Typer af metaller i det periodiske system:en ekspertoversigt

Af Kevin Beck, Opdateret Aug302022

Eyematrix/iStock/GettyImages

Hvad er elementer?

I kemi et grundstof er et stof sammensat af atomer, der alle indeholder det samme antal protoner. Et grundstof kan ikke nedbrydes til enklere stoffer ved hjælp af konventionelle kemiske metoder. Fra 2018 har forskere bekræftet 92 naturligt forekommende elementer plus 11 syntetiske isotoper, der kun optræder under laboratorieforhold. Hvert element eksisterer i en af tre fysiske tilstande - fast, flydende eller gas - under standardbetingelser.

Atomer er små klynger af protoner, neutroner og elektroner. Brint, det enkleste, indeholder en proton og en elektron, hvorimod urans mest almindelige isotop har 92 protoner, 92 elektroner og 146 neutroner. Protoner bærer en positiv ladning; elektroner bærer en lige så negativ ladning; neutroner er neutrale. Balancen mellem protoner og elektroner bestemmer et grundstofs identitet, mens variationer i neutrontal producerer isotoper.

Grundstoffernes periodiske system

Det periodiske system er hjørnestenen i moderne kemi, og arrangerer alle kendte grundstoffer efter stigende atomnummer - antallet af protoner i kernen. Denne rækkefølge afslører gentagne mønstre af kemisk adfærd, deraf navnet "periodisk." Mens tabellen har 113 poster (118 fra 2023), er elementer grupperet i familier, der afspejler delte ejendomme.

Når du undersøger tabellen, vil du bemærke, at de øverste rækker indeholder huller - disse er elementer, der endnu ikke er blevet opdaget eller syntetiseret. Layoutet inkorporerer kolonner (grupper) og rækker (perioder), der afspejler elektronkonfiguration og reaktivitet.

Periodiske tabelgrupper

Historisk set er grundstoffer opdelt i tre brede kategorier:metaller, ikke-metaller og metalloider. Ikke-metaller er begrænset til syv kerneelementer - hydrogen (H), kulstof (C), nitrogen (N), oxygen (O), fosfor (P), svovl (S) og selen (Se). Yderligere ikke-metalfamilier omfatter halogenerne (F, Cl, Br, I, At) og ædelgasserne (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra). Metalloider, såsom silicium og arsen, udviser mellemliggende egenskaber.

Karakteristika for metaller

Ud af de 113 grundstoffer er 88 klassificeret som metaller. På trods af deres mangfoldighed deler metaller flere kendetegn:

• Fast ved stuetemperatur (undtagen kviksølv, et flydende metal, der historisk blev brugt i termometre).
• Lans —en skinnende overflade, der reflekterer lys, hvilket bidrager til deres æstetiske og økonomiske værdi.
• Smidbarhed —evnen til at blive hamret eller rullet til tynde plader uden at revne.
• Duktilitet —kapaciteten til at blive trukket ind i ledninger, en nøgleegenskab for elektriske og termiske ledere.
• Høj tæthed —de fleste metaller har en høj masse pr. volumenenhed.
• Forhøjede smelte- og kogepunkter — for eksempel er wolframs smeltepunkt 3422°C, hvilket gør det uundværligt til glødepærer.

Typer af metaller

Metaller er yderligere kategoriseret i fem hovedgrupper:

• Alkalimetaller (seks elementer i gruppe IA:Li, Na, K, Rb, Cs, Fr).
• Alkaliske jordmetaller (seks elementer i gruppeIIA:Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra).
• Overgangsmetaller (fyrre elementer, der spænder over grupper IIIB–XII, rækker 3–6).
• Lanthanider (grundstoffer 58-71, også kendt som sjældne jordarters metaller).
• Actinider (grundstoffer 90-103, en undergruppe af sjældne jordarters familie).
• Uspecificerede metaller (otte elementer, der ikke passer pænt ind i ovenstående kategorier).

Tilføjelse af disse grupper giver i alt 88 metaller:6 alkali + 6 jordalkali + 40 overgang + 28 sjældne jordarter + 8 uspecificerede.

Metalloider og ikke-metaller

Metalloider indtager en niche mellem metaller og ikke-metaller, der kombinerer ledende egenskaber med halvlederadfærd. De syv almindelige metalloider er:

• Bor (B)
• Silicon (Si)
• Germanium (Ge)
• Arsen (As)
• Antimon (Sb)
• Tellur (Te)
• Polonium (Po)

Disse elementer er faste ved stuetemperatur og spiller en afgørende rolle i moderne elektronik, og danner ofte legeringer med metalliske elementer for at skræddersy elektriske og termiske egenskaber.

Besøg vores ressourceside for at få en interaktiv udforskning af det periodiske system .

Vigtige ting

• Metaller omfatter størstedelen af grundstofferne, med 88 ud af 113 i det periodiske system.
• De er karakteriseret ved glans, formbarhed, duktilitet, tæthed og høje smeltepunkter.
• De primære metalfamilier – alkali, jordalkali, transition, lanthanid, actinid – har hver sin egen kemiske adfærd.
• Metalloider bygger bro mellem metaller og ikke-metaller, hvilket understøtter halvlederteknologi.