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Eigenschaften von Metallen, Nichtmetallen und Metalloiden

Die Elemente können in Metalle, Nichtmetalle oder Halbmetalle (Halbmetalle) eingeteilt werden.

Metalle sind gute Wärme- und Stromleiter und sind formbar (sie können zu Blechen gestaucht werden) und duktil (sie können zu Draht gezogen werden). Die meisten Metalle sind bei Raumtemperatur Feststoffe mit einem charakteristischen Silberglanz (mit Ausnahme von Quecksilber, das eine Flüssigkeit ist).

Nichtmetalle sind (normalerweise) schlechte Wärme- und Stromleiter und sind nicht formbar oder dehnbar; Viele der elementaren Nichtmetalle sind bei Raumtemperatur Gase, andere Flüssigkeiten und wieder andere Feststoffe.

Die Metalloide sind in ihren Eigenschaften intermediär. In ihren physikalischen Eigenschaften ähneln sie eher den Nichtmetallen, einige von ihnen können aber unter Umständen elektrisch leitend gemacht werden. Diese Halbleiter sind in Computern und anderen elektronischen Geräten äußerst wichtig.

Viele Periodensysteme auf der rechten Seite der Tabelle trennen Metalle von Nichtmetallen. Die Metalle befinden sich links von der Linie (mit Ausnahme von Wasserstoff, das ein Nichtmetall ist), die Nichtmetalle befinden sich rechts von der Linie und die Elemente unmittelbar neben der Linie sind die Halbmetalle.

Wenn sich Elemente zu Verbindungen verbinden, können zwei Haupttypen von Bindungen entstehen. Ionenbindungen bilden sich, wenn Elektronen von einer Spezies auf eine andere übertragen werden, wodurch geladene Ionen entstehen, die sich durch elektrostatische Wechselwirkungen sehr stark anziehen, und kovalente Bindungen, die entstehen, wenn Atome Elektronen teilen, um neutrale Moleküle zu erzeugen.

Im Allgemeinen verbinden sich Metall und Nichtmetalle zu ionischen Verbindungen, während sich Nichtmetalle mit anderen Nichtmetallen zu kovalenten Verbindungen (Molekülen) verbinden.

Metalle im Periodensystem

Die meisten Elemente des Periodensystems sind Metalle. Sie sind in der Mitte auf der linken Seite des Periodensystems zusammengefasst. Die Metalle bestehen aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen, Lanthaniden und Aktiniden.

Weitere Ressourcen: Was ist Metall und seine Arten?

Alkalimetalle

Die Alkalimetalle sind in der ersten Spalte auf der linken Seite des Periodensystems zu finden. Sie sind weiche Metalle, die sehr reaktiv sind und ein Elektron in ihrer äußersten Unterschale haben.

Die sechs Alkalimetalle sind: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Lepidolith-Mineralquelle für Rubidium und Caesium, Caesium, Francium.

Erdalkalimetalle

Die Erdalkalimetalle sind in Spalte 2 auf der linken Seite des Periodensystems zu finden. Sie sind im Allgemeinen härter und dichter als Alkalimetalle, haben 2 Elektronen in ihrer äußersten Unterschale und jedes erzeugt eine unterschiedliche Farbe in ihren Flammen.

Die sechs Erdalkalimetalle sind: Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Radium.

Übergangsmetalle

Die Übergangsmetalle befinden sich in der Mitte des Hauptkörpers des Periodensystems. Sie werden manchmal als Schwermetalle bezeichnet und sind dichter als Alkali- oder Erdalkalimetalle.

Es gibt 38 Übergangsmetalle, darunter: Kobalt, Kupfer, natives Kupfer aus Arizona, Gold, Eisen, Quecksilber, Platin, Silber, Titan, Wolfram, Zink.

Seltenerdmetalle

Die Seltenerdmetalle sind typischerweise in einer eigenen Tabelle unterhalb des Hauptperiodensystems zu finden. Sie passen jedoch tatsächlich in die Mitte des Periodensystems. Es gibt zwei Arten von Seltenerdmetallen: Lanthanide und Actinide.

Lanthanidmetalle

Es gibt 15 Lanthanoide, die im Periodensystem aufgeführt sind. All diese Elemente sind so ähnlich, dass es sehr schwierig ist, sie zu unterscheiden.

Beispiele für Lanthanide sind: Cerium, Promethium, Gadolinium, Dysprosium, Lutetium.

Actinidmetalle

Es gibt 15 Aktiniden, die im Periodensystem aufgeführt sind. Die meisten davon kommen nicht in der Natur vor, weil sie so instabil sind, sondern werden in Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern produziert.

Beispiele für Aktinide sind: Thorium, Uran, Plutonium, Californium, Mendelevium

Andere Metalle

Metalle, die als andere Metalle aufgeführt sind, befinden sich auf der rechten Seite des Hauptteils des Periodensystems. Diese werden manchmal Halbmetalle und manchmal Post-Übergangsmetalle genannt. Sie sind typischerweise weicher als andere Metalle und haben niedrigere Schmelzpunkte.

Wissenschaftler sind sich nicht einig, welche Elemente in diese Kategorie gehören, also können je nach Tabelle zwischen 8 und 14 liegen.

Beispiele für andere Metalle sind :Aluminium, Wismut, Wismutkristall, Indium, Blei, Zinn.

Eigenschaften von Meta ls

Metalle sind Elemente, die positive Ionen bilden, indem sie bei chemischen Reaktionen Elektronen abgeben, mit Ausnahme von Wasserstoff. Sie sind also elektropositive Elemente mit niedrigen Ionisierungsenergien. Die meisten Metalle haben die Eigenschaften, glänzend, sehr dicht und mit hohen Schmelzpunkten zu sein. Darüber hinaus sind sie duktil, formbar und glänzend. Metalle sind auch gute Wärme- und Stromleiter. Alle Metalle sind bei Raumtemperatur Feststoffe, mit Ausnahme von Quecksilber, das eine Flüssigkeit ist.

Metalle bilden im Allgemeinen Ionenbindungen mit Nichtmetallen, aber es gibt Ausnahmen. Die meisten Metalle bilden mindestens ein basisches Oxid, obwohl einige amphoter sind. Metalle weisen ein breites Reaktivitätsspektrum auf. Besondere Metallgruppen sind die Edelmetalle Ru, Rh, Pd, Pt, Au, Os, Ir, Ag und die hochschmelzenden Metalle Nb, Mo, Ta, W und Re.

Physikalische Eigenschaften von Metallen:

Einige der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Metallen sind unten aufgeführt.

Chemische Eigenschaften von Metallen

Metalle sind elektropositive Elemente, die mit Sauerstoff im Allgemeinen basische oder amphotere Oxide bilden. Weitere chemische Eigenschaften sind:

Na0→Na++e−Na0→Na++e−

Mg0→Mg2++2e−Mg0→Mg2++2e−

Al0→Al3++3e–Al0→Al3++3e–

Verbindungen von Metallen mit Nichtmetallen neigen dazu, ionischer Natur zu sein. Die meisten Metalloxide sind basische Oxide und lösen sich in Wasser auf, um Metallhydroxide zu bilden:

Na2O(s)+H2O(l)→2NaOH(aq)Na2O(s)+H2O(l)→2NaOH(aq)

CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(aq)CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(aq)

Metalloxide zeigen ihre grundlegende chemische Natur, indem sie mit Säuren reagieren, um Metallsalze und Wasser zu bilden:

MgO(s)+HCl(aq)→MgCl2(aq)+H2O(l)MgO(s)+HCl(aq)→MgCl2(aq)+H2O(l)

NiO(s)+H2SO4(aq)→NiSO4(aq)+H2O(l)

Position von Metallen im Periodensystem

Über 75 % der Elemente sind Metalle, also füllen sie den größten Teil des Periodensystems aus. Metalle befinden sich auf der linken Seite des Tisches. Die beiden Elementreihen unter dem Hauptteil der Tabelle (die Lanthaniden und Aktiniden) sind Metalle.

Im Periodensystem sehen Sie eine treppenförmige Linie, die bei Bor (B), Ordnungszahl 5, beginnt und bis hinunter zu Polonium (Po), Ordnungszahl 84, reicht. Mit Ausnahme von Germanium (Ge) und Antimon (Sb ), können alle Elemente links von dieser Linie als Metalle klassifiziert werden.

Verwendung von Metallen

Metalle finden in allen Lebensbereichen Verwendung. Hier ist eine Liste einiger ihrer Verwendungen:

Nichtmetalle im Periodensystem

Die Nichtmetallelemente besetzen die obere rechte Ecke des Periodensystems. Zu den Nichtmetallen gehören die Nichtmetallgruppe, die Halogene und die Edelgase. Diese Elemente haben ähnliche chemische Eigenschaften, die sie von den Elementen unterscheiden, die als Metalle gelten.

Gruppen von Nichtmetallen

Die Elementgruppe der Nichtmetalle ist eine Untergruppe der Nichtmetalle. Die Gruppe der Nichtmetallelemente besteht aus Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Selen. Wasserstoff wirkt bei normaler Temperatur und normalem Druck als Nichtmetall und gilt allgemein als Teil der Nichtmetallgruppe.

Die Halogene sind Nichtmetalle der 7. Gruppe des Periodensystems. Atome dieser Elemente haben die -1-Oxidationsstufe. Die Elemente an der Spitze der Gruppe sind Gase, aber sie werden zu Flüssigkeiten und Feststoffen, die sich in der Gruppe nach unten bewegen. Die Halogene sind Fluor, Chlor, Brom, Jod und Astat. Die Eigenschaften von Tennessin sind nicht bekannt. Tennessin kann ein Halogen oder ein Halbmetall sein.

Die Edelgase sind relativ unreaktive Gase, die in Gruppe 8 (letzte Spalte) des Periodensystems zu finden sind. Die Edelgase sind Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon und Oganesson. Es ist wahrscheinlich, dass Oganesson bei Raumtemperatur kein Gas ist.

Weitere Ressourcen: Was sind die Nichtmetalle?

Eigenschaften von Nichtmetallen

Elemente, die dazu neigen, bei chemischen Reaktionen Elektronen aufzunehmen, um Anionen zu bilden, werden als Nichtmetalle bezeichnet. Dies sind elektronegative Elemente mit hohen Ionisierungsenergien. Sie sind nicht glänzend, spröde und schlechte Wärme- und Stromleiter (außer Graphit). Nichtmetalle können Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe sein.

Physikalische Eigenschaften von Nichtmetallen

Chemische Eigenschaften von Nichtmetallen

Nichtmetalle haben die Tendenz, Elektronen zu gewinnen oder mit anderen Atomen zu teilen. Sie haben einen elektronegativen Charakter. Nichtmetalle neigen bei der Reaktion mit Metallen dazu, Elektronen aufzunehmen (typischerweise die Edelgas-Elektronenkonfiguration zu erreichen) und zu Anionen zu werden:

3Br2(l)+2Al(s)→2AlBr3(s)3Br2(l)+2Al(s)→2AlBr3(s)

Verbindungen, die vollständig aus Nichtmetallen bestehen, sind kovalente Substanzen. Sie bilden im Allgemeinen saure oder neutrale Oxide mit Sauerstoff, die sich in Wasser unter Bildung von Säuren auflösen:

CO2(g)+H2O(l)→H2CO3(aq)KohlensäureCO2(g)+H2O(l)→H2CO3(aq)Kohlensäure

Wie Sie vielleicht wissen, ist kohlensäurehaltiges Wasser leicht sauer (Kohlensäure).

Nichtmetalloxide können sich mit Basen zu Salzen verbinden.

CO2(g)+2NaOH(aq)→Na2CO3(aq)+H2O(l)CO2(g)+2NaOH(aq)→Na2CO3(aq)+H2O(l)

Lage der Nichtmetalle im Periodensystem

Nichtmetalle befinden sich ganz rechts im Periodensystem, mit Ausnahme von Wasserstoff, der sich in der oberen linken Ecke befindet.

Die 17 nichtmetallischen Elemente sind Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Neon, Phosphor, Schwefel, Chlor, Argon, Selen, Brom, Krypton, Jod, Xenon und Radon.

Verwendung von Nichtmetallen

Anders als Metalle sind Nichtmetalle nicht universell einsetzbar. In bestimmten Anwendungen werden sie jedoch zusammen angezeigt:

Nichtmetalle bilden viele Verbindungen. Tatsächlich enthalten die meisten Verbindungen, denen Sie begegnen, Nichtmetalle. Sie kommen in Wasser, Lebensmitteln, Stoffen, Kunststoffen und anderen Alltagsgegenständen vor.

Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen – was ist der Unterschied?

Eigenschaften Metall Nichtmetall
Aussehen Glänzend Dumpf
Zustand bei Raumtemperatur Fest (außer Quecksilber, das eine Flüssigkeit ist) Etwa die Hälfte sind Feststoffe, etwa die Hälfte sind Gase und einer (Brom) ist eine Flüssigkeit
Dichte Hoch (sie fühlen sich schwer an für ihre Größe) Niedrig (sie fühlen sich leicht an für ihre Größe)
Stärke Stark Schwach
Formbar oder spröde Formbar (sie biegen sich, ohne zu brechen) Spröde (sie brechen oder zersplittern, wenn sie gehämmert werden)
Wärmeleitung Gut Schlecht (sie sind Isolatoren)
Stromleitung Gut Schlecht (sie sind Isolatoren, abgesehen von Graphit)
Magnetisches Material Nur Eisen, Kobalt und Nickel Keine
Ton bei Treffer Sie machen ein Klingeln (sie sind sonor) Sie machen ein dumpfes Geräusch
Art des Oxids Basisch oder basisch Sauer

Metalloid im Periodensystem

Halbmetalle, auch Halbmetalle genannt, sind Elemente, die sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen haben. Die Metalloid-Definition umfasst zwischen sechs und neun Elemente, die entlang einer schrägen Linie zwischen den metallischen und nichtmetallischen Elementen des Periodensystems vorkommen.

Die sechs Elemente, die einstimmig als Halbmetalle gelten, sind die folgenden:Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon, Tellur.

Abgesehen von diesen sechs Elementen umfasst die Definition von Halbmetallen manchmal auch die Elemente Wismut, Polonium und Astat. Diese Mehrdeutigkeit ist zum großen Teil auf das Fehlen spezifischer Eigenschaften zurückzuführen, die als Merkmale aller Halbmetalle gelten.

Stattdessen werden die Halbmetallelemente einfach dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischung von Eigenschaften aufweisen, die zwischen den Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen liegen. Strukturell bilden sie kovalent gebundene Kristallstrukturen, eine Eigenschaft, die hauptsächlich bei Nichtmetallen zu finden ist.

Eine bekannte Verwendung einiger metalloider Elemente ist die Verwendung als Halbleiter in vielen elektronischen Geräten, die in jedem Haushalt verwendet werden.

Eigenschaften von Metalloiden

Metalloide haben Eigenschaften, die zwischen Metallen und Nichtmetallen liegen. Metalloide sind in der Halbleiterindustrie nützlich. Metalloide sind alle bei Raumtemperatur fest. Sie können Legierungen mit anderen Metallen bilden.

Einige Halbmetalle wie Silizium und Germanium können unter den richtigen Bedingungen als elektrische Leiter fungieren, daher werden sie als Halbleiter bezeichnet. Silizium zum Beispiel erscheint glänzend, ist aber weder formbar noch dehnbar (es ist spröde – eine Eigenschaft einiger Nichtmetalle).

Es ist ein viel schlechterer Wärme- und Stromleiter als Metalle. Die physikalischen Eigenschaften von Metalloiden sind eher metallisch, aber ihre chemischen Eigenschaften sind eher nichtmetallisch. Die Oxidationszahl eines Elements dieser Gruppe kann von +5 bis -2 reichen, je nachdem, in welcher Gruppe es sich befindet.

Metalle Nichtmetalle Metalloide
Gold Sauerstoff Silizium
Silber Kohlenstoff Bor
Kupfer Wasserstoff Arsen
Eisen Stickstoff Antimon
Quecksilber Schwefel Germanium
Zink Phosphor  

Gemeinsame Eigenschaften von Metalloiden

Im Allgemeinen haben Halbmetalle die folgenden gemeinsamen Eigenschaften:

  • Die Elektronegativitäten von Halbmetallen liegen zwischen denen von Nichtmetallen und Metallen.
  • Ionisationsenergien von Metalloiden liegen ebenfalls zwischen denen von Nichtmetallen und Metallen.
  • Halbmetalle/Metalloide haben einige Eigenschaften von Nichtmetallen und einige Eigenschaften von Metallen.
  • Die Reaktivität von Metalloiden hängt von den Eigenschaften der Elemente ab, mit denen sie interagieren.
  • Metalloide sind in der Regel gute Halbleiter.
  • Metalloide können einen metallischen Glanz haben, aber sie haben auch Tropen, die ein nichtmetallisches Aussehen haben können.
  • Metalloide sind normalerweise spröde und normalerweise auch fest und werden nur unter ungewöhnlichen Bedingungen nicht fest.
  • Metalloide verhalten sich in chemischen Reaktionen typischerweise wie Nichtmetalle und können Legierungen mit Metallen bilden.

Chemische Eigenschaften von Metalloiden

Chemische Eigenschaften sind diejenigen, die definieren, wie ein Stoff mit anderen Stoffen interagiert/reagiert oder sich von einem Stoff zu einem anderen Stoff ändert. Chemische Reaktionen sind der einzige Zeitpunkt, an dem die chemischen Eigenschaften eines Elements quantifiziert werden können. Zu den chemischen Reaktionen gehören Dinge wie Rauschen, Brennen, Anlaufen, Explodieren usw. Die chemischen Eigenschaften von Halbmetallen sind wie folgt:

  • Metalloide bilden leicht Gase, wenn sie oxidieren.
  • Metalloide können mit Metallen kombiniert werden, um Legierungen herzustellen.
  • Metalloide haben unterschiedliche metallische und nichtmetallische Allotrope.
  • Wenn Metalloide schmelzen, ziehen sich einige von ihnen zusammen.
  • Metalloide können mit Halogenen reagieren, um Verbindungen zu bilden.

Lage der Metalloide im Periodensystem

Wie bereits erwähnt, sind Metalloide eine Gruppe von Elementen, die in einer schrägen Linie zwischen den Metallen und Nichtmetallen im Periodensystem vorkommen. Diese Reihe von Halbmetallelementen erstreckt sich von Gruppe 13 bis Gruppe 16, 17 oder 18 (je nachdem, wie viele Elemente wirklich als Halbmetalle angesehen werden).

Links von dieser Reihe von Halbmetallelementen befinden sich die als Metalle klassifizierten Elemente und rechts davon die als Nichtmetalle klassifizierten Elemente. Die einzige Ausnahme von dieser Regel ist das Element Wasserstoff, das als Nichtmetall klassifiziert wird, aber auf der linken Seite des Periodensystems vorkommt.

Periodensystem der Elemente mit den sechs halbmetallischen Elementen (beginnend mit Bor (B)), die mit einer beigen Farbe markiert sind. Zu dieser Gruppe gehören manchmal auch die Elemente Wismut (Bi), Polonium (Po) und Astat (At) aus Periode 6 der Tabelle.

Weitere Ressourcen: Wo sind Metalloide im Periodensystem?

Trends im metallischen und nichtmetallischen Charakter

Der metallische Charakter ist am stärksten für die Elemente im linken Teil des Periodensystems und nimmt tendenziell ab, wenn wir uns in jeder Periode nach rechts bewegen (der nichtmetallische Charakter nimmt mit zunehmender Elektronegativität und Ionisationsenergiewerten zu).

Innerhalb jeder Gruppe von Elementen (Spalten) nimmt der metallische Charakter von oben nach unten zu (die Elektronegativitäts- und Ionisationsenergiewerte nehmen im Allgemeinen ab, wenn wir uns eine Gruppe nach unten bewegen). Dieser generelle Trend ist bei den Übergangsmetallen nicht unbedingt zu beobachten.


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