Metale, metaloizi și nemetale

Figura 18.1 Puritatea este extrem de importantă atunci când se prepară plachete de siliciu. Tehnicienii dintr-o cameră curată pregătesc siliciu fără impurități (stânga). CEO-ul VLSI Research, Don Hutcheson, prezintă o placă de siliciu pur (în centru). O placă de siliciu acoperită cu cipuri Pentium este o versiune mărită a plăcilor de siliciu găsite în multe aparate electronice folosite astăzi (dreapta).Credit Pauline_17/Pixabay

Tabelul periodic s-a dezvoltat la mijlocul anilor 1800 din observațiile conform cărora exist[ o relație periodică între proprietățile elementelor. Chimiștii, care au o înțelegere a variațiilor acestor proprietăți, au putut folosi aceste cunoștințe pentru a rezolva o mare varietate de provocări tehnice. De exemplu, siliciul și alți semiconductori formează coloana vertebrală a electronicii moderne datorită capacității noastre de a regla fin proprietățile electrice ale acestor materiale.

Este posibilă împărțirea elementelor în grupuri în funcție de configurația lor electronică. Elementele reprezentative sunt elemente în care se umple orbitalii s și p. Elementele de tranziție sunt elemente în care se umple orbitalii d (grupurile 3-11 din tabelul periodic), iar metalele de tranziție interioare sunt elementele în care se umple orbitalii f. Orbitalii d se umplu cu elementele din grupa 11; prin urmare, elementele din grupa 12 se califică drept elemente reprezentative deoarece ultimul electron intră într-un orbital s. Printre elementele reprezentative, metalele sunt metalele reprezentative. Caracterul metalic rezultă din capacitatea unui element de a-și pierde electronii de valență externi și are ca rezultat o conductivitate termică și electrică ridicată, printre alte proprietăți fizice și chimice. Există 20 de metale reprezentative neradioactive în grupele 1, 2, 3, 12, 13, 14 și 15 ale tabelului periodic (elementele umbrite cu galben în Figura 18.2). Elementele radioactive coperniciu, fleroviu, poloniu și livermorium sunt, de asemenea, metale, dar depășesc domeniul de aplicare al acestui capitol.

Pe lângă metalele reprezentative, unele dintre elementele reprezentative sunt metaloizi. Un metaloid este un element care are proprietăți care sunt între cele ale metalelor și nemetalelor; aceste elemente sunt de obicei semiconductori.

Elementele reprezentative rămase sunt nemetale. Spre deosebire de metale, care formează de obicei cationi și compuși ionici (care conțin legături ionice), nemetalele tind să formeze anioni sau compuși moleculari. În general, combinația dintre un metal și un nemetal produce o sare. O sare este un compus ionic format din cationi și anioni.

Figura 18.2 Locația metalelor reprezentative este prezentată în tabelul periodic. Nemetalele sunt afișate în verde, metaloizii în violet, iar metalele de tranziție și metalele de tranziție interioare în albastru.

Majoritatea metalelor reprezentative nu se găsesc în mod natural într-o stare necombinată, deoarece reacţionează uşor cu apa şi oxigenul din aer. Cu toate acestea, este posibil să izolați beriliu elementar, magneziu, zinc, cadmiu, mercur, aluminiu, staniu și plumb din mineralele lor naturale și să le folosiți deoarece reacţionează foarte lent cu aerul. O parte din motivul pentru care aceste elemente reacţionează lent este că aceste elemente în reacţia cu aerul formează un strat protector. Formarea acestui strat protector este pasivarea. Acoperirea este o peliculă nereactivă de oxid sau alt compus. Magneziul elementar, aluminiul, zincul și staniul sunt importante în fabricarea multor articole familiare, inclusiv sârmă, vase de gătit, folie și multe obiecte de uz casnic și personale. Deși beriliul, cadmiul, mercurul și plumbul sunt ușor disponibile, există limitări în utilizarea lor din cauza toxicității lor.

Sursa: Chemistry 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2023 MultiMedia Publishing