Powrót

Metale i niemetale

Pierwiastki chemiczne (substancje proste) można podzielić na metale i niemetale w zależności od ich właściwości fizycznych i chemicznych.

Metale

Metale stanowią największą grupę pierwiastków chemicznych. W temperaturze pokojowej większość z nich występuje w stanie stałym (wyjątek: rtęć – ciecz).

Najważniejsze metale i ich symbole, które należy znać

sód Na, potas K, magnez Mg, wapń Ca, bar (Ba), żelazo Fe, miedź Cu, srebro Ag, cynk Zn, ołów Pb, glin Al.

Jakie właściwości fizyczne mają metale?

• Stan skupienia: w temperaturze pokojowej zwykle są w formie stałej (no, poza rtęcią, która jest cieczą).
• Barwa: Większość metali jest srebrzysta, ale miedź ma kolor czerwony, a złoto – złoty.
• Połysk: powierzchnia metali odbija światło. Mówi się, że mają "połysk metaliczny".
• kowalność i ciągliwość: Można je formować w różne kształty, wyginać i kuć.
• dobre przewodnictwo ciepła i prądu elektrycznego: Metale świetnie przewodzą ciepło i prąd – dlatego garnki i przewody elektryczne są zrobione właśnie z metali.

Czym różnią się poszczególne metale?

Temperatura topnienia: Większość metali ma bardzo wysoką temperaturę topnienia (np. żelazo 1538°C).
Gęstość: Niektóre metale są lekkie (np. glin, sód), inne – bardzo ciężkie (np. żelazo, ołów).
Twardość: Niektóre są miękkie, a inne bardzo twarde.

Niemetale

Niemetale stanowią mniejszą grupę pierwiastków, ale są kluczowe dla życia i procesów chemicznych

Najważniejsze niemetale i ich symbole

wodór H, węgiel C, azot N, tlen O, krzem Si, fosfor P, siarka S, chlor Cl, jod I.

Jakie właściwości mają niemetale?

Słabe przewodnictwo elektryczne i ciepła – są izolatorami
Brak kowalności i ciągliwości – są kruche i łamliwe w stanie stałym.
Matowa powierzchnia – nie mają połysku metalicznego.
Niskie temperatury topnienia i wrzenia – większość niemetali ma niskie temperatury topnienia.
Występują w różnych stanach skupienia w temperaturze pokojowej (ciecze, gazy, ciała stałe)
Różna barwa - np. siarka jest żółta, węgiel czarny, jod fioletowy.
Różna rozpuszczalność w wodzie
Różna twardość

Dla zainteresowanych

Czym są stopy metali i do czego się je stosuje?

Stopy metali − to mieszaniny jednorodne powstałe w wyniku stopienia dwóch lub więcej różnych metali. Możliwe są również dodatki niemetali. Sopy metali mają właściwości inne niż ich składniki.
Stopy stają się mocniejsze, trwalsze, a czasem też tańsze od samych metali.

Przykłady stopów metali

• Brąz - stop miedzi i cyny. Wykonuje się z niego medale, pomniki, przedmioty artystyczne.
• Mosiądz - stop miedzi i cynku. Wykonuje się z niego części maszyn, klamki, okucia, przedmioty artystyczne.
• Stal - stop żelaza, węgla i innych metali. Stosowany powszechnie zamiast żelaza.
• Duraluminium - stop głównie glinu i innych metali i niemetali. Do wyrobu lekkich przedmiotów: części pojazdów, różnych sprzętów.

Dlaczego stosuje się stopy metali a nie czyste metale?

Lepsze właściwości mechaniczne: wytrzymałość i twardość.

Czyste metale często są zbyt miękkie, kruche lub mało wytrzymałe. Przykładem jest czyste żelazo, które jest stosunkowo miękkie i podatne na zarysowania. Stopy metali, takie jak stal nierdzewna (połączenie żelaza z chromem i niklem), stal węglowa (żelazo z węglem), mają dużo wyższą wytrzymałość na rozciąganie i twardość, dzięki czemu nadają się do produkcji narzędzi, maszyn czy konstrukcji.

Odporność na korozję i inne czynniki chemiczne.

Czyste metale, zwłaszcza żelazo łatwo rdzewieją w obecności wilgoci i tlenu. Stopy, takie jak stal nierdzewna (żelazo, chrom, nikiel), mosiądz, są znacznie bardziej odporne na korozję i czynniki chemiczne i mogą być stosowane w trudnych warunkach atmosferycznych, na przykład w przemyśle chemicznym, budownictwie, a także w medycynie.

Lepsza plastyczność i formowalność.

Czyste metale mogą być trudne do przetwarzania, zwłaszcza jeśli są zbyt twarde, kruche lub nieelastyczne. Stopy mają często lepsze właściwości plastyczne, co ułatwia ich kształtowanie, na przykład podczas wytwarzania drutów, blach, rur i innych wyrobów.

Koszty

Wiele czystych metali, jak złoto, platyna, czy nawet miedź, jest bardzo drogie. Tworzenie stopów pozwala na zmniejszenie kosztów, ponieważ do stopów często dodaje się tańsze metale lub pierwiastki, które nadają materiałowi pożądane właściwości, nie podnosząc dramatycznie ceny. Na przykład stal nierdzewna jest tańsza niż czyste żelazo czy stal węglowa, dzięki zastosowaniu mniejszych ilości drogich metali, jak chrom i nikiel.

Co to jest korozja i jak jej zapobiegać?

Korozja - niszczenie metali pod wpływem środowiska (tlenu, dwutlenku węgla, wody). Najbardziej znanym zjawiskiem korozji jest rdzewienie żelaza. Korozja prowadzi do stopniowego rozkładu metali, co może prowadzić do ich osłabienia, zniszczenia struktury, a w efekcie utraty ich funkcji.
Ale spokojnie! Metale szlachetne, jak złoto, srebro czy platyna, nie rdzewieją.

Metody ochrony przed korozją

• pokrywanie innymi metalami bardziej odpornymi na korozję: chromowanie, niklowanie
• malowanie lakierami i farbami
• smarowanie, oliwienie
• pokrywanie tworzywem sztucznym
• stapianie z innymi metalami (np. stal nierdzewna)