מכל המערכת התקופתית, הרוביסודות מייצגת קבוצת מתכות. אלקליין, אדמה בסיסית, אמפוטרית, מעבר, רדיואקטיבי - יש הרבה כאלה. כל המתכות ממלאות תפקיד עצום לא רק בטבע ובחיים הביולוגיים האנושיים, אלא גם בתעשיות שונות. לא בכדי נקראה המאה העשרים ואחת "ברזל".
מתכות: מאפיינים כלליים
כל המתכות מאוחדות על ידי תכונות כימיות ופיזיקליות משותפות, לפיהן ניתן להבחין בהן בקלות בין חומרים שאינם מתכתיים. כך, למשל, מבנה סריג הקריסטל מאפשר להם להיות:
- מוליכים של זרם חשמלי;
- מוליכי חום טובים;
- גמישה ורקבנית;
- עמיד ומבריק.
כמובן שיש הבדלים ביניהם.יש מתכות המבריקות בצבע כסוף, אחרות - עם לבן מט יותר, אחרות - בדרך כלל אדומות וצהובות. ישנם גם הבדלים מבחינת החום והמוליכות החשמלית. עם זאת, בכל זאת, פרמטרים אלה משותפים לכל המתכות, בעוד שלא-מתכות יש יותר הבדלים מאשר דמיון.
מטבעם הכימי, כל המתכות הןסוכני הפחתה. בהתאם לתנאי התגובה ולחומרים הספציפיים, הם יכולים גם לשמש כסוכני חמצון, אך לעיתים נדירות. הם מסוגלים ליצור חומרים רבים. תרכובות כימיות של מתכות נמצאות בטבע בכמויות עצומות בהרכב עפרות או מינרלים, מינרלים וסלעים אחרים. מצב החמצון של מתכות הוא תמיד חיובי, הוא יכול להיות קבוע (אלומיניום, נתרן, סידן) או משתנה (כרום, ברזל, נחושת, מנגן).
רבים מהם נמצאים בשימוש נרחב כחומרי בניין ומשמשים בענפי מדע וטכנולוגיה שונים.
תרכובות כימיות של מתכות
בין אלה, יש לציין כמה סוגים עיקריים של חומרים שהם תוצרי האינטראקציה של מתכות עם יסודות וחומרים אחרים.
- תחמוצות, הידרידים, ניטרידים, סיליקידים, פוספידים, אוזונידים, קרבידים, סולפידים ואחרים - תרכובות בינאריות ללא מתכות, שייכות לרוב לסוג המלחים (למעט תחמוצות).
- הידרוקסידים - נוסחה כללית Me+ x(האם הוא)x.
- מלחים. תרכובות מתכות עם שאריות חומציות. יכול להיות שונה:
- בינוני;
- חָמוּץ;
- לְהַכפִּיל;
- בסיסי;
- מורכב.
4. תרכובות מתכות עם חומרים אורגניים - מבנים אורגנו-מתכתיים.
5. תרכובות מתכות זו עם זו - סגסוגות המתקבלות בדרכים שונות.
אפשרויות מתחם מתכת
חומרים בהם ניתן למצוא שתי מתכות שונות או יותר בו זמנית מתחלקים ל:
- סגסוגות;
- מלחים כפולים;
- תרכובות מורכבות;
- תרכובות בין-מתכתיות.
גם השיטות לחיבור מתכות משתנות. לדוגמא, כדי להשיג סגסוגות משתמשים בשיטת ההיתוך, הערבוב והתמצקות המוצר שהתקבל.
תרכובות בין-מתכתיות נוצרות כתוצאה ישירותתגובות כימיות בין מתכות, לרוב בהתפוצצות (למשל, אבץ וניקל). לתהליכים כאלה יש צורך בתנאים מיוחדים: טמפרטורה גבוהה מאוד, לחץ, ואקום, מחסור בחמצן ואחרים.
מלחים כפולים ותרכובות מורכבות יכולים להיווצר כאשר מיזוג הפתרונות של חומרי המוצא, כמו גם כאשר הם התמזגו.
ייצור מוצרים ממתכות מרמז גם על חיבורם זה לזה. לשם כך השתמש בשיטות כגון:
- ריתוך (גז, חשמל וכן הלאה);
- הלחמה עם סוגים שונים של חיילים;
- פְּתִיל;
- סִמרוּר.
התנאי העיקרי הוא ליצור מוצר שיכול להיות עמיד בפני קורוזיה ובו לא יהיו תפרים וזיהומים, סדקים.
תרכובות מתכת אלקליות והשימוש בהן
אלקליין הם האלמנטים הנמצאים בהקבוצה הראשונה של תת-הקבוצה העיקרית של המערכת התקופתית. יש רק 6 כאלה, והם נפתחו כמעט כולם באותו זמן עם מרווח זמן קטן. אלמנטים אלה אינם מתרחשים בצורה של חומרים פשוטים בטבע.
בגלל הפעילות הכימית הגבוהה, עבודהזה מאוד קשה ומסוכן איתם. לכן הייתי צריך לעבוד קשה כדי לבודד אותם בצורה הטהורה ביותר שלהם. הרבה יותר מוקדם, אנשים החלו להשתמש בתרכובות שונות של מתכות אלקליות. חלקם ידועים מאז ימי קדם ולא איבדו את חשיבותם ורלוונטיותם כיום. הם משמשים בהנדסה, בנייה, רפואה, תעשיית מזון, תעשייה כימית, מטלורגיה, הנדסת מכונות, חקלאות ומגזרים רבים אחרים בכלכלה הלאומית. בואו ניקח בחשבון את העיקריות ביתר פירוט.
סוגי התרכובות של מתכות אלקליות עם מתכות אחרות שייכות לקבוצות:
- תרכובות בין-מתכתיות;
- תרכובות מורכבות;
- מלחים כפולים.
תחמוצות
מכל המתכות האלקליות, כאשר נשרף בחמצן, התחמוצת הרגילה מסוגלת לייצר רק ליתיום. השאר פעילים יתר על המידה, ולכן הם יוצרים מי פרוקסידים2אודות2... ממי חמצן על ידי פעולת מתכת פשוטה, ניתן להשיג תחמוצת מהסוג הרגיל Me2תרכובות חמצן של מתכות אלקליות בעלות צבעים שונים.
- ליתיום, אשלגן ותחמוצת הנתרן הם אבקות גבישיות לבנות.
- רובידיום הוא הצבע הצהוב של התחמוצת.
- צזיום הוא כתום.
תחום היישום העיקרי הוא כימיתַעֲשִׂיָה. תחמוצות מתכת אלקליות מגיבות עם מים ליצירת תרכובות חשובות - אלקליות. מאפיין זה הוא הסיבה לשם קבוצת אלמנטים זו. תרכובות מתכת אלקליות - תחמוצות - הן רק חלק מהמסה הכוללת של חומרים משמעותיים וחשובים, הכוללים יסודות אלה.
הידרוקסידים (אלקליות)
תרכובות מתכת אלקליות עם קבוצת הידרוקסילנקראים אלקליות, או הידרוקסידים. כולם חומרים מאכלים מאוד שיכולים בקלות להרוס כמעט כל חומר. זה נכון במיוחד לגבי רקמות של בעלי חיים. לכן, עבודה עם אלקליות צריכה להיות זהירה ביותר, כוויות כימיות עמוקות עלולות להתרחש במקום המגע עם העור.
החומר המפורסם ביותר בקרב אלקליות הואסודה קאוסטית, או נתרן הידרוקסיד. תרכובת זו ידועה עוד מימי קדם, שם הופקה מאפר צמחי ושימשה לייצור סבון וכביסה. נוסחה כימית - NaOH. כיום מייצרים סודה קאוסטית בכמויות אדירות בכל מדינה, שכן כמעט אף ענף ייצור אינו יכול להסתדר ללא השתתפותה. זה משומש:
- בענף זיקוק הנפט;
- בקוסמטיקה ובישום;
- בסינתזות כימיות;
- לייצור ניקוי וחומרי ניקוי, חומרים שוחקים;
- בתעשיית העור והטקסטיל ובתחומים אחרים.
מתכות אחרות מקבוצת האלקליות יוצרות אלקליות פחות חשובות ונפוצות. פחות או יותר משמעותי הוא רק אשלגן הידרוקסידי - KOH, המכונה אשלגן קאוסטי.
מלח
תרכובות כאלה של מתכות אלקליות כמו מלחים אינן רק חומרים נדרשים באופן מעשי, אלא קיימות גם בגופן של יצורים חיים, התומכות בכדאיותן הרגילה.
המלח החשוב ביותר הוא כמובן כלוריד.נתרן. זהו מלח שולחן נפוץ, הנמצא בכל בית ואשר לא ניתן לו חשיבות רבה בשל שכיחותו הגבוהה. עם זאת, אם אתה מדמיין שהיא נעלמת פתאום, מעטים האנשים שישמחו מההשלכות. אוכל לא מלוח קשה לאכילה, יתרה מכך, הוא גורם לפגיעה בלתי הפיכה בבריאות, מכיוון שיוני הנתרן, הנחוצים לתפקוד הלב וכלי הדם, אינם נכנסים לגוף.
כמו כן תרכובות חשובות של מתכות אלקליות הןפחמתי. במיוחד נתרן פחמתי וביקרבונט, אשר בדרך כלל נקרא סודה. הוא משמש לייצור זכוכית לייצור חומרי ניקוי. בעזרת סודה לשתיה תוכלו לנקות כלים בבטחה. יש לו תכונות חיטוי, חיטוי, ניקוי והלבנה. הוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיית המזון, במיוחד בקונדיטוריה ובמאפייה. בעזרתו מבשלים סבון ויוצרים אבקות כביסה.
סודה, מלח, קאוסטית - כל אלה הם תרכובות אלקלייןמתכות בטבע. הם קיימים בצורתם הטהורה, ויוצרים משקעים, או שהם חלק מתוצרי הבעירה של חומרים מסוימים. לפעמים הם מתקבלים בדרך מעבדה. אך חומרים אלה הם תמיד חשובים ובעלי ערך, שכן הם מקיפים את האדם ומעצבים את חייו.
תרכובות מתכת אלקליות והשימוש בהן אינן מוגבלות לנתרן בלבד. מלחים כמו הבאים נפוצים ופופולאריים גם במגזרי המשק:
- אשלגן כלורי;
- אשלגן חנקתי (אשלגן חנקתי);
- אשלגן פחמתי;
- סולפט.
כולם דשנים מינרליים יקרי ערך המשמשים בחקלאות.
מתכות אדמה אלקליין - תרכובות ושימושן
קטגוריה זו כוללת אלמנטים של השנייהקבוצות של תת-הקבוצה העיקרית של מערכת היסודות הכימיים. מצב החמצון הקבוע שלהם הוא +2. אלה הם חומרי הפחתה פעילים הנכנסים בקלות לתגובות כימיות עם מרבית התרכובות והחומרים הפשוטים. מראה את כל המאפיינים האופייניים למתכות: ברק, יכולת גמישות, חום ומוליכות חשמלית.
החשובים והנפוצים ביותרהם מגנזיום וסידן. בריליום הוא אמפוטרי, בריום ורדיום הם יסודות נדירים. כולם מסוגלים ליצור את סוגי החיבורים הבאים:
- בין-מתכתי;
- תחמוצות;
- הידרידים;
- מלחים בינאריים (תרכובות ללא מתכות);
- הידרוקסידים;
- מלחים (כפולים, מורכבים, חומציים, בסיסיים, בינוניים).
בואו נסתכל על הקשרים החשובים ביותר מנקודת מבט מעשית ותחומי היישום שלהם.
מלחי מגנזיום וסידן
תרכובות מתכת אלקליין אדמה כגוןמלחים חיוניים לאורגניזמים חיים. אחרי הכל, מלחי הסידן הם המקור ליסוד זה בגוף. ובלעדיו, היווצרות נורמלית של השלד, השיניים, הקרניים בבעלי חיים, פרסות, שיער ומעיל, וכן הלאה, היא בלתי אפשרית.
לכן, המלח הנפוץ ביותר של סידן מתכת האדמה האלקליין הוא פחמתי. שמותיה האחרים:
- גיר;
- שַׁיִשׁ;
- אבן גיר;
- דולומיט.
הוא משמש לא רק כספק של יוני סידן לאורגניזם חי, אלא גם כחומר בנייה, חומר גלם לייצור כימי, בתעשיית הקוסמטיקה, זכוכית וכן הלאה.
תרכובות מתכת אלקליין אדמה כגוןסולפטים חשובים גם הם. לדוגמא, בריום סולפט (השם הרפואי "דייסת בריט") משמש באבחון רנטגן. סידן גופרתי בצורת הידרט גבישי הוא גבס המצוי בטבע. הוא משמש ברפואה, בנייה, הטבעה של יציקות.
זרחן ממתכות אדמה אלקליין
חומרים אלה ידועים עוד מימי הביניים. פעם קראו להם זרחנים. שם זה נמצא עד היום. מטבעם, תרכובות אלו הן סולפידים של מגנזיום, סטרונציום, בריום, סידן.
עם טיפול מסוים הם מסוגלים להציגתכונות זרחניות, והזוהר יפה מאוד, מאדום לסגול בוהק. זה משמש לייצור תמרורים, בגדי עבודה ודברים אחרים.
תרכובות מורכבות
חומרים הכוללים שניים או יותראלמנטים שונים בעלי אופי מתכתי, - תרכובות מורכבות של מתכות. לרוב הם נוזלים עם צבעים יפים ורב צבעוניים. משמש בכימיה אנליטית לקביעה איכותית של יונים.
חומרים כאלה מסוגלים ליצור לא רק מתכות אלקליות ואלקליין, אלא כל האחרים. ישנם מתחמי הידרוקסו, מתחמי אקווה ואחרים.
