Pin
Send
Share
Send


Heet metaalwerk van een smid

Traditioneel is de term metaal (van het Griekse woord Metallon) is aangebracht op een chemisch element met een glanzend oppervlak en een goede geleider van warmte en elektriciteit. Deze eigenschappen kunnen echter van metaal tot metaal verschillen. Meer recent hebben chemici erkend dat de belangrijkste onderscheidende kenmerken van een metaal zijn (a) het vermogen van zijn atomen om enkele van hun buitenste elektronen te verliezen om kationen te vormen, en (b) de binding van zijn atomen door wat metaalbindingen worden genoemd.

Metalen vormen een van de drie groepen elementen - de andere twee zijn niet-metalen en metalloïden. Deze groepen onderscheiden zich door hun ionisatie- en bindingseigenschappen. Op het periodiek systeem scheidt een diagonale lijn getrokken van boor (B) tot polonium (Po) de metalen van de niet-metalen. Elementen op deze lijn zijn metalloïden, soms semi-metalen genoemd; elementen linksonder zijn metalen; elementen rechtsboven zijn niet-metalen. In de natuur zijn niet-metalen overvloediger dan metalen, maar de meeste elementen in het periodiek systeem zijn metalen. Sommige bekende metalen zijn aluminium, calcium, koper, goud, ijzer, lood, magnesium, platina, zilver, titanium, uranium en zink.

Metalen en hun legeringen zijn uiterst nuttig voor zowel esthetische als praktische doeleinden. Terwijl sommige worden gebruikt voor sieraden en kunstwerken, dienen velen als bouwmaterialen voor gebouwen, bruggen, transportvoertuigen en industriële machines. Sommige, zoals koper, worden gebruikt als geleiders in elektrische bedrading; anderen, zoals platina en palladium, zijn katalysatoren voor chemische reacties. Wolfraam wordt gebruikt in de gloeidraden van gloeilampen; uranium en plutonium worden gebruikt in kernwapens en kerncentrales. Bovendien spelen metaalionen een belangrijke rol in biologische processen, zoals de functies van enzymen, het transport van zuurstof en de gezondheid van tanden en botten.

Eigenschappen

Alle metalen, behalve kwik, zijn vaste stoffen bij kamertemperatuur. Bovendien variëren de kleuren van metalen van zilverachtig wit tot grijs - de twee uitzonderingen zijn koper en goud. Zoals hierboven vermeld, hebben metalen de neiging om glanzend (glanzend) en goede geleiders van warmte en elektriciteit te zijn. Ze geleiden ook geluid goed. Bovendien zijn ze meestal ductiel en vervormbaar - dat wil zeggen dat ze gemakkelijk in draden kunnen worden getrokken en in platen kunnen worden geslagen. Massieve niet-metalen daarentegen zijn in het algemeen bros, hebben geen glans en zijn isolerend.

Metalen worden meestal gezien als harde stoffen, hoog in dichtheid en smeltpunt. Er moet echter worden opgemerkt dat er metalen zijn die zacht zijn, een lage dichtheid hebben en een laag smeltpunt hebben, maar ze zijn ook behoorlijk reactief en we komen ze zelden tegen in hun elementaire, metalen vorm. Lithium, natrium en kalium zijn bijvoorbeeld minder dicht dan water en zijn ook zeer reactief. Aan de andere kant zijn sommige van de dichtste metalen osmium, iridium, platina en goud. Het smeltpunt van cesium is slechts 28,4 ° C, maar dat van wolfraam is zo hoog als 3,422 ° C.

De eigenschap van elektrische geleidbaarheid is voornamelijk omdat elk atoom alleen een losse greep op zijn buitenste elektronen uitoefent, de valentie-elektronen genoemd). Aldus kan een zuiver metaal worden beschouwd als een rooster van positief geladen ionen (kationen) omgeven door een wolk van gedelokaliseerde elektronen.

De meeste metalen zijn chemisch onstabiel en reageren met zuurstof in de lucht om oxiden te vormen. Afhankelijk van het metaal kan de tijdschaal van de reactie variëren. De alkalimetalen (in groep 1 van het periodiek systeem) reageren het snelst, gevolgd door de aardalkalimetalen (in groep 2). De overgangsmetalen, zoals ijzer, koper, zink en nikkel, doen er veel langer over om te oxideren. Kalium brandt bijvoorbeeld in seconden, maar ijzer roest geleidelijk over een lange periode, afhankelijk van de heersende omgevingsomstandigheden.

Andere metalen, zoals palladium, platina en goud, reageren helemaal niet met de atmosfeer. Sommige metalen vormen een barrièrelaag op hun oppervlak, die niet kan worden doordrongen door verdere zuurstofmoleculen. Daardoor behouden ze vele tientallen jaren hun glanzende uiterlijk en goede geleidbaarheid. Voorbeelden zijn aluminium en titanium. De oxiden van metalen zijn basisch (in tegenstelling tot die van niet-metalen, die zuur zijn).

Metaalkationen combineren met niet-metalen anionen om zouten te vormen. Enkele veel voorkomende klassen van zouten zijn carbonaten, sulfiden, sulfaten, silicaten, chloriden, nitraten en fosfaten. Veel van de mineralen in de natuur zijn zouten.

Basismetalen

In alchemie, de term onedel metaal werd gebruikt als een aanduiding voor gewone en goedkope metalen, om een ​​contrast te vormen met edele metalen zoals goud en zilver. Een lang gekoesterd doel van de alchemisten was de omzetting van onedele metalen in edele metalen.

In de chemie vandaag, de term onedel metaal wordt informeel gebruikt om te verwijzen naar een metaal dat relatief gemakkelijk oxideert of corrodeert en variabel reageert met verdund zoutzuur (HCl) om waterstof te vormen. Voorbeelden hiervan zijn ijzer, nikkel, lood en zink. Koper wordt ook beschouwd als een basismetaal omdat het relatief gemakkelijk oxideert, hoewel het niet reageert met HC1. Metalen die bestand zijn tegen oxidatie of corrosie worden genoemd edele metalen, die meestal ook edele metalen zijn.

Vroeger ontleenden munten hun waarde vooral aan hun edelmetaalgehalte. De meeste moderne valuta's zijn echter fiat-valutageld dat de status van wettig betaalmiddel heeft. Deze benadering maakt het mogelijk munten van onedele metalen te maken.

Edele metalen

Een goudklompje

EEN Edel metaal is een zeldzaam metaalachtig chemisch element met een hoge, duurzame economische waarde. De bekendste edelmetalen zijn goud en zilver. Hoewel beide industrieel worden gebruikt, zijn ze beter bekend om hun gebruik in kunst, sieraden en munten. Andere edelmetalen omvatten de metalen uit de platinagroep: ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium en platina, waarvan platina het meest wordt verhandeld. Plutonium en uranium kunnen ook worden beschouwd als edele metalen.

Chemisch gezien zijn de edelmetalen minder reactief dan de meeste elementen. Ze hebben een hoge glans en hogere smeltpunten dan andere metalen. Historisch gezien waren edele metalen belangrijk als valuta, maar worden nu vooral als investeringen en industriële goederen beschouwd. Investeringen in goud en zilver worden vaak beschouwd als een afdekking tegen inflatie en economische neergang.

Ongemunt goud

Een zilveren reep van 500 gram geproduceerd door Johnson Matthey

Edelmetalen in bulkvorm staan ​​bekend als ongemunt goud en worden verhandeld op grondstoffenmarkten. Edelmetalen kunnen in blokken worden gegoten of in munten worden geslagen. Het bepalende kenmerk van edelmetaal is dat het wordt gewaardeerd door zijn massa en zuiverheid in plaats van door een nominale waarde als geld.

Een Amerikaans platina-edelmetaal

Veel landen slaan gouden munten in, waarvan de beroemdste waarschijnlijk de gouden Zuid-Afrikaanse Krugerrand is. Hoewel nominaal uitgegeven als wettig betaalmiddel, ligt de nominale waarde van deze munten als valuta ver onder die van hun waarde als edelmetaal. Bijvoorbeeld, de Verenigde Staten pepermuntjes een gouden edelmetaal (de American Gold Eagle) met een nominale waarde van $ 50 met 1 troy ounce (31,1035 g) goud. In januari 2006 was deze munt ongeveer $ 550 waard als edelmetaal.

Het slaan van edelmetaalmunten door nationale regeringen geeft ze naast hun edelmetaalwaarde ook een aantal numismatische waarde, en bevestigt ook hun zuiverheid. Het zuiverheidsniveau varieert van land tot land. Sommige gouden munten, zoals het Canadese gouden esdoornblad, zijn verkrijgbaar met een zuiverheid van 99,99%. Merk op dat 100 procent puur edelmetaal niet mogelijk is, omdat de absolute zuiverheid van geëxtraheerde en geraffineerde metalen alleen asymptotisch kan worden benaderd.

Een van de grootste goudmunten ter wereld is een munt van 10.000 Australische dollar die bestaat uit een volledige kilogram (kg) van 99,9 procent puur goud. China heeft echter beperkte hoeveelheden munten (minder dan 20 stuks) geproduceerd die meer dan 260 kilo goud bevatten.

Zilveren edelmetaalmunten zijn populair geworden bij muntenverzamelaars vanwege hun relatieve betaalbaarheid. In tegenstelling tot de meeste goud- en platina-emissies, die worden gewaardeerd op basis van de heersende markten, worden zilver-emissies vaker gewaardeerd als verzamelobjecten - veel hoger dan hun werkelijke edelmetaalwaarde.

Edelmetaal status

Goudstaven van de Bank of Sweden

Een gegeven metaal is kostbaar als het zeldzaam is. Als mijnbouw- of raffinageprocessen verbeteren, of nieuwe voorraden worden ontdekt en geëxploiteerd, daalt de waarde van een dergelijk metaal.

Een interessant geval van het gebruik van edelmetaal is dat van aluminium. Het is een van de meest voorkomende metalen op aarde, maar toen het voor het eerst werd ontdekt, was het buitengewoon moeilijk om van de ertsen te scheiden. Een tijdlang werd aluminium als waardevoller beschouwd dan goud en werden aluminiumbalken tentoongesteld naast de Franse kroonjuwelen in de Exposition Universelle (1855). Napoleon Bonaparte zou aluminiumplaten hebben gebruikt voor zijn meest geëerde gasten tijdens het diner. De prijs begon echter te dalen en stortte volledig in toen een eenvoudige extractiemethode, het Hall-Héroult-proces, in 1886 werd ontdekt.

Alloys

Een legering is een combinatie van twee of meer chemische elementen, waarvan ten minste één een metaal is, en waarbij het resulterende materiaal metaalachtige eigenschappen heeft. Voorbeelden van legeringen zijn staal (ijzer en koolstof), messing (koper en zink), brons (koper en tin) en duraluminium (aluminium en koper). De resulterende metaalachtige substantie heeft in het algemeen eigenschappen die aanzienlijk verschillen van die van zijn componenten.

Een legering met twee componenten wordt a genoemd binaire legering; één met drie is een ternaire legering; een met vier is een quaternaire legering. Legeringen die speciaal zijn ontworpen voor veeleisende toepassingen, zoals straalmotoren, kunnen meer dan tien elementen bevatten. Wanneer een legering kwik bevat, wordt dit een amalgaam.

Een legering "ervaart" de eigenschappen van de elementen waaruit het is gemaakt, maar het is meestal ontworpen om eigenschappen te hebben die wenselijker zijn dan die van de componenten. Staal is bijvoorbeeld sterker dan ijzer, een van de belangrijkste componenten.

In tegenstelling tot pure metalen hebben de meeste legeringen geen scherp smeltpunt. In plaats daarvan hebben ze een smeltbereik waarin het materiaal een mengsel wordt van vaste en vloeibare fasen. De temperatuur waarbij het smelten begint, wordt de genoemd solidus, en dat waarbij het smelten voltooid is, wordt de genoemd vloeibaar maken. Voor de meeste paren elementen is er echter een bepaalde verhouding die een enkel smeltpunt heeft, en dit wordt a genoemd eutectische mengsel.

In de praktijk zijn sommige legeringen vernoemd naar hun primaire bestanddeel. 14 karaat (58 procent) goud is bijvoorbeeld een legering van goud met andere elementen. Evenzo zijn het zilver dat in sieraden wordt gebruikt en het aluminium dat als constructiemateriaal wordt gebruikt, legeringen.

Astronomie

In het gespecialiseerde gebruik van astronomie en astrofysica wordt de term "metaal" vaak gebruikt om te verwijzen naar elk ander element dan waterstof of helium - het omvat stoffen die chemisch niet-metalen zijn zoals neon, fluor en zuurstof. Gezien het feit dat de temperaturen van sterrenlichamen vrijwel geen vaste of vloeibare materie toelaten, en er bij normale temperaturen die bijna alle chemische bindingen kunnen afbreken weinig normale chemie kan bestaan, verwijst de term "metaal" naar materialen geproduceerd door een soort kernreactie genaamd de drievoudig heliumproces.

Toepassingen

Op basis van hun eigenschappen hebben metalen een breed scala aan toepassingen. Op basis van hun sterkte en hardheid worden bijvoorbeeld veel metalen en hun legeringen gebruikt als constructiemateriaal voor gebouwen, bruggen, industriële machines, spoorbanen, auto's, treinen, schepen, vliegtuigen, ruimtevaartuigen, enzovoort. Een aantal metalen, zoals platina en palladium, zijn goede katalysatoren voor chemische reacties. Edelmetalen, met name goud en zilver, worden gebruikt in sieraden en decoratieve artikelen. Amalgamen worden gebruikt in tandvullingen. Koper, een overvloedig metaal, is een extreem goede geleider van elektriciteit en wordt veel gebruikt voor elektrische bedrading. Wolfraam, met zijn hoge smeltpunt, is geschikt voor gebruik in de gloeidraden van gloeilampen. Uranium en plutonium zijn radioactieve materialen die worden gebruikt voor kernwapens en kerncentrales die elektriciteit opwekken. In biologische systemen spelen metaalionen een aantal belangrijke rollen, zoals de functies van enzymen, het transport van zuurstof door hemoglobine (dat ijzer bevat) en de gezondheid van botten en tanden (die calciumionen nodig hebben).

Zie ook

  • Periodiek systeem, hoofdgroepselementen
  • Overgangsmetaal
  • Binnenste overgangsmetaal
  • metaalbewerking
  • Metaalbinding
  • Metallurgie

Bekijk de video: Metaal buigen met minimale hulpmiddelen hoe doe je dat!!!!!!!! (Oktober 2021).

Pin
Send
Share
Send