Vad gör metaller så fantastiska?

allt som glittrar

metaller som koppar, platina, silver och guld är glänsande och glitter när de poleras. Denna egenskap har ett namn: glans. Lyster är en mineralogisk term som används för att beskriva hur ljuset interagerar med ytan. Det innebär också utstrålning, glans eller glans. Du kanske har märkt att övergångsmetallhaltiga föreningar (där metallen joniseras och därmed beter sig som ett joniskt fast ämne) är färgglada; ljusblå CuSO4 , djuplila KMnO4 eller levande grön Cr2O3. Färg i övergångsmetallerna är resultatet av elektroniska övergångar mellan orbitalerna på D-nivå. Ljus som träffar föreningen orsakar en excitation i elektronerna, vilket resulterar i att elektronerna hoppar till högre energitillstånd. När elektronerna slappnar av har fotonerna som släpps våglängd inom den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet. Till exempel kan föreningar gjorda med vanadin vara purpurfärgade (+2), grönaktiga (+3), blåaktiga (+4) och gulaktiga (+5) beroende på det specifika oxidationstillståndet för vanadin. (Vanadins namn kommer från” Vanadis”, ett av namnen på den nordiska gudinnan av skönhet, efter elementets färgglada föreningar.)

I icke-joniserade metaller är molekylära orbitaler i sammanhängande rörelse på metallytan. Denna fluiditet av metallelektroner innebär att de molekylära orbitalerna har variabla, små luckor som ständigt spottar ljus tillbaka över ett våglängdsområde, vilket ger dem en vit glans. Koppar ser rött ut eftersom det råkar företrädesvis absorbera ljus i den blå änden av spektrumet och avge det i rött. Ytterligare relativistiska effekter gör att guld verkar gult.

Silver är det mest reflekterande elementet. Ett tunt lager på glas (kombinerat med en skyddande beläggning för att förhindra att det smälter) används för att göra alla typer av speglar, från billiga handspeglar till rymdteleskops hög precisionsspeglar.

på samma sätt är magnetism resultatet av elektronernas rörelse i materialet. Metallerna järn, kobolt och nickel (alla magnetiska) har oparade elektroner som kan orienteras så att de snurrar i linje med varandra och bildar en dipol, vilket ger det magnetiska beteendet. Sällsynta jordartsmetaller har ännu mer magnetiskt beteende, eftersom de kan ha upp till 14 F-orbitala elektroner (i motsats till övergångsmetallernas 10 d-orbitala elektroner). Vissa expanderar även i närvaro av ett magnetfält, som ligger till grund för elektroniska högtalare och buzzers.

metaller reagerar

bara för att metaller är väldigt flexibla betyder inte att de inte är reaktiva. Element på vänster sida av det periodiska bordet föredrar att ge upp sina elektroner för att bilda joniska föreningar. Rent litium, natrium, kalium och andra grupp 1-metaller är så reaktiva att de lagras bort från luft eller vatten. Men deras joner utgör en stor del av elektrolyterna som våra nerver behöver för att överföra elektriska signaler.

aluminium är också reaktivt, om än mindre våldsamt än Grupp 1-element. Men det oxiderar så snabbt att det var okänt som ett element från omkring 500 FVT fram till början av 1800-talet, även om det är det vanligaste metallelementet i jordskorpan. När den lätta, robusta, lättlegerade metallen upptäcktes, värderades den mer än platina, bokstavligen! Napoleon III serverade Statliga middagar med aluminiumplattor och bestick. Det användes också som smycken och täckte Washington Monument. 1886-utvecklingen av ett elektrolysbaserat förfarande av den amerikanska kemisten och uppfinnaren Charles Martin Hall och den franska forskaren Paul Heroult (arbetar självständigt) gjorde slutligen aluminium lätt att få och därmed devalvera det.

ingen tvekan om att metaller är fantastiska. Läs mer på National Chemistry Week webbplats.