mikä tekee metalleista niin ihmeellisiä?

kaikki, mikä kiiltää

metallit, kuten kupari, platina, hopea ja kulta, kiiltävät ja kiiltävät kiillotettaessa. Tällä ominaisuudella on nimi: Kiilto. Kiilto on mineraloginen termi, jota käytetään kuvaamaan valon tapaa vuorovaikuttaa pinnan kanssa. Se merkitsee myös säteilyä, kiilto, tai brilliance. Olet ehkä huomannut , että siirtymämetallia sisältävät yhdisteet (joissa metalli on ionisoitunut ja käyttäytyy siten ionisen kiinteän aineen tavoin) ovat kirkkaansinisiä; kirkkaansininen CuSO4, syvänvioletti KMnO4 tai kirkkaanvihreä Cr2O3. Väri siirtymämetalleissa johtuu elektronisista siirtymistä d-tason orbitaalien välillä. Yhdisteeseen osuva valo aiheuttaa elektroneissa herätettä, jonka seurauksena elektronit hyppäävät korkeampiin energiatiloihin. Elektronien rentoutuessa vapautuvilla fotoneilla on aallonpituus sähkömagneettisen spektrin näkyvässä osassa. Esimerkiksi vanadiinilla valmistetut yhdisteet voivat olla violetteja (+2), vihertäviä (+3), sinertäviä (+4) ja kellertäviä (+5) riippuen vanadiinin tietystä hapetustilasta. (Vanadiinin nimi tulee ”Vanadis” – nimestä, joka on yksi skandinaavisen kauneuden jumalattaren nimistä alkuaineen kirkkaanväristen yhdisteiden mukaan.)

ionisoimattomissa metalleissa molekyyliorbitaalit ovat jatkuvassa liikkeessä metallin pinnalla. Tämä metallielektronien juoksevuus tarkoittaa sitä, että molekyyliorbitaaleilla on vaihtelevia, pieniä aukkoja, jotka sylkevät jatkuvasti valoa takaisin eri aallonpituuksilla antaen niille valkoisen kiillon. Kupari näyttää punaiselta, koska se sattuu ensisijaisesti absorboimaan valoa spektrin sinisessä päässä ja säteilemään sitä punaisena. Lisäksi relativistiset efektit saavat kullan näyttämään keltaiselta.

hopea on heijastavin Elementti. Ohutta lasikerrosta (yhdistettynä tahriintumista estävään suojapinnoitteeseen) käytetään kaikenlaisten peilien valmistamiseen aina edullisista käsipeileistä avaruusteleskooppien tarkkuuspeileihin.

samoin magnetismi johtuu materiaalin elektronien liikkeestä. Metalleilla rauta, koboltti ja nikkeli (kaikki magneettisia) on parittomia elektroneja, jotka voidaan suunnata niin, että ne pyörivät linjassa toistensa kanssa muodostaen Dipolin, joka tuottaa magneettisen käyttäytymisen. Harvinaiset maametallit käyttäytyvät vielä magneettisemmin, sillä niillä voi olla jopa 14 f-orbitaalielektronia (erotuksena siirtymämetallien 10 d-orbitaalielektronista). Jotkut jopa laajenevat magneettikentän läsnä ollessa muodostaen perustan elektronisille kaiuttimille ja summereille.

metallit reagoivat

vaikka metallit ovat todella joustavia, se ei tarkoita, etteivätkö ne olisi reaktiivisia. Jaksollisen järjestelmän vasemmalla puolella olevat alkuaineet luovuttavat elektroninsa mieluummin muodostaen ioniyhdisteitä. Puhdas litium, natrium, kalium ja muut ryhmän 1 metallit ovat niin reaktiivisia, että ne varastoituvat pois ilmasta tai vedestä. Mutta niiden ionit muodostavat suuren osan elektrolyyteistä, joita hermomme tarvitsevat sähkösignaalien lähettämiseen.

alumiini on myös reaktiivista, joskin vähemmän väkivaltaista kuin ryhmän 1 alkuaineet. Se kuitenkin hapettuu niin nopeasti, että sitä ei tunnettu alkuaineena noin 500 eaa aina 1800-luvun alkuun saakka, vaikka se onkin maankuoren runsain metallinen alkuaine. Kun kevyt, tukeva ja helposti seostettava metalli oli löydetty, sitä arvostettiin enemmän kuin platinaa, kirjaimellisesti! Napoleon III tarjoili valtiollisia illallisia, joissa oli alumiinilautasia ja ruokailuvälineitä. Sitä käytettiin myös koruina ja peitettiin Washington-monumentti. Yhdysvaltalaisen kemistin ja keksijän Charles Martin Hallin ja ranskalaisen tiedemiehen Paul Heroult ’ n vuonna 1886 kehittämä elektrolyysiin perustuva menetelmä (joka toimi itsenäisesti) teki alumiinin saamisesta lopulta helppoa, mikä vähensi sitä.

epäilemättä metallit ovat ihmeellisiä. Lue lisää Valtakunnallisen kemian viikon sivuilta.