אופי מתכתי של האלמנטים: מאפיינים - כִּימִיָה - 2025

האופי המתכתי של האלמנטים של הטבלה המחזורית מתייחס לכל המשתנים הללו, כימיים ופיסיקליים, המגדירים מתכות או להבדיל בינותם לבין חומרים אחרים בטבע. בדרך כלל הם מוצקים, צפופים וקשיחים, עם מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, מעצבים ושמישים.

עם זאת, לא כל המתכות מציגות מאפיינים כאלה; לדוגמה, במקרה של כספית, מדובר בנוזל שחור מבריק. כמו כן, משתנים אלה תלויים בתנאי הלחץ והטמפרטורה בשטח. לדוגמה, לכאורה מימן לא מתכתי יכול להתנהג פיזית כמו מתכת בתנאים קיצוניים.

תנאים אלה יכולים להיות: בלחצים תהומיים או בטמפרטורות קרות מאוד המרחפות סביב אפס מוחלט. כדי להגדיר אם אלמנט מתכתי או לא, יש לקחת בחשבון דפוסים הנסתרים מעיני המתבונן: תבניות אטומיות.

אלה מפלים דיוק ואמינות גדולים יותר מהם האלמנטים המתכתיים, ואפילו אילו אלמנטים מתכתיים יותר מאחרים.

באופן זה, האופי המתכתי האמיתי של מטבע זהב נשען יותר על תכונות האטומים שלו מאשר על אלה שנקבעו על ידי מסת המוזהב שלו, ובכל זאת השניים קשורים זה לזה.

מי מהמטבעות הוא מתכתי יותר: מטבע זהב, נחושת או פלטינה? התשובה היא פלטינה, וההסבר נעוץ באטומים שלה.

במה האופי המתכתי של האלמנטים משתנה בטבלה המחזורית?

התמונה העליונה מציגה את המאפיינים התקופתיים של האלמנטים. השורות תואמות את התקופות והעמודות לקבוצות.

האופי המתכתי פוחת משמאל לימין, ועולה בכיוון ההפוך. כמו כן, זה גדל מלמעלה למטה ומצטמצם ככל שחוקרות התקופות לראשי הקבוצה. החץ האלכסוני הכחול בטבלה מציין את האמור לעיל.

באופן זה, האלמנטים הקרובים לכיוון שהחץ מצביע להם הם בעלי אופי מתכתי גדול יותר מאלו הממוקמים בכיוון ההפוך (הבלוקים הצהובים).

בנוסף, החצים האחרים תואמים למאפיינים תקופתיים אחרים, המגדירים באיזה מובן אלה מתגברים או יורדים ככל שהרכיב "מתמעל". לדוגמה, אלמנטים של הגושים הצהובים, למרות שהם בעלי אופי מתכתי נמוך, הזיקה האלקטרונית שלהם ואנרגיית היינון גבוהה.

במקרה של רדיוסים אטומיים, ככל שהם גדולים יותר, האלמנט מתכתי יותר; זה מסומן על ידי החץ הכחול.

מאפיינים של אלמנטים מתכתיים

הטבלה המחזורית מראה כי למתכות יש רדיוסים אטומיים גדולים, אנרגיות יינון נמוכות, זיקה אלקטרונית נמוכה ואלקטרוניטיבים נמוכים. כיצד לשנן את כל המאפיינים האלה?

הנקודה בה הם זורמים היא תגובתיות (אלקטרופוזיטיביות) המגדירה מתכות, שמתחמצנות; כלומר הם מאבדים אלקטרונים בקלות.

כאשר הם מאבדים אלקטרונים, מתכות יוצרות קטיונים (M ⁺ ). לפיכך, אלמנטים בעלי אופי מתכתי גבוה יותר יוצרים קטיונים ביתר קלות מאלו בעלי אופי מתכתי נמוך יותר.

דוגמה לכך היא להתחשב בתגובתיות של אלמנטים בקבוצה 2, מתכות האדמה האלקליות. הבריליום פחות מתכתי מגנזיום, והמגנזיום פחות מתכתי מסידן.

וכך הלאה עד שמגיעים לבריום המתכת, המגיב ביותר בקבוצה (אחרי רדיום, יסוד רדיואקטיבי).

איך הרדיוס האטומי משפיע על תגובתיות של מתכות?

ככל שגדל הרדיוס האטומי, האלקטרונים של הערך הם רחוקים יותר מהגרעין, ולכן הם מוחזקים פחות חזק באטום.

עם זאת, אם תקופה עוברת לצד הימני של הטבלה המחזורית, הגרעין מוסיף פרוטונים לגופו החיובי יותר כעת, שמושך אליו אלקטרונים ערכיים בעוצמה רבה יותר, ומקטין את גודל הרדיוס האטומי. זה מביא לירידה באופי המתכתי.

לפיכך, אטום קטן מאוד עם גרעין חיובי מאוד, נוטה להשיג אלקטרונים במקום לאבד אותם (יסודות לא מתכתיים), ואלה שיכולים גם להשיג וגם לאבד אלקטרונים נחשבים למטאלואידים. בורון, סיליקון, גרמניום וארסן הם חלק ממתכות אלה.

מצד שני, הרדיוס האטומי גדל גם אם יש זמינות אנרגטית חדשה לאורביטלים אחרים, המתרחשת כאשר יורדים בקבוצה.

מסיבה זו, כאשר הם יורדים על השולחן התקופתי, הרדיוסים הופכים מגושמים והגרעין הופך לא מסוגל למנוע מינים אחרים לקחת אלקטרונים מהקליפה החיצונית שלו.

במעבדה, עם חומר חמצון חזק - כמו חומצה חנקתית מדוללת (HNO ₃ ) - ניתן ללמוד את פעילויות המתאר של מתכות כנגד חמצון.

באותו אופן, תהליכי היווצרותן של הלידות המתכות שלה (NaCl, למשל) הם גם ניסויים המדגימים תגובתיות זו.

אלמנט בעל אופי מתכתי גדול יותר

כיוון החץ הכחול בתמונת הטבלה המחזורית מוביל לאלמנטים פרנקיום וצזיום. פרנסיום הוא מתכתי יותר מצזיום, אך שלא כמו האחרון, הפרנקיום מלאכותי ורדיואקטיבי. מסיבה זו, צזיום תופס את מקומו של היסוד הטבעי בעל האופי המתכתי הגדול ביותר.

למעשה, אחת התגובות הידועות (והנפיצות ביותר) היא זו שמתרחשת כאשר חתיכה (או טיפות) של צזיום באים במגע עם מים.

תגובתיות גבוהה של צזיום, המתורגמת גם ליצירת תרכובות יציבות הרבה יותר, אחראית לשחרור האנרגיה הפתאומי:

2Cs (ים) + 2H ₂ O → 2CsOH (aq) + H ₂ (g)

המשוואה הכימית מאפשרת לנו לראות את חמצון הצזיום ואת הפחתת ההידרוגנים במים לגז מימן.

אלמנט בעל אופי מתכתי מינורי

באלכסון הנגדי, בפינה השמאלית העליונה של הטבלה המחזורית, מוביל פלואור (F ₂ , תמונה עליונה) את רשימת האלמנטים הלא מתכתיים. למה? מכיוון שזהו האלמנט האלקטרוניטיבי ביותר בטבע וזה שיש לו אנרגיית היינון הנמוכה ביותר.

במילים אחרות, הוא מגיב עם כל האלמנטים של הטבלה המחזורית ליצירת היון F ^- ולא F ⁺ .

סביר מאוד כי פלואור יאבד אלקטרונים בתגובה כימית כלשהי, להפך ממתכות. מסיבה זו זהו האלמנט הפחות מתכתי.

הפניות

1. כימיה LibreTexts. מגמות תקופתיות. הוחזר ב -16 באפריל 2018 מ: chem.libretexts.org
2. לומן, כימיה לא-מגמות. אופי מתכתי ולא מתכתי. הוחזר ב -16 באפריל 2018 מ: Courses.lumenlearning.com
3. הקצאת כימיה. (2018). אלקטרופוזיטיביות או תו מתכתי. הוחזר ב -16 באפריל 2018 מ: chemistry-assignment.com
4. חואן ראמוס. (24 בנובמבר 2017). רשימה מלאה של מתכות ולא מתכות. הוחזר ב- 16 באפריל 2018 מ: sciencetrends.com
5. אן מארי הלמנסטין, דוקטורט. (05 בספטמבר 2017). מאפיינים ומגמות של תווים מתכיים. הוחזר ב -16 באפריל 2018 מ: thoughtco.com
6. אריק גולוב. (12 באוקטובר, 2009). מסדרון במסדרון אחר הצהריים. . הוחזר ב- 16 באפריל 2018, מ: flickr.com
7. דנ 87. (12 בדצמבר 2007). מתכות צזיום / צזיום מקולקציית Dennis sk. . הוחזר ב- 16 באפריל 2018 מ: commons.wikimedia.org
8. Sandbh. (23 בינואר 2017). מגמות תקופתיות שונות. . הוחזר ב- 16 באפריל 2018 מ: commons.wikimedia.org