Најважније из лекције
Заступљеност: Метали су најбројнији хемијски елементи у ПСЕ (већина група осим горњег десног угла неметала).
Једињења метала: Граде оксиде (\(\text{CaO}\)), хидроксиде (\(\text{NaOH}\)), соли (\(\text{NaCl}\)) и хидриде (\(\text{NaH}\)).
Облици и примена: Јављају се као чисти метали и легуре (технички метали попут \(\text{Fe}, \text{Al}, \text{Cu}\)) или у саставу једињења неопходних за живи свет (биогени елементи попут \(\text{Fe}, \text{Ca}, \text{Mg}, \text{Na}, \text{K}\)).
Својства: Карактеришу их метални сјај, проводљивост, савитљивост и подложност хемијским променама на ваздуху (корозија), због чега се често превлаче заштитним слојевима.
Једињења метала: Граде оксиде (\(\text{CaO}\)), хидроксиде (\(\text{NaOH}\)), соли (\(\text{NaCl}\)) и хидриде (\(\text{NaH}\)).
Облици и примена: Јављају се као чисти метали и легуре (технички метали попут \(\text{Fe}, \text{Al}, \text{Cu}\)) или у саставу једињења неопходних за живи свет (биогени елементи попут \(\text{Fe}, \text{Ca}, \text{Mg}, \text{Na}, \text{K}\)).
Својства: Карактеришу их метални сјај, проводљивост, савитљивост и подложност хемијским променама на ваздуху (корозија), због чега се често превлаче заштитним слојевима.
Метали су најбројнија врста хемијских елемената у Периодном систему елемената (ПСЕ).
Заузимају највећи део Периодног система: леву страну, средишњи део (прелазни метали) и дно табеле (лантаноиди и актиноиди), као и део главних група од 13. до 16. групе.
У метале спадају добро познати елементи као што су:
- Алкални и земноалкални метали: натријум (\(\text{Na}\)), калијум (\(\text{K}\)), магнезијум (\(\text{Mg}\)), калцијум (\(\text{Ca}\))
- Прелазни и технички метали: гвожђе (\(\text{Fe}\)), бакар (\(\text{Cu}\)), цинк (\(\text{Zn}\)), алуминијум (\(\text{Al}\)), злато (\(\text{Au}\)), сребро (\(\text{Ag}\))
Који део Периодног система елемената заузимају метали?
Метали заузимају већину поља у Периодном систему елемената - комплетне групе са леве стране (1. и 2. група, осим водоника), све прелазне метале (групе од 3. до 12.), лантаноиде и актиноиде, као и доње делове p-блока (групе 13–16).
Поред тога што се јављају као елементарне супстанце, метали граде четири велике и важне класе неорганских једињења:
- Оксиди метала: једињења метала са кисеоником (нпр. калцијум-оксид \(\text{CaO}\), гвожђе(III)-оксид \(\text{Fe}_2\text{O}_3\))
- Хидроксиди (базе): једињења метала са хидроксидном групом \(\text{OH}^-\) (нпр. натријум-хидроксид \(\text{NaOH}\), калцијум-хидроксид \(\text{Ca(OH)}_2\))
- Соли: једињења састављена од катјона метала и анјона киселинског остатка (нпр. натријум-хлорид \(\text{NaCl}\), бакар(II)-сулфат \(\text{CuSO}_4\))
- Хидриди метала: једињења метала са водоником (нпр. натријум-хидрид \(\text{NaH}\))
Већина метала се у природи не налази у елементарном стању, већ управо у облику својих једињења (минерала и руда).
Разврстај следећа једињења метала на оксиде, хидроксиде и соли: \(\text{MgO}\), \(\text{KOH}\), \(\text{CaCO}_3\).
- \(\text{MgO}\) - оксид (магнезијум-оксид)
- \(\text{KOH}\) - хидроксид (калијум-хидроксид)
- \(\text{CaCO}_3\) - со (калцијум-карбонат)
Облици јављања: Метали се користе као чисти метали или као легуре (хомогене смеше два или више метала или метала и неметала, попут челика или бронзе).
Подела према значају:
- Технички метали: метали значајни за индустрију, грађевинарство и технологију због своје чврстине, проводљивости и ковности (нпр. \(\text{Fe}, \text{Al}, \text{Cu}\)).
- Биогени метали: метали неопходни за правилно функционисање живих организама, где се најчешће налазе у виду јона или везани у органским комплексима (нпр. \(\text{Fe}\) у хемоглобину, \(\text{Ca}\) у костима и зубима, \(\text{Na}^+\) и \(\text{K}^+\) у преносу нервних импулса, \(\text{Mg}\) у хлорофилу).
Физичка и хемијска својства метала:
- Физичка: метални сјај, савитљивост и ковност, добра топлотна и електрична проводљивост; према густини се деле на лаке (\(\rho < 5\text{ g/cm}^3\)) и тешке (\(\rho \ge 5\text{ g/cm}^3\)).
- Хемијска: многи метали стајањем на ваздуху реагују са кисеоником и влагом (корозија/рђање), због чега се штите превлакама од других метала, бојама или пластиком.
Зашто се гвоздени предмети често премазују заштитним слојем боје или се превлаче слојем другог метала (поцинковање)?
Гвожђе на ваздуху у присуству кисеоника и влаге подлеже корозији (рђању), чиме мења изглед и губи своја механичка својства. Заштитни слој боје, пластике или другог метала спречава директан контакт гвожђа са ваздухом и водом.
Задаци за вежбање
Лаки ниво: Која група хемијских елемената је најбројнија у Периодном систему елемената и у ком делу таблице се углавном налази?
Најбројнија група хемијских елемената су метали. Они заузимају највећи део Периодног система: леву страну, средишњи део, дно табеле (лантаноиде и актиноиде), као и доње делове десне стране ПСЕ.
Средњи ниво: Наведи четири главне врсте неорганских једињења која граде метали и за сваку врсту наведи по један пример са хемијском формулом.
- Оксиди: нпр. калцијум-оксид (\(\text{CaO}\)) или магнезијум-оксид (\(\text{MgO}\))
- Хидроксиди: нпр. натријум-хидроксид (\(\text{NaOH}\))
- Соли: нпр. натријум-хлорид (\(\text{NaCl}\)) или бакар(II)-сулфат (\(\text{CuSO}_4\))
- Хидриди: нпр. натријум-хидрид (\(\text{NaH}\)) или калцијум-хидрид (\(\text{CaH}_2\))
Тешки ниво: Објасни разлику између техничке важности чистих метала и њихових легура у односу на важност метала као биогених елемената у живим организмима. Наведи примере за обе улоге.
- Техничка важност: Односи се на коришћење метала и легура у индустрији и свакодневном животу захваљујући њиховим физичким својствима (проводљивост, ковност, чврстина). Примери: бакар (\(\text{Cu}\)) за електричне проводнике, алуминијум (\(\text{Al}\)) за лаке конструкције, челик (легура гвожђа \(\text{Fe}\) и угљеника) у грађевинарству.
- Биогена важност: Односи се на улогу јона метала у виталним биолошким процесима. Ови метали се не користе као чисте супстанце, већ делују везани у сложеним једињењима. Примери: гвожђе (\(\text{Fe}^{2+}\)) у хемоглобину везује и преноси кисеоник кроз крв; калцијум (\(\text{Ca}^{2+}\)) гради кости и зубе; магнезијум (\(\text{Mg}^{2+}\)) је центар молекула хлорофила у биљкама.
