Неорганические вещества: металлы.

Металлы - группа элементов, в виде простых веществ, которые обладают металлическими свойствами.

Если провести диагональ от элемента бора В до элемента астата At то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от нее элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами. Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Al, Ti, Ga, Ge, Sb, Te, As, Nb), обладают двойственными свойствами (как металлы, так и неметаллы)

Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое имеют от 1 до 3 электронов. Исключение: атомы германия Ge, олова Sn, свинца Pb на внешнем электронном слое имеют 4 электрона, атомы сурьмы Sb, висмута Вi –5, атомы полония Ро – 6. Атомы металлов имеют меньший заряд ядра и больший радиус по сравнению с атомами неметаллов данного периода. Поэтому прочность связи внешних электронов с ядром в атомах металлов небольшая.
Металлы — это химические элементы, атомы которых способны отдавать электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь в положительные ионы (катионы) и проявляя восстановительные свойства.
В окислительно-восстановительных реакциях металлы способны только отдавать электроны, являясь сильными восстановителями.

Физические свойства:
1. Все металлы – твердые вещества (исключение ртуть).
2. Пластичность (это свойства вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия);
3. Кристаллическая решетка металлов образуется за счет металлической связи.
4. Высокая электрическая способность;
5. Температуры плавления и плотности металлов изменяются в широких пределах.

Физические свойства:
6. Теплопроводность;
7. Металлический блеск (результат отражения световых лучей);
8. Плотность:
- Легкие металлы (р меньше 5г/см3): щелочные и щелочноземельные металлы, AI, скандий Sc, иттритийY, Ti титан. Самый легкий металл – литий Li.
- Тяжелые металлы (р больше 5г/см3): самый тяжелый металл осмий Os (22,6 г/см3).

Химические свойства:
Металлы в природе встречаются в виде простых веществ и соединений. Активность металла в химических реакциях определяют, используя электрохимический ряд, который предложил русский ученый Н. Н. Бекетов. По химической активности выделяют три группы металлов.

 Химические свойства металлов:
1. Взаимодействие металлов с простыми веществами-неметаллами:

 Химические свойства металлов:
2. Взаимодействие со сложными веществами:

Щелочные металлы — это элементы 1-й группы периодической таблицы химических элементов: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. При растворении щелочных металлов в воде образуются растворимые гидроксиды - щелочи.
К щелочноземельным металлам относятся металлы IIa группы: бериллий Ве, магний Mg, кальций Ca, стронций St, барий Ba  и радий Ra. Их название связано с тем, что гидроксиды этих металлов являются щелочами, а оксиды раньше называли «земли». Например, оксид бария BaO – бариевая земля. 
Щелочные и щелочноземельные металлы относятся к s – элементам.

Металлы рассматриваемых групп в свободном состоянии в природе не встречаются, т.к. они химически очень активны. Они находятся в природе только в виде соединений.
Все эти металлы серебристого – белого цвета, хорошо проводят тепло и электрический ток.

Коррозия металлов – это разрушение металлов и сплавов под воздействием веществ, содержащихся в окружающей среде. Это химический и электрохимический процесс.
У металлов разная устойчивость к воздействию окружающей среды.
Скорость коррозии зависит от состава металла или сплава, от состава среды и от температуры. Повышение температуры ускоряет коррозию, также как и все химические реакции.

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа и его сплавов (стали и чугуна), поверхность которых постепенно покрывается ржавчиной (рыхлый бурый налет).
Состав ржавчины переменный.
Fe2O3 * nH2O

Образование патины (зеленый налет) на поверхности предметов изготовленных из меди или ее сплавов (бронзы, латуни и др).

Рис 1. Ржавчина

Рис 2. Патина

Методы защиты от коррозии:
1. Защитные покрытия:
- катодное покрытие (покрытие менее активным металлом);
- покрытие краской, лаками, смазками, минеральными маслами;
- создание на поверхности некоторых металлов прочной оксидной пленки химическим путем.
Оксидная пленка – пленка на поверхности металла или полупроводника, образующая при определенных условиях в воздухе.

Методы защиты от коррозии:
2. Создание сплавов, стойких к коррозии;
3. Изменение состава среды: добавление в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии.

Сплавы - соединение нескольких металлов или металла с неметаллом.
Металлы в чистом виде применятся реже. Чем их сплавы. Это из-за того, что сплавы обладают более ценными техническими свойствами, чем чистые металлы. Изготовление сплавов основано на способности металлов в расплавленном состоянии взаимно растворяться и смешиваться друг с другом.
В металлургии

 

Черные металлы
(железо и его сплавы)

Цветные металлы
(остальные металлы и их сплавы)

Получение металлов из их соединений – это задача металлургии.
Металлургия – наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке материалов

Виды металлургических производств:
1. Пирометаллургия – методы переработки руд, основанных на химических реакциях, происходящих при высоких температурах.
Пирометаллургические процессы: обжиг, плавка, алюминотермия.
2. Гидрометаллургия – методы получения металлов, основанные на химических реакциях, происходящих в растворе.
3. Электрометаллургия - это методы получение металлов, основанные на электролизе, т.е. выделении металлов из растворов или расплавов в их соединениях при пропускании через них электрического тока.

1. Использование в лечение некоторых заболеваний;
2. Инструментарий в стоматологии и хирургии;
3. Изготовление электрокардиостимуляторов;
4. Изготовление медицинского оборудования;
5. Изготовление имплантов;
6. Изготовление протезов.

Тантал – пластичный биосовместимый металл. Он применяется в пластической хирургии, в нейро- и остеохирургии.
Лантан – используют в лечении хронической патологии почек
Цинк – обладает заживляющими свойствами. Содержится оксид цинка в цинковой пасте, которая назначается при опрелостях, ссадинах, порезах, высыпаниях.
Свинец – использую при создании рентгенологического оборудования и экранов.
Кобальт – используют в производстве ортопедических конструкций.

Некоторые металлы, которые активно применяются в медицине, могут быть токсичными для организма. Речь идет об алюминии, свинце, ртути и кадмии. Металлы и их тяжелые соли могут спровоцировать отравление, поражать внутренние органы и нервную систему. Именно поэтому стоит сократить избыточное воздействие металлов на свой организм и по возможности ограничить их в своем обиходе.