Ciò che rende i metalli così meraviglioso?
Tutto ciò che luccica
Metalli come il rame, platino, argento, e oro sono lucido e glitter quando lucido. Questa caratteristica ha un nome: lustro. Lustro è un termine mineralogico usato per descrivere il modo in cui la luce interagisce con la superficie. Implica anche luminosità, lucentezza o brillantezza. Avrete notato che i composti contenenti metalli di transizione (in cui il metallo è ionizzato e quindi si comporta come un solido ionico) sono dai colori vivaci; CuSO4 blu brillante , KMnO4 viola intenso o Cr2O3 verde vivo. Il colore nei metalli di transizione deriva dalle transizioni elettroniche tra gli orbitali di livello D. La luce che colpisce il composto provoca un’eccitazione negli elettroni, che si traduce negli elettroni che saltano verso stati di energia più elevati. Mentre gli elettroni si rilassano, i fotoni che vengono rilasciati hanno lunghezza d’onda all’interno della porzione visibile dello spettro elettromagnetico. Ad esempio, i composti realizzati con vanadio possono essere violacei (+2), verdastri (+3), bluastri (+4) e giallastri (+5) a seconda del particolare stato di ossidazione del vanadio. (Il nome di Vanadium deriva da “Vanadis”, uno dei nomi per la dea norrena della bellezza, dopo i composti dai colori vivaci dell’elemento.)
Nei metalli non ionizzati, gli orbitali molecolari sono in movimento continuo sulla superficie metallica. Questa fluidità di elettroni metallici significa che gli orbitali molecolari hanno spazi variabili, piccoli spazi che sputano costantemente la luce su una gamma di lunghezze d’onda, dando loro una lucentezza bianca. Il rame sembra rosso perché capita di assorbire preferenzialmente la luce nell’estremità blu dello spettro ed emetterla nel rosso. Ulteriori effetti relativistici rendono l’oro giallo.
L’argento è l’elemento più riflettente. Uno strato sottile su vetro (combinato con un rivestimento protettivo per evitare l’appannamento) viene utilizzato per realizzare tutti i tipi di specchi, dagli specchi a mano economici agli specchi ad alta precisione dei telescopi spaziali.
Allo stesso modo, il magnetismo deriva dal movimento degli elettroni nel materiale. I metalli ferro, cobalto e nichel (tutti magnetici) hanno elettroni spaiati che possono essere orientati in modo da ruotare in allineamento l’uno con l’altro formando un dipolo, che produce il comportamento magnetico. I metalli delle terre rare hanno un comportamento ancora più magnetico, in quanto possono avere fino a 14 elettroni f-orbitali (al contrario dei 10 elettroni d-orbitali dei metalli di transizione). Alcuni addirittura si espandono in presenza di un campo magnetico, formando la base per altoparlanti elettronici e cicalini.
I metalli reagiscono
Solo perché i metalli sono davvero flessibili non significa che non siano reattivi. Gli elementi sul lato sinistro della tavola periodica preferiscono rinunciare ai loro elettroni, per formare composti ionici. Litio puro, sodio, potassio e altri metalli del Gruppo 1 sono così reattivi che vengono conservati lontano da aria o acqua. Ma i loro ioni costituiscono una grande parte degli elettroliti nostri nervi hanno bisogno di trasmettere segnali elettrici.
Anche l’alluminio è reattivo, anche se meno violentemente degli elementi del Gruppo 1. Ma si ossida così rapidamente che era sconosciuto come elemento da circa 500 AC fino agli inizi del 1800, anche se è l’elemento metallico più abbondante nella crosta terrestre. Una volta che il metallo leggero, robusto e facile da legare è stato scoperto, è stato valutato più del platino, letteralmente! Napoleone III servì cene di stato con piatti e posate in alluminio. E ‘ stato anche usato come gioielli e ricoperto il Monumento a Washington. Lo sviluppo nel 1886 di una procedura basata sull’elettrolisi da parte del chimico e inventore americano Charles Martin Hall e dello scienziato francese Paul Heroult (che lavorava in modo indipendente) rese finalmente l’alluminio facile da ottenere svalutandolo.
Non c’è dubbio che i metalli sono meravigliosi. Per saperne di più sul sito web della Settimana Nazionale della Chimica.