Poglej okoli za sekundo… Koliko kovinskih stvari lahko vidiš? Običajno, ko pomislimo na kovine, pomislimo na snovi, ki so sijoče in obstojne. Vendar pa jih najdemo tudi v naši hrani in v našem telesu. Oglejmo si celoten seznam kovin, ki jih pozna znanost, spoznajmo njihove osnovne lastnosti in ugotovimo, zakaj so tako posebne.
Kaj so kovine?
Elementi, ki zlahka izgubljajo elektrone, ki so sijoči (odsevni), upogljivi (lahko jih oblikujemo v druge oblike) in veljajo za dobre prevodnike toplote in električne energije, se imenujejo kovine. So ključnega pomena za naš način življenja, saj niso le del struktur in tehnologij, ampak so tudi nujni za proizvodnjo skoraj vseh predmetov. Kovina je celo v človeškem telesu. Če pogledate oznako sestavin multivitamina, boste videli na desetine navedenih spojin.
Morda niste vedeli, da so elementi, kot so natrij, kalcij, magnezij in cink, bistveni zaživljenje, in če jih ni v našem telesu, je naše zdravje lahko resno ogroženo. Na primer, kalcij je nujen za zdrave kosti, magnezij za presnovo. Cink krepi delovanje imunskega sistema, železo pa pomaga krvnim celicam prenašati kisik po telesu. Vendar se kovine v naših telesih razlikujejo od kovine v žlici ali jeklenem mostu po tem, da so izgubile elektrone. Imenujejo se kationi.
Kovine imajo tudi antibiotične lastnosti, zato so ograje in ročaji na javnih mestih pogosto narejeni iz teh elementov. Znano je, da je veliko orodij narejenih iz srebra za preprečevanje rasti bakterij. Umetni sklepi so narejeni iz titanovih zlitin, ki preprečujejo okužbo in krepijo prejemnike.
Kovine v periodnem sistemu
Vsi elementi v periodnem sistemu Dmitrija Mendelejeva so razdeljeni v dve veliki skupini: kovine in nekovine. Prvi je najštevilčnejši. Večina elementov je kovin (modra). Nekovine v tabeli so prikazane na rumeni podlagi. Obstaja tudi skupina elementov, ki so razvrščeni kot metaloidi (rdeči). Vse kovine so združene na levi strani tabele. Upoštevajte, da je vodik združen s kovinami v zgornjem levem kotu. Kljub temu velja za nekovinsko. Vendar pa nekateri znanstveniki teoretizirajo, da je v jedru planeta Jupiter morda kovinski vodik.
Metal Bonding
Veliko čudovitih in uporabnih lastnostiElement je povezan s tem, kako se njegovi atomi povezujejo med seboj. To ustvarja določene povezave. Kovinska interakcija atomov vodi do nastanka kovinskih struktur. Vsak primer tega elementa v vsakdanjem življenju, od avtomobila do kovancev v žepu, vključuje kovinsko povezavo.
Med tem postopkom si kovinski atomi enakomerno delijo svoje zunanje elektrone. Elektroni, ki tečejo med pozitivno nabitimi ioni, zlahka prenašajo toploto in elektriko, zaradi česar so ti elementi tako dobri prevodniki toplote in električne energije. Za napajanje se uporabljajo bakrene žice.
Reakcije kovin
Reaktivnost se nanaša na težnjo elementa, da reagira s kemikalijami v svojem okolju. Ona je drugačna. Nekatere kovine, kot sta kalij in natrij (v stolpcih 1 in 2 periodnega sistema), zlahka reagirajo z veliko različnimi kemikalijami in jih le redko najdemo v svoji čisti, elementarni obliki. Oba običajno obstajata samo v spojinah (vezana na enega ali več drugih elementov) ali kot ioni (nabita različica njihove elementarne oblike).
Po drugi strani pa obstajajo tudi druge kovine, imenujemo jih tudi nakit. Zlato, srebro in platina niso zelo reaktivni in se običajno pojavljajo v čisti obliki. Te kovine lažje izgubijo elektrone kot nekovine, vendar ne tako enostavno kot reaktivne kovine, kot je natrij. Platina relativnonereaktiven in zelo odporen na reakcije s kisikom.
Lastnosti elementa
Ko ste študirali abecedo v osnovni šoli, ste odkrili, da imajo vse črke svoj edinstven nabor lastnosti. Nekateri so imeli na primer ravne črte, nekateri krivulje, drugi pa obe vrsti črt. Enako lahko rečemo o elementih. Vsak od njih ima edinstven niz fizikalnih in kemičnih lastnosti. Fizikalne lastnosti so lastnosti, ki so lastne določenim snovem. Sijoča ali ne, kako dobro prevaja toploto in elektriko, pri kakšni temperaturi se topi, kako gosta je.
Kemične lastnosti vključujejo tiste lastnosti, ki jih opazimo, ko se odzovejo na izpostavljenost kisiku, če gorijo (kako težko jim bo obdržati svoje elektrone med kemično reakcijo). Različni elementi imajo lahko skupne lastnosti. Na primer, železo in baker sta oba elementa, ki prevajata elektriko. Vendar pa nimajo enakih lastnosti. Na primer, ko je železo izpostavljeno vlažnemu zraku, zarjavi, ko pa je baker izpostavljen enakim pogojem, pridobi specifično zeleno prevleko. Zato je Kip svobode zelen in ni zarjavel. Narejen je iz bakra, ne železa).
Organizacija elementov: kovine in nekovine
Dejstvo, da imajo elementi nekaj skupnih in edinstvenih lastnosti, jim omogoča, da jih razvrstimo v lep, čeden grafikon, kiimenujemo periodni sistem. Elemente organizira na podlagi njihovega atomskega števila in lastnosti. Torej, v periodnem sistemu najdemo združene elemente, ki imajo skupne lastnosti. Železo in baker sta blizu drug drugemu, oba sta kovini. Železo je označeno s simbolom "Fe", baker pa s simbolom "Cu".
Večina elementov v periodnem sistemu je kovin in so ponavadi na levi strani tabele. Združeni so v skupine, ker imajo določene fizikalne in kemijske lastnosti. Kovine so na primer goste, sijoče, so dobri prevodniki toplote in elektrike ter zlahka izgubijo elektrone v kemičnih reakcijah. Nasprotno pa imajo nekovine nasprotne lastnosti. Niso gosti, ne prevajajo toplote in elektrike in se nagibajo k pridobivanju elektronov, namesto da bi jih oddajali. Ko pogledamo periodni sistem, vidimo, da je večina nekovin združenih na desni. To so elementi, kot so helij, ogljik, dušik in kisik.
Kaj so težke kovine?
Seznam kovin je precej številčen. Nekateri se lahko kopičijo v telesu in ne škodujejo, na primer naravni stroncij (formula Sr), ki je analog kalcija, saj se produktivno odlaga v kostno tkivo. Kateri od njih se imenujejo težki in zakaj? Razmislite o štirih primerih: svinec, baker, živo srebro in arzen.
Kje se nahajajo ti elementi in kako vplivajo na okolje in zdravje ljudi? Težkakovine so kovinske, naravne spojine, ki imajo zelo visoko gostoto v primerjavi z drugimi kovinami – vsaj petkrat večjo gostoto kot voda. So strupeni za ljudi. Tudi majhni odmerki lahko povzročijo resne posledice.
- Svinec. Je težka kovina, ki je strupena za ljudi, zlasti za otroke. Zastrupitev s to snovjo lahko povzroči nevrološke težave. Čeprav je bil nekoč zelo privlačen zaradi svoje prožnosti, visoke gostote in sposobnosti absorbiranja škodljivega sevanja, je bil svinec na več načinov opuščen. Ta mehka, srebrna kovina, ki jo najdemo na Zemlji, je nevarna za ljudi in se sčasoma kopiči v telesu. Najhuje je, da se tega ne moreš znebiti. Tam sedi, se kopiči in postopoma zastruplja telo. Svinec je strupen za živčni sistem in lahko povzroči hude poškodbe možganov pri otrocih. V 1800-ih je bil široko uporabljen za ustvarjanje ličil in do leta 1978 je bil uporabljen kot ena od sestavin v barvah za lase. Danes se svinec uporablja predvsem v velikih baterijah, kot ščitniki za rentgenske žarke ali kot izolacija za radioaktivne snovi.
- Baker. Je rdečkasto rjava težka kovina, ki ima veliko uporab. Baker je še vedno eden najboljših prevodnikov električne energije in toplote, veliko električnih žic pa je narejenih iz te kovine in prevlečenih s plastiko. Iz tega elementa periodnega sistema se izdelujejo tudi kovanci, večinoma drobiž. Akutna zastrupitev z bakrom je redka, vendar se lahko tako kot svinec kopiči v tkivih, kar sčasoma povzroči toksičnost. Ogroženi so tudi ljudje, ki so izpostavljeni velikim količinam bakra ali bakrovega prahu.
- Merkur. Ta kovina je strupena v kakršni koli obliki in jo lahko celo absorbira koža. Njegova edinstvenost je v tem, da je pri sobni temperaturi tekoč, včasih se imenuje "hitro srebro". Vidimo ga v termometru, ker kot tekočina absorbira toploto in spreminja prostornino že pri najmanjši temperaturni razliki. To omogoča, da se živo srebro dvigne ali pade v stekleni cevi. Ker je ta snov močan nevrotoksin, številna podjetja prehajajo na rdeče obarvane alkoholne termometre.
- arzen. Od rimskih časov vse do viktorijanske dobe je arzen veljal za "kralja strupov" in tudi za "strup kraljev". Zgodovina je prepredena z neštetimi primeri, kako so kraljevi in navadni prebivalci zagrešili umore za osebno korist z uporabo arzenovih spojin, ki so bile brez vonja, barve in okusa. Kljub vsem negativnim vplivom ima ta metaloid tudi svojo uporabo, tudi v medicini. Na primer, arzenov trioksid je zelo učinkovito zdravilo, ki se uporablja za zdravljenje ljudi z akutno promielocitno levkemijo.
Kaj je plemenita kovina?
Žlahtna kovina je kovina, kiso lahko redki ali težko dostopni ter ekonomsko zelo dragoceni. Kakšen je seznam kovin, ki so dragocene? Skupaj so trije:
- Platinasta. Kljub svoji ognjevzdržnosti se uporablja v nakitu, elektroniki, avtomobilih, kemičnih procesih in celo medicini.
- zlato. Ta plemenita kovina se uporablja za izdelavo nakita in zlatih kovancev. Vendar pa ima veliko drugih uporab. Uporablja se v medicini, proizvodnji in laboratorijski opremi.
- srebro. Ta plemenita kovina je srebrno bele barve in je zelo upogljiva. v svoji čisti obliki je precej težek, lažji je od svinca, a težji od bakra.
Kovine: vrste in lastnosti
Večino elementov lahko štejemo za kovine. Združeni so na sredini na levi strani tabele. Kovine so alkalijske, zemeljskoalkalijske, prehodne, lantanidi in aktinidi.
Vsi imajo nekaj skupnih stvari, to so:
- trdno pri sobni temperaturi (brez živega srebra);
- običajno sijoča;
- visoko tališče;
- dober prevodnik toplote in električne energije;
- nizka ionizacijska zmogljivost;
- nizka elektronegativnost;
- prožna (sposobna prevzeti dano obliko);
- plastika (lahko se vleče v žico);
- visoka gostota;
- snov, ki izgublja elektrone v reakcijah.
Seznam kovin, ki jih znanost pozna
- litij;
- berilij;
- natrij;
- magnezij;
- aluminij;
- kalij;
- kalcij;
- skandij;
- titan;
- vanadij;
- chrome;
- mangan;
- železo;
- kob alt;
- nikelj;
- baker;
- cink;
- galij;
- rubidij;
- stroncij;
- itrij;
- cirkonij;
- niobij;
- molibden;
- tehnecij;
- rutenij;
- rodij;
- paladij;
- srebro;
- kadmij;
- indij;
- copernicus;
- cezij;
- barij;
- kositer;
- železo;
- bizmut;
- lead;
- živo srebro;
- volfram;
- zlato;
- platina;
- osmij;
- hafnij;
- nemščina;
- iridij;
- niobij;
- renij;
- antimon;
- talij;
- tantal;
- francoščina;
- livermorium.
Skupaj je znanih približno 105 kemičnih elementov, od katerih je večina kovin. Slednji so zelo pogost element v naravi, ki se pojavlja tako v čisti obliki kot kot del različnih spojin.
Kovine se pojavljajo v črevesju zemlje, najdemo jih v različnih vodnih telesih, v sestavi teles živali in ljudi, v rastlinah in celo v ozračju. V periodnem sistemu se nahajajo, začenši z litijem (kovina s formulo Li) inkonča z jetrnico (Lv). Tabela se še naprej dopolnjuje z novimi elementi, večinoma pa so to kovine.
