wat maakt Metalen zo geweldig?
alles wat glittert
metalen zoals koper, platina, zilver en goud zijn glanzend en glitter wanneer gepolijst. Dit kenmerk heeft een naam: luster. Glans is een mineralogische term die wordt gebruikt om de manier te beschrijven waarop licht in wisselwerking staat met het oppervlak. Het impliceert ook glans, glans of schittering. Je hebt misschien gemerkt dat transitie-metaal-bevattende verbindingen (waarin het metaal is geïoniseerd en zich dus gedraagt als een ionische vaste stof) felgekleurd zijn; helder-blauwe CuSO4 , diep-paars KMnO4, of levendig-groene Cr2O3. Kleur in de transitie metalen is het resultaat van elektronische overgangen tussen de D-niveau orbitalen. Licht dat de verbinding raakt veroorzaakt een opwinding in de elektronen, wat resulteert in de elektronen die naar hogere energietoestanden springen. Als de elektronen ontspannen, hebben de fotonen die worden vrijgegeven golflengte binnen het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum. Bijvoorbeeld, verbindingen gemaakt met vanadium kan paarsachtig (+2), groenachtig (+3), blauwachtig (+4), en geelachtig (+5) afhankelijk van de specifieke oxidatietoestand van vanadium. (Vanadium ’s naam komt van “Vanadis”, een van de namen voor de Noorse godin van de schoonheid, naar de felgekleurde verbindingen van het element.)
in niet-geïoniseerde metalen zijn moleculaire orbitalen in continue beweging op het metaaloppervlak. Deze vloeibaarheid van metaalelektronen betekent dat de moleculaire orbitalen variabele, kleine gaten hebben die constant licht uitspuwen over een reeks golflengten, waardoor ze een witte glans krijgen. Koper ziet er rood uit omdat het bij voorkeur licht absorbeert in het blauwe uiteinde van het spectrum en het in het rood uitzendt. Extra relativistische effecten maken goud geel lijken.
zilver is het meest reflecterende element. Een dunne laag op glas (gecombineerd met een beschermende coating om aanslag te voorkomen) wordt gebruikt om alle soorten spiegels te maken, van goedkope handspiegels tot de zeer nauwkeurige spiegels van ruimtetelescopen.
op dezelfde manier ontstaat magnetisme door de beweging van de elektronen in het materiaal. De metalen ijzer, kobalt en nikkel (alle magnetische) hebben ongepaarde elektronen die zo kunnen worden georiënteerd dat ze draaien in uitlijning met elkaar vormen van een dipool, die het magnetische gedrag produceert. Zeldzame aardmetalen hebben nog meer magnetisch gedrag, omdat ze tot 14 F-orbitale elektronen kunnen hebben (in tegenstelling tot de 10 D-orbitale elektronen van overgangsmetalen). Sommige zelfs uit te breiden in de aanwezigheid van een magnetisch veld, vormen de basis voor elektronische Luidsprekers en zoemers.
metalen reageren
alleen omdat metalen echt flexibel zijn, betekent niet dat ze niet reactief zijn. Elementen aan de linkerkant van het periodiek systeem geven de voorkeur aan het opgeven van hun elektronen, om ionverbindingen te vormen. Zuiver lithium, natrium, kalium en andere groep 1 metalen zijn zo reactief ze worden opgeslagen uit de buurt van lucht of water. Maar hun ionen maken een groot deel uit van de elektrolyten die onze zenuwen nodig hebben om elektrische signalen door te geven.
aluminium is ook reactief, zij het minder heftig dan Groep 1-elementen. Maar het oxideert zo snel dat het onbekend was als een element vanaf ongeveer 500 v. Chr. tot de vroege jaren 1800, ook al is het het meest voorkomende metalen element in de aardkorst. Zodra het lichtgewicht, stevige, gemakkelijk te legeren metaal werd blootgelegd, werd het meer gewaardeerd dan platina, letterlijk! Napoleon III serveerde staatsdiners met aluminium borden en bestek. Het werd ook gebruikt als Sieraden en bedekte het Washington Monument. De 1886 ontwikkeling van een elektrolyse-gebaseerde procedure door de Amerikaanse chemicus en uitvinder Charles Martin Hall en de Franse wetenschapper Paul Heroult (zelfstandig werkend) maakte uiteindelijk aluminium gemakkelijk te verkrijgen en devalueerde het.
geen twijfel dat metalen geweldig zijn. Lees meer op de website van de nationale Chemieweek.