้แก่ โซเดียมและโพแทสเซียม พวกมันละลายที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ (จุดหลอมเหลวของโพแทสเซียมคือ 64 ° C) และนิ่มมากจนสามารถตัดด้วยมีดได้ เมื่อโลหะเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดสารละลายอัลคาไลน์และถูกเรียกว่าด่าง โพแทสเซียมทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ ในเวลาเดียวกันมันก็ถูกปล่อยออกมาซึ่งเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีม่วง

โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

โลหะทั้งหกที่ประกอบขึ้นเป็นหมู่ 2 (รวมทั้งแมกนีเซียมและแคลเซียม) เรียกว่าโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ โลหะเหล่านี้พบได้ในแร่ธาตุหลายชนิด ดังนั้นแคลเซียมจึงพบได้ในแคลไซต์ หลอดเลือดดำสามารถพบได้ในหินปูนและชอล์ก โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธมีปฏิกิริยาน้อยกว่าโลหะอัลคาไล โลหะจะแข็งกว่าและละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า แคลเซียมพบได้ในเปลือกหอย กระดูก และฟองน้ำ แมกนีเซียมเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นเม็ดสีเขียวที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง

โลหะของกลุ่มที่ 3 และ 4

โลหะเจ็ดชนิดในกลุ่มเหล่านี้ตั้งอยู่ทางด้านขวาของโลหะทรานซิชันบนตารางธาตุ อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดชนิดหนึ่ง จึงทำให้มีน้ำหนักเบา แต่ตะกั่วมีความหนาแน่นมาก ใช้ทำฉากกั้นป้องกันรังสีเอกซ์ โลหะทั้งหมดนี้ค่อนข้างอ่อนและละลายที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ หลายชนิดใช้ในโลหะผสม - ส่วนผสมของโลหะที่สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ จักรยานและเครื่องบินทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์

โลหะทรานซิชัน

โลหะทรานซิชันมีคุณสมบัติโลหะทั่วไป มีความแข็งแรง แข็ง เป็นมันเงา และละลายได้ที่อุณหภูมิสูง พวกมันมีฤทธิ์น้อยกว่าโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท ซึ่งรวมถึงเหล็ก ทอง เงิน โครเมียม นิกเกิล ทองแดง ทั้งหมดมีความอ่อนตัวได้และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ทั้งในรูปแบบบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสม น้ำหนักรถประมาณ 77% ประกอบด้วยโลหะ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็ก เช่น โลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน (ดูบทความ ““) ดุมล้อทำจากเหล็กชุบโครเมียม เพื่อความเงางามและป้องกันการกัดกร่อน ตัวเครื่องทำจากเหล็กแผ่น กันชนเหล็กช่วยปกป้องรถในกรณีที่เกิดการชน

ชุดกิจกรรม

ตำแหน่งของโลหะในชุดกิจกรรมแสดงให้เห็นว่าโลหะมีปฏิกิริยาอย่างไร ยิ่งโลหะมีความว่องไวมากเท่าไร มันก็จะดึงออกซิเจนออกจากโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยได้ง่ายขึ้นเท่านั้น โลหะที่มีฤทธิ์แยกออกจากสารประกอบได้ยาก ในขณะที่โลหะที่มีฤทธิ์ต่ำจะอยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์ โพแทสเซียมและโซเดียมจะถูกเก็บไว้ในน้ำมันก๊าด เนื่องจากมีปฏิกิริยากับน้ำและอากาศทันที ทองแดงเป็นโลหะที่มีฤทธิ์น้อยที่สุดและมีราคาไม่แพง ใช้ในการผลิตท่อถังสำหรับ น้ำร้อนและสายไฟ

โลหะและเปลวไฟ

โลหะบางชนิดเมื่อนำมาใกล้ไฟจะทำให้เปลวไฟมีสีบางอย่าง ตามสีของเปลวไฟคุณสามารถระบุได้ว่ามีโลหะใดอยู่ในการเชื่อมต่อหรือไม่ ในการทำเช่นนี้ เม็ดของสารจะถูกวางลงในเปลวไฟที่ปลายลวดที่ทำจากแพลตตินัมเฉื่อย สารประกอบโซเดียมทำให้เปลวไฟเป็นสีเหลือง สารประกอบทองแดงทำให้เกิดสีฟ้าเขียว สารประกอบแคลเซียมสีแดง และสารประกอบโพแทสเซียม ไลแลค ดอกไม้ไฟประกอบด้วยโลหะหลายชนิดที่ให้เฉดสีที่แตกต่างกันแก่เปลวไฟ แบเรียมให้ สีเขียวสตรอนเซียมเป็นสีแดง โซเดียมเป็นสีเหลือง และทองแดงเป็นสีน้ำเงินเขียว

การกัดกร่อน

การกัดกร่อนคือ ปฏิกิริยาเคมีซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับอากาศหรือน้ำ โลหะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ และเกิดออกไซด์ขึ้นบนพื้นผิว โลหะจะสูญเสียความมันวาวและถูกเคลือบ โลหะที่มีปฏิกิริยาสูงจะกัดกร่อนได้เร็วกว่าโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อย อัศวินหล่อลื่นเกราะเหล็กด้วยน้ำมันหรือขี้ผึ้งเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสนิม (เหล็กมีธาตุเหล็กจำนวนมาก) เพื่อป้องกันสนิม ตัวรถที่เป็นเหล็กจึงถูกเคลือบด้วยสีหลายชั้น โลหะบางชนิด (เช่น อะลูมิเนียม) ถูกเคลือบด้วยฟิล์มออกไซด์หนาแน่นที่ช่วยปกป้องโลหะเหล่านั้น เมื่อเหล็กกัดกร่อน จะเกิดฟิล์มออกไซด์ที่หลวม ซึ่งเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะทำให้เกิดสนิม ชั้นสนิมจะแตกสลายได้ง่าย และกระบวนการกัดกร่อนจะขยายลึกลงไปอีก เพื่อป้องกันการกัดกร่อน กระป๋องเหล็กจึงถูกเคลือบด้วยชั้นดีบุกซึ่งเป็นโลหะที่มีความว่องไวน้อยกว่า โครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น สะพาน ได้รับการปกป้องจากการกัดกร่อนด้วยการทาสี ชิ้นส่วนเครื่องจักรที่เคลื่อนไหว เช่น โซ่จักรยาน จะต้องหล่อลื่นด้วยน้ำมันเพื่อป้องกันการกัดกร่อน

วิธีการป้องกันเหล็กจากการกัดกร่อนโดยการเคลือบด้วยชั้นสังกะสีเรียกว่าการชุบสังกะสี สังกะสีมีฤทธิ์มากกว่าเหล็ก ดังนั้นจึง "ดึง" ออกซิเจนออกมา แม้ว่าชั้นสังกะสีจะมีรอยขีดข่วน ออกซิเจนในอากาศจะทำปฏิกิริยากับสังกะสีได้เร็วกว่าเหล็ก เพื่อป้องกันเรือจากการกัดกร่อน จะมีการติดบล็อกสังกะสีหรือแมกนีเซียมเข้ากับตัวเรือ ซึ่งจะกัดกร่อนตัวเอง แต่ช่วยปกป้องเรือได้ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม แผ่นเหล็กของตัวรถจึงผ่านการชุบสังกะสีอย่างหมดจดก่อนทาสี กับ ข้างในบางครั้งพวกเขาก็ถูกปกคลุมด้วยพลาสติก

โลหะถูกค้นพบอย่างไร

ผู้คนคงได้เรียนรู้วิธีสร้างโลหะโดยบังเอิญ เมื่อโลหะถูกปล่อยออกมาจากแร่ธาตุโดยการให้ความร้อนในเตาถ่าน โลหะบริสุทธิ์จะถูกปล่อยออกมาจากสารประกอบระหว่างปฏิกิริยารีดักชัน การทำงานของเตาถลุงเหล็กจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาดังกล่าว ประมาณ 4,000 ปีก่อนคริสตกาล ชาวสุเมเรียน (ดูข้อมูลเพิ่มเติมในบทความ ““) ทำหมวกและมีดสั้นที่ทำจากทองคำ เงิน และทองแดง คนกลุ่มแรกสุดเรียนรู้การประมวลผลทองแดง ทอง และเงิน เช่น โลหะมีตระกูลเนื่องจากอยู่ในรูปบริสุทธิ์ ประมาณ 3,500 ปีก่อนคริสตกาล ชาวสุเมเรียนเรียนรู้ที่จะทำทองสัมฤทธิ์ซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุก บรอนซ์แข็งแกร่งกว่าโลหะมีตระกูล เหล็กถูกค้นพบในภายหลัง เนื่องจากการสกัดมันออกมาจากสารประกอบของมันต้องใช้อย่างมาก อุณหภูมิสูง- ภาพด้านขวาแสดงขวานทองสัมฤทธิ์ (500 ปีก่อนคริสตกาล) และชามทองสัมฤทธิ์ของชาวสุเมเรียน

ก่อนปี 1735 ผู้คนรู้จักโลหะเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น ได้แก่ ทองแดง เงิน ทอง เหล็ก ปรอท ดีบุก สังกะสี บิสมัท พลวง และตะกั่ว อะลูมิเนียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2368 ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้สังเคราะห์โลหะใหม่จำนวนหนึ่งโดยการฉายรังสียูเรเนียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีนิวตรอนและสารอื่นๆ อนุภาคมูลฐาน- องค์ประกอบเหล่านี้ไม่เสถียรและสลายตัวเร็วมาก