Metale i niemetale

Krystyna Sitko

Substancje proste czyli pierwiastki dzielimy na :

metale

niemetale

półmetale

np. złoto

np. fosfor

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

METALE

mają połysk

metaliczny

są kowalne

przewodzą ciepło

mają stan

skupienia stały

mają barwę

srebrzystoszarą

przewodzą prąd

elektryczny

są ciągliwe

gęstość

temperaturę topnienia

właściwości

chemiczne

lekkie

o ciężarze właściwym

do 4,5 g/cm

3

ciężkie

o ciężarze właściwym

powyżej 4,5 g/cm

3

PODZIAŁ METALI

ZE WZGLĘDU NA:

łatwotopliwe

np.

cynk, cyna, ołów

trudnotopliwe

np. żelazo, nikiel,

wolfram, złoto

nieszlachetne

potas, żelazo, magnez

szlachetne

złoto, srebro, platyna

Wyjątki

Rtęć jest cieczą

Miedź jest

czerwonobrązowa

Złoto jest żółte

Cechy niemetali

Niemetale w porównaniu z metalami nie mają tylu wspólnych

cech charakterystycznych dla tej grupy pierwiastków.

NIEMETALE

mogą występować w stałym

stanie skupienia

mogą występować

w stanie ciekłym

mogą być gazami

Niemetale

mogą mieć różne barwy

a niektóre również charakterystyczne zapachy

stan stały, barwa

żółta - siarka

brom - ciemnobrunatna

ciecz

żółto-zielony

gaz - chlor

S

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.

Substancja Barwa

Gęstość w
g/cm

3

Temperatura
topnienia

miedź

czerwono-
żółta

8,95

1085

cynk

srebrzysto
biała

7,14

420

mosiądz

żółta

8,4

– 8,9

900 - 1000

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.

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

niklu

= ?

Zawartość

miedzi

= 30%

m

miedzi

= ?

Masa

stopu

(m

s

) =500g

Rozwiązanie:

m

niklu

= = 350g m

miedzi

= =150g

Odpowiedź: Do otrzymania 500g stopu Monela potrzeba 350 g niklu
i 150 g miedzi.

%

100

%

70

s

m

%

100

%

30

s

m

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)

Stosunek masy ciała do objętości nazywamy

gęstością i wyrażamy ją wzorem:

d=m/V

Definicja :

m – masa substancji

gdzie:

d – gęstość substancji

V - objętość

Międzynarodową jednostką gęstości jest kg/m

3

. Posługiwać się

można także innymi jednostkami – g/cm

3

lub g/dm

3

Zad.2

Trzy jednakowe prostopadłościany wykonane z aluminium, żelaza i miedzi
mają następujące masy:

miedź

m = 44,75 g

d = 8,95 g/cm

3

m = 13,5 g

d = 2,7 g/cm

3

m = 39,35 g

d = 7, 87 g/cm

3

aluminium

żelazo

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/cm

3

= 5 cm

3

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