Metale i niemetale

Metale i niemetale
Krystyna Sitko
Substancje proste czyli pierwiastki dzielimy na :
np. złoto
metale
niemetale
np. fosfor
półmetale
np. krzem
Spośród 115 znanych obecnie pierwiastków aż 91
stanowią metale a 7 pierwiastków to półmetale.
metale
niemetale
gazy szlachetne
półmetale

Nie ma ostrej granicy podziału pierwiastków chemicznych na
metale i niemetale. Oprócz pierwiastków wykazujących typowe
właściwości metali (takich jak np.. sód, potas, wapń i inne) lub
nie wykazujących żadnych właściwości metalicznych czyli
typowych niemetali istnieją pierwiastki amfoteryczne.
Zachowujących się one w obecności mocnych kwasów jak
metale, a w obecności mocnych zasad jak niemetale.

Właściwości metali i innych substancji bada się najczęściej w
warunkach normalnych, czyli w temperaturze 0 0 C = 273 0 K i
pod ciśnieniem 1000 hPa. Właściwości substancji opisane
poniżej zostały określone w temperaturze pokojowej (20 0 C) i
pod ciśnieniem 1013 hPa.
Cechy wspólne metali
są ciągliwe
mają stan
skupienia stały
mają połysk
metaliczny
przewodzą ciepło
METALE
są kowalne
mają barwę
srebrzystoszarą
przewodzą prąd
elektryczny
PODZIAŁ METALI
ZE WZGLĘDU NA:
gęstość
lekkie
o ciężarze właściwym
do 4,5 g/cm3
temperaturę topnienia
łatwotopliwe
np. cynk, cyna, ołów
ciężkie
trudnotopliwe
o ciężarze właściwym
powyżej 4,5 g/cm3
np. żelazo, nikiel,
wolfram, złoto
właściwości
chemiczne
szlachetne
złoto, srebro, platyna
nieszlachetne
potas, żelazo, magnez
Wyjątki
Rtęć jest cieczą
Złoto jest żółte
Miedź jest
czerwonobrązowa
Cechy niemetali
Niemetale w porównaniu z metalami nie mają tylu wspólnych
cech charakterystycznych dla tej grupy pierwiastków.
mogą występować w stałym
stanie skupienia
NIEMETALE
mogą być gazami
mogą występować
w stanie ciekłym
Niemetale mogą mieć różne barwy
a niektóre również charakterystyczne zapachy
stan stały, barwa
żółta - siarka
S
brom - ciemnobrunatna
ciecz
żółto-zielony
gaz - chlor
Stopy metali
to mieszaniny jednorodne różnych metali
stopionych w odpowiednich proporcjach. Znane są
również stopy metali z niemetalami np. stal.
Stopy mają inne właściwości niż metale, z których one
powstały.
Temperatura topnienia stopów jest na ogół niższa niż
temperatura metali, z których je otrzymano. Mają również
inną twardość, wytrzymałość i ciągliwość.
Złoto i srebro jako pierwiastki są zbyt miękkie aby służyły
do wyrobu biżuterii. Dlatego stosuje się ich stopy z innymi
metalami głównie z miedzią.
Tabela ilustruje właściwości mosiądzu (stopu miedzi z cynkiem)
oraz czystych metali. Gęstość i temperatura topnienia stopu zależy od
procentowej zawartości składników. W zależności od przeznaczenia
mosiądz może zawierać od 40% do 80% miedzi.
Substancja Barwa
miedź
cynk
mosiądz
Gęstość w Temperatura
g/cm3
topnienia
czerwono- 8,95
żółta
srebrzysto 7,14
biała
żółta
8,4 – 8,9
1085
420
900 - 1000
Duraluminium to stop
aluminium, miedzi i
magnezu z domieszkami
krzemu i manganu.
Wykonuje się z niego
elementy konstrukcji
metalowych.
Brąz jest stopem
zawierającym miedź i
cynę. Jest stosowany do
odlewania dzwonów,
pomników i rzeźb.
Mosiądz to stop
miedzi i cynku. Ma
zastosowanie przy
wyrobie części
maszyn, armatury
i przedmiotów
ozdobnych
Zad.1
Stop Monela zawiera 70% niklu i 30% miedzi. Oblicz ile
niklu i miedzi potrzeba do otrzymania 500 g stopu.
Dane:
Szukane:
Zawartość niklu = 70%
m
Zawartość miedzi = 30%
m miedzi = ?
niklu =
?
Masa stopu (m s) =500g
Rozwiązanie:
70% m
s
m niklu =
100%
= 350g
30% m
s
m miedzi =
100%
=150g
Odpowiedź: Do otrzymania 500g stopu Monela potrzeba 350 g niklu
i 150 g miedzi.
Stal – stop żelaza z niewielką ilością
węgla – około 2%
Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne
składniki na przykład:
• chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden,
tytan.
karoserie samochodów
pokrycia dachu i elewacji
puszki do konserw
rury
konstrukcje budowlane
elementy mebli
wiatraki (elektrownie
wiatrowe)
statki i platformy morskie.
Przykłady
zastosowania
stali:
Doświadczenie
Sprawdzenie, czy metale o tej samej objętości mają
tę samą masę
Zważ sztabki różnych metali o jednakowych objętościach.
Porównaj wyniki otrzymanych pomiarów.
Co zaobserwowałeś?
Metale mają taką samą objętość ale inną masę.
Gęstość (ciężar właściwy)
Definicja :
Stosunek masy ciała do objętości nazywamy
gęstością i wyrażamy ją wzorem:
d=m/V
gdzie:
d – gęstość substancji
m – masa substancji
V - objętość
Międzynarodową jednostką gęstości jest kg/m3. Posługiwać się
można także innymi jednostkami – g/cm3 lub g/dm3
Zad.2
Trzy jednakowe prostopadłościany wykonane z aluminium, żelaza i miedzi
mają następujące masy:
miedź
aluminium
żelazo
m = 44,75 g
m = 13,5 g
m = 39,35 g
d = 8,95 g/cm3
d = 2,7 g/cm3
d = 7, 87 g/cm3
Napisz na każdym prostopadłościanie nazwę substancji, z której został
wykonany. Gęstości odszukaj w tablicach.
d= m / V
V= m/d
V= 44,75 g / 8,95 g/cm3 = 5 cm3
Podsumowanie
METALE:
 są ciałami stałymi z wyjątkiem rtęci,
 mają połysk metaliczny,
 mają barwę srebrzystoszarą z wyjątkiem złota i miedzi
 przewodzą prąd i ciepło
 są kowalne i ciągliwe
NIEMETALE:
 występują w trzech stanach skupienia
 mają różne barwy
 różnią się aktywnością chemiczną
 różnią się rozpuszczalnością w wodzie
STOPY – mieszanina jednorodna metali