Metallischer Charakter der Elemente: Eigenschaften

Der metallische Charakter der Elemente des Periodensystems bezieht sich auf alle chemischen und physikalischen Variablen, die Metalle definieren oder von anderen Naturstoffen unterscheiden. Sie sind im Allgemeinen helle, dichte, harte Feststoffe mit hohen thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten, formbar und duktil.

Nicht alle Metalle weisen jedoch solche Eigenschaften auf; Im Falle von Quecksilber handelt es sich beispielsweise um eine hellschwarze Flüssigkeit. Diese Variablen hängen auch von den Bedingungen des Drucks und der Temperatur an Land ab. Beispielsweise kann sich Wasserstoff, der anscheinend nicht metallisch ist, unter extremen Bedingungen physikalisch wie ein Metall verhalten.

Diese Bedingungen können sein: unter abgrundtiefen Drücken oder sehr kalten Temperaturen, die im absoluten Nullbereich liegen. Um zu definieren, ob ein Element metallisch ist oder nicht, müssen verborgene Muster in den Augen des Betrachters betrachtet werden: die atomaren Muster.

Diese unterscheiden mit größerer Präzision und Zuverlässigkeit, welche der metallischen Elemente und selbst welches Element metallischer ist als ein anderes.

Auf diese Weise beruht der wahre metallische Charakter einer Goldmünze mehr auf den Eigenschaften ihrer Atome als auf denen, die durch ihre goldene Masse bestimmt werden, und dennoch hängen beide eng zusammen.

Welche der Münzen ist metallischer: ein Gold, ein Kupfer oder ein Platin? Die Antwort ist Platin und die Erklärung liegt in seinen Atomen.

Wie variiert der metallische Charakter der Elemente im Periodensystem?

Im oberen Bild haben wir die periodischen Eigenschaften der Elemente. Die Zeilen entsprechen den Perioden und die Spalten entsprechen den Gruppen.

Der metallische Charakter nimmt von links nach rechts ab und in entgegengesetzter Richtung zu. Ebenso nimmt sie von oben nach unten zu und mit den Perioden zu den Gruppenleitern ab. Der diagonale blaue Pfeil auf dem Tisch zeigt das oben erwähnte an.

Auf diese Weise haben die Elemente, die sich in der Nähe der Richtung befinden, in die der Pfeil zeigt, einen größeren metallischen Charakter als die Elemente, die sich in der entgegengesetzten Richtung befinden (die gelben Blöcke).

Zusätzlich entsprechen die anderen Pfeile anderen periodischen Eigenschaften, die definieren, in welche Richtung sie zunehmen oder abnehmen, wenn das Element "metallisiert" wird. Zum Beispiel sind die Elemente der gelben Blöcke, obwohl sie einen geringen metallischen Charakter haben, elektronisch affin und ionisierend.

Bei Atomradios ist das Element umso metallischer, je größer sie sind. Dies wird durch den blauen Pfeil angezeigt.

Eigenschaften von metallischen Zeichenelementen

Im Periodensystem wird beobachtet, dass Metalle große Atomradien, niedrige Ionisierungsenergien, niedrige elektronische Affinitäten und niedrige Elektronegativitäten aufweisen. Wie kann man sich all diese Eigenschaften merken?

Der Punkt, an dem sie fließen, ist die Reaktivität (Elektropositivität), die die Metalle definiert, die oxidiert werden; Das heißt, sie verlieren leicht Elektronen.

Wenn sie Elektronen verlieren, bilden die Metalle Kationen (M +). Daher bilden die Elemente mit größerem Metallcharakter leichter Kationen als solche mit geringerem Metallcharakter.

Ein Beispiel für das Obige ist die Berücksichtigung der Reaktivität der Elemente der Gruppe 2, der Erdalkalimetalle. Beryllium ist weniger metallisch als Magnesium, und dies ist wiederum weniger metallisch als Calcium.

So weiter, bis Sie zum Bariummetall kommen, dem reaktivsten der Gruppe (nach dem radioaktiven Element).

Wie beeinflusst der Atomradius die Reaktivität von Metallen?

Wenn der Atomradius zunimmt, sind die Valenzelektronen weiter vom Kern entfernt, sodass sie mit weniger Kraft im Atom zurückgehalten werden.

Wenn jedoch eine Periode auf die rechte Seite des Periodensystems verschoben wird, fügt der Kern seinem jetzt positiveren Körper Protonen hinzu, die die Valenzelektronen stärker anziehen und die Größe des Atomradius verringern. Dies führt zu einer Abnahme des metallischen Charakters.

So neigt ein sehr kleines Atom mit einem sehr positiven Kern dazu, Elektronen zu gewinnen, anstatt sie zu verlieren (nichtmetallische Elemente), und diejenigen, die Elektronen sowohl gewinnen als auch verlieren können, werden als Metalloide betrachtet. Bor, Silizium, Germanium und Arsen sind einige dieser Metalloide.

Andererseits vergrößert sich der Atomradius auch, wenn für andere Orbitale neue Energie verfügbar ist, was beim Abstieg in einer Gruppe auftritt.

Aus diesem Grund werden die Radien beim Abstieg in das Periodensystem voluminös und der Kern kann nicht mehr verhindern, dass andere Spezies die Elektronen aus seiner äußeren Schicht herausreißen.

Im Labor kann mit einem starken Oxidationsmittel - wie verdünnter Salpetersäure (HNO 3 ) - die Reaktivität von Metallen gegen Oxidation untersucht werden.

In gleicher Weise sind auch die Bildungsprozesse ihrer Metallhalogenide (zB NaCl) anschauliche Experimente zu dieser Reaktivität.

Element von größerem metallischem Charakter

Die Richtung des blauen Pfeils im Bild des Periodensystems führt zu den Elementen Francio und Cäsium. Das Francium ist metallischer als das Cäsium, aber im Gegensatz zu letzterem ist das Francium künstlich und radioaktiv. Aus diesem Grund nimmt Cäsium den Platz des natürlichen Elements mit größerem metallischem Charakter ein.

Tatsächlich ist eine der bekanntesten (und explosivsten) Reaktionen diejenige, die auftritt, wenn ein Stück (oder Tropfen) Cäsium mit Wasser in Kontakt kommt.

Die hohe Reaktivität von Cäsium, die sich auch in der Bildung von viel stabileren Verbindungen niederschlägt, ist für die plötzliche Freisetzung von Energie verantwortlich:

2Cs (s) + 2H 2 O → 2CsOH (aq) + H 2 (g)

Die chemische Gleichung erlaubt die Oxidation von Cäsium und die Reduktion von Wasserstoff von Wasser zu gasförmigem Wasserstoff.

Element mit kleinerem metallischem Charakter

Auf der gegenüberliegenden Diagonale in der rechten oberen Ecke des Periodensystems führt Fluor (F 2, oberes Bild) die Liste der nichtmetallischen Elemente an. Warum? Weil es das elektronegativste Element in der Natur und das mit der niedrigsten Ionisierungsenergie ist.

Mit anderen Worten, es reagiert mit allen Elementen des Periodensystems und bildet das Ion F- und nicht F +.

Es ist sehr unwahrscheinlich, dass Fluor bei einer chemischen Reaktion Elektronen verliert, ganz im Gegensatz zu Metallen. Aus diesem Grund ist es das Element mit dem geringsten metallischen Charakter.