- Hoe varieert het metaalachtige karakter van de elementen in het periodiek systeem?
- Eigenschappen van metalen elementen
- Hoe beïnvloedt de atoomstraal de reactiviteit van metalen?
- Element met een groter metaalachtig karakter
- Element van ondergeschikt metaalachtig karakter
- Referenties
Het metaalachtige karakter van de elementen van het periodiek systeem verwijst naar al die variabelen, chemisch en fysisch, die metalen definiëren of ze onderscheiden van andere substanties in de natuur. Ze zijn over het algemeen glanzend, dicht, harde vaste stoffen, met hoge thermische en elektrische geleidbaarheid, vormbaar en taai.
Niet alle metalen vertonen echter dergelijke eigenschappen; in het geval van kwik is dit bijvoorbeeld een glanzend zwarte vloeistof. Evenzo zijn deze variabelen afhankelijk van de omstandigheden van druk en temperatuur op de grond. Ogenschijnlijk niet-metallische waterstof kan zich bijvoorbeeld onder extreme omstandigheden fysiek gedragen als een metaal.
Deze omstandigheden kunnen zijn: onder bodemloze drukken of zeer koude temperaturen die rond het absolute nulpunt schommelen. Om te bepalen of een element al dan niet van metaal is, is het nodig om patronen te beschouwen die voor de ogen van de waarnemer verborgen zijn: atoompatronen.
Deze onderscheiden met grotere precisie en betrouwbaarheid welke de metalen elementen zijn, en zelfs welk element meer metaalachtig is dan een ander.
Op deze manier berust het echte metalen karakter van een gouden munt meer op de kwaliteiten van zijn atomen dan die bepaald door zijn gouden massa, maar de twee zijn nauw verwant.
Welke van de munten is meer van metaal: een gouden, een koperen of een platina? Het antwoord is platina, en de verklaring ligt in de atomen.
Hoe varieert het metaalachtige karakter van de elementen in het periodiek systeem?
De bovenste afbeelding toont de periodieke eigenschappen van de elementen. De rijen komen overeen met de periodes en de kolommen met de groepen.
Het metalen karakter neemt af van links naar rechts en neemt toe in de tegenovergestelde richting. Dit neemt ook toe van boven naar beneden en neemt af naarmate de periodes naar de groepshoofden worden gekruist. De blauwe diagonale pijl in de tabel geeft het bovenstaande aan.
Op deze manier hebben de elementen die dicht bij de richting liggen waarin de pijl wijst een groter metaalachtig karakter dan die in de tegenovergestelde richting (de gele blokken).
Bovendien corresponderen de andere pijlen met andere periodieke eigenschappen, die bepalen in welke zin deze toenemen of afnemen naarmate het element "metalliseert". De elementen van de gele blokken bijvoorbeeld, hoewel ze een laag metallisch karakter hebben, hun elektronische affiniteit en ionisatie-energie zijn hoog.
In het geval van atoomstralen, hoe groter ze zijn, hoe meer metaalachtig het element is; dit wordt aangegeven door de blauwe pijl.
Eigenschappen van metalen elementen
Het periodiek systeem laat zien dat metalen grote atoomstralen, lage ionisatie-energieën, lage elektronische affiniteiten en lage elektronegativiteiten hebben. Hoe al deze eigenschappen te onthouden?
Het punt waarop ze stromen is de reactiviteit (elektropositiviteit) die metalen definieert, die oxideren; dat wil zeggen, ze verliezen gemakkelijk elektronen.
Wanneer ze elektronen verliezen, vormen metalen kationen (M + ). Daarom vormen elementen met een hoger metallisch karakter gemakkelijker kationen dan elementen met een lager metallisch karakter.
Een voorbeeld hiervan is de reactiviteit van groep 2-elementen, de aardalkalimetalen. Beryllium is minder metallisch dan magnesium en magnesium is minder metallisch dan calcium.
Dus verder tot het metaal barium bereikt, het meest reactieve van de groep (na radium, radioactief element).
Hoe beïnvloedt de atoomstraal de reactiviteit van metalen?
Naarmate de atoomstraal toeneemt, bevinden de valentie-elektronen zich verder van de kern, zodat ze minder sterk in het atoom worden vastgehouden.
Als er echter een periode wordt doorlopen naar de rechterkant van het periodiek systeem, voegt de kern protonen toe aan zijn nu positievere lichaam, dat valentie-elektronen met grotere kracht aantrekt, waardoor de atoomstraal kleiner wordt. Dit resulteert in een afname van het metallische karakter.
Een heel klein atoom met een zeer positieve kern heeft dus de neiging elektronen te winnen in plaats van ze te verliezen (niet-metalen elementen), en degenen die zowel elektronen kunnen winnen als verliezen, worden als metalloïden beschouwd. Borium, silicium, germanium en arseen zijn enkele van deze metalloïden.
Aan de andere kant neemt de atoomradius ook toe als er nieuwe energie beschikbaar is voor andere orbitalen, wat optreedt bij het afdalen in een groep.
Om deze reden worden de stralen bij het afdalen op het periodiek systeem omvangrijk en kan de kern niet voorkomen dat andere soorten elektronen uit de buitenste schil halen.
In het laboratorium kunnen met een sterk oxidatiemiddel - zoals verdund salpeterzuur (HNO 3 ) - de reactiviteit van metalen tegen oxidatie worden bestudeerd.
Op dezelfde manier zijn de processen van vorming van zijn metaalhalogeniden (bijvoorbeeld NaCl) ook experimenten die deze reactiviteit aantonen.
Element met een groter metaalachtig karakter
De richting van de blauwe pijl in de afbeelding van het periodiek systeem leidt naar de elementen francium en cesium. Francium is meer metallisch dan cesium, maar in tegenstelling tot het laatste is francium kunstmatig en radioactief. Om deze reden neemt cesium de plaats in van het natuurlijke element met het grootste metaalachtige karakter.
In feite is een van de bekendste (en meest explosieve) reacties de reactie die optreedt wanneer een stuk (of druppels) cesium in contact komt met water.
De hoge reactiviteit van cesium, ook vertaald in de vorming van veel stabielere verbindingen, is verantwoordelijk voor het plotseling vrijkomen van energie:
2Cs (s) + 2H 2 O → 2CsOH (aq) + H 2 (g)
De chemische vergelijking stelt ons in staat om de oxidatie van cesium en de reductie van waterstofatomen in water tot waterstofgas te zien.
Element van ondergeschikt metaalachtig karakter
Op de tegenoverliggende diagonaal, in de rechterbovenhoek van het periodiek systeem, leidt fluor (F 2 , bovenste afbeelding) de lijst met niet-metalen elementen. Waarom? Omdat het het meest elektronegatieve element in de natuur is en degene met de laagste ionisatie-energie.
Met andere woorden, het reageert met alle elementen van het periodiek systeem om het ion F te vormen - en niet F + .
Het is zeer onwaarschijnlijk dat fluor elektronen verliest bij een chemische reactie, precies het tegenovergestelde van metalen. Het is om deze reden dat het het minst metalen element is.
Referenties
- Chemie LibreTexts. Periodieke trends. Opgehaald op 16 april 2018, van: chem.libretexts.org
- Lumen, chemie voor niet-majors. Metaalachtig en niet-metaalachtig karakter. Opgehaald op 16 april 2018, van: courses.lumenlearning.com
- Chemieopdracht. (2018). Elektropositiviteit of metallic karakter. Opgehaald op 16 april 2018, van: chemistry-assignment.com
- Juan Ramos. (24 november 2017). Volledige lijst van metalen en niet-metalen. Opgehaald op 16 april 2018, van: sciencetrends.com
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (5 september 2017). Metaalkaraktereigenschappen en trends. Opgehaald op 16 april 2018, van: thoughtco.com
- Eric Golub. (12 oktober 2009). Goud in de middaggang. . Opgehaald op 16 april 2018, van: flickr.com
- Dnn87. (12 december 2007). Cesium / Cesium metaal uit de Dennis sk collectie. . Opgehaald op 16 april 2018, van: commons.wikimedia.org
- Sandbh. (23 januari 2017) Diverse periodieke trends. . Opgehaald op 16 april 2018, van: commons.wikimedia.org