Johdatus kemiaan

Termit

• ductileKykenee vetämään tai venyttämään ohueksi langaksi mekaanisen voiman vaikutuksesta murtumatta.
• conductiveKykenee johtamaan sähkövirtaa tai lämpöä.
• metalliJokainen jaksollisen järjestelmän useista kemiallisista alkuaineista, jotka muodostavat metallisen sidoksen muiden metalliatomien kanssa; yleensä kiiltävä, jonkin verran muovautuva ja kova, johtaa usein lämpöä ja sähköä

Metallilla voidaan viitata alkuaineeseen, yhdisteeseen tai seokseen, joka johtaa hyvin sekä sähköä että lämpöä. Esimerkkimetalleja ovat kulta, natrium, kupari, rauta ja monet muut alkuaineet. Metallit ovat yleensä muokattavia, sitkeitä ja kiiltäviä.

Metallien tiheys

Metallit koostuvat tyypillisesti tiiviisti pakatuista atomeista, mikä tarkoittaa, että atomit ovat järjestäytyneet tiiviisti pakattujen pallojen tavoin. Metallissa atomit menettävät helposti elektroneja muodostaen positiivisia ioneja (kationeja). Näitä ioneja ympäröivät de-lokalisoituneet elektronit, jotka ovat vastuussa johtavuudesta. Syntynyttä kiinteää ainetta pitävät koossa ionien ja elektronipilven väliset sähköstaattiset vuorovaikutukset, joita kutsutaan metallisidoksiksi.

Metallit ovat kiiltäviä ja kiiltäviä ja niillä on suuri tiheys. Niillä on hyvin korkeat sulamis- ja kiehumispisteet, koska metallisidokset ovat hyvin vahvoja, joten atomit ovat haluttomia hajoamaan nesteeksi tai kaasuksi.

Metallien johtavuus

Metallit ovat yleisesti ottaen johtavia, ja niillä on korkea sähkönjohtavuus ja suuri lämmönjohtavuus. Tyypillisesti ne ovat muovattavia ja sitkeitä, ne deformoituvat jännityksessä halkeilematta. Esimerkiksi metallin lyöminen vasaralla ”lommottaa” metallia, mutta ei hajota sitä palasiksi.

Metallien sähkön- ja lämmönjohtavuus johtuu siitä, että niiden ulkoelektronit ovat delokalisoituneita. Tämä tarkoittaa, että elektronit eivät ole lukittuneet mihinkään yksittäiseen atomiin, vaan ne voivat liikkua vapaasti koko metallissa. Metalleja voidaan pitää kokoelmana atomeja, jotka ovat upotettuina erittäin liikkuvaan elektronien mereen. Tällä on suuri merkitys metallin johtavuuteen.

Metallit ovat yleensä taipuvaisia muodostamaan kationeja elektronihäviön kautta. Esimerkkinä tästä on reaktio ilman hapen kanssa muodostaen oksideja eri aikajänteillä (rauta ruostuu vuosien kuluessa, kun taas kalium palaa sekunneissa). Siirtymämetallit (kuten rauta, kupari, sinkki ja nikkeli) hapettuvat hitaammin, koska ne muodostavat passiivisen oksidikerroksen, joka suojaa sisäosaa. Muut, kuten palladium, platina ja kulta, eivät reagoi lainkaan ilmakehän kanssa. Jotkin metallit muodostavat pinnalleen oksidisulkukerroksen, johon muut happimolekyylit eivät pääse tunkeutumaan. Tämän seurauksena ne säilyttävät kiiltävän ulkonäkönsä ja hyvän johtavuutensa vuosikymmeniä (kuten alumiini, magnesium, jotkin teräkset ja titaani).