METALLS: HISTÒRIA, PROPIETATS, TIPUS, USOS, EXEMPLES - QUIMICA - 2026

Els metalls estan formats per un grup d'elements que se situen a la banda esquerra, amb l'excepció de el no metall hidrogen, de la taula periòdica. Els metalls constitueixen prop del 75% dels elements químics, pel que pot afirmar-se que gran part de la naturalesa és de caràcter metàl·lic.

Els metalls que l'home va processar inicialment en la prehistòria van ser els següents: l'or, la plata, el coure, l'estany, el plom i el ferro. Això es va deure al fet que es trobaven en estat natiu o la facilitat del seu processament per a realitzar objectes d'utilitat.

Elements metàl·lics en color blau. Metal·loides en verds i no metalls en marró

Sembla cosa de màgia que de munts de roques i minerals puguin extreure cossos llustrosos i platejats (amb certes importants i destacades excepcions). Tal és el cas de la bauxita i l'alumini, de les roques argiloses s'obtingui aquest metall reduït en làmines o papers platejats.

Els metalls són la carcassa de les indústries; seus cablejats, reactors, unitats, contenidors, totes d'alguna manera o altre es componen de metalls i els seus aliatges.

Amb els metalls es van fer les primeres monedes, armes, eines, armadures, per després emprar-se en les fabricacions de vehicles, bicicletes, vaixells, avions, ordinadors, entre altres objectes indispensables en la vida moderna.

història

Edat de l'Coure

Expansió de la metal·lúrgia - Font: Metallurgical diffusion.svg sota la llicència Creative Commons Reconeixement-CompartirIgual 4.0 Internacional

Al 9000 aC es van elaborar els primers objectes metàl·lics de coure forjat en el Proper Orient, quan l'home va descobrir que a l'martellejar el coure augmentava la seva fortalesa i resistència, fent-lo servir per a la fabricació de ganivets. Aquesta és l'Edat de l'Coure.

Es va descobrir que es podia obtenir coure mitjançant l'escalfament de minerals blaus, com la corvellita i la malaquita (4000-3000 aC).

El període calcolític és un lapse de temps que precedeix a l'Edat de Bronze, corresponent a 5000-3000 aC L'home va començar a experimentar amb la fusió i fosa de el coure, per obtenir així coure forjat a partir d'òxid de coure.

Edat de l'Bronze (3000-1500 aC)

Materials de l'Edat de bronze - Font: Gaguilella sota la llicència Creative Commons Reconeixement-CompartirIgual 4.0 Internacional.

L'home probablement en forma accidental va començar l'elaboració d'aliatges, inicialment de coure i arsènic, i després amb coure i estany per obtenir el bronze al Pròxim Orient.

Els articles de bronze, corresponents a aquesta època, tenien un 87% de coure, 11% d'estany i petites quantitats de ferro, arsènic, níquel, plom i antimoni.

Edat de l'ferro (700 aC)

L'home va utilitzar la seva experiència en la producció de coure forjat per a la producció de l'ferro forjat al Pròxim Orient. En aquest mateix període de temps es va produir la granulació de pols Etrusc, Itàlia.

La primera producció coneguda d'acer, un aliatge de ferro i carboni, es va manifestar en peces de l'metall en un lloc arqueològic d'Anatòlia (1800 aC)

Cap a l'any 1122 dC, en una data i lloc desconeguts, s'introdueix el ferro fos. L'any 1440 dC es produeix la Gran Campana de Beijing, Xina. Gairebé tres segles després, en 1709 dC, es produeix el ferro fos usant el coc com a material combustible.

En 1779 s'utilitza el ferro fos a Anglaterra com a material arquitectònic. En 1855, Henry Bessenir va usar el ferro colat com a matèria primera per a l'obtenció de l'acer suau. Els anglesos Clark i Wood (1872) patenten un aliatge, considerada actualment com acer inoxidable.

Propietats físiques dels metalls

El bronze d'aquestes campanes antigues demostra la utilitat dels metalls per a fins ornamentals o religiosos. Font: Pxhere.

Entre algunes propietats físiques dels metalls tenim:

-Els metalls són d'aparença brillant i són capaços de reflectir la llum.

-En general, són bons conductors de l'electricitat i de la calor.

-Presenten punts de fusió i ebullició alts.

-Són mal·leables, és a dir, que poden ser martillado per produir làmines de baix gruix.

-Són dúctils, amb ells es poden fabricar filferros o fibres de molt poc diàmetre.

-Es presenten en estat sòlid, a excepció de l'mercuri que a temperatura ambient es troba en estat líquid, i el gal·li, el qual es fon amb només estrènyer entre les mans. A la següent imatge es pot observar un recipient de mercuri:

-Són cossos opacs, les làmines primes no són travessades per la llum.

-Presenten una gran duresa, llevat de el sodi i el potassi que poden ser tallats per un ganivet.

-Poseen una densitat alta, sent el osmi i el iridi els de major densitat, i el liti el de menor densitat.

Propietats químiques dels metalls

Entre algunes de les propietats químiques dels metalls tenim:

-Tienden a perdre electrons i formar cations metàl·lics, M ^{n +}, on n indica el seu nombre d'oxidació, el qual només per a metalls alcalins i alcalinoterris coincideix amb el seu número de valència.

-Els seus electronegativitats són baixes.

-Es corroeixen i experimenten dany per oxidació.

Formen òxids bàsics a l'reaccionar amb l'oxigen. Aquests òxids a l'combinar-se amb l'aigua formen hidròxids metàl·lics. Els òxids metàl·lics reaccionen amb els àcids per formar sals i aigua.

-Són bons agents reductors, ja que cedeixen els seus electrons.

Tipus de metalls

Els metalls es classifiquen en els següents: alcalins, alcalins-terris, posttransicionals, transicionals i les anomenades terres rares.

metalls alcalins

No solen trobar-se lliures a la natura perquè s'oxiden fàcilment. Tenen un suborbital s ¹ en la seva capa orbital externa, pel que tenen un estat d'oxidació +1. Són metalls que reaccionen exotèrmicament amb l'aigua i són fortament reductors.

Metalls alcalinoterris

Són metalls mal·leables i dúctils. Els àtoms dels elements d'aquest grup tenen una configuració s ², pel que poden cedir dos electrons i el seu estat d'oxidació és +2. A excepció de el beril·li, són oxidables per exposició a l'aire.

metalls posttransicionals

Són metalls de l'anomenat bloc p, situat entre els metalls de transició i els metal·loides en la taula periòdica.

Els elements de el grup 3 tenen els estats d'oxidació +1 i +3 com els més comuns, tot i que l'alumini només presenta l'estat d'oxidació +3. També forma part dels metalls posttransicionals alguns ubicats en els grups 14 i 15.

Metalls de transició d

Formen un grup que es troben entre els elements formadors de bases i els formadors d'àcids. Els orbitals atòmics dif estan incomplets i s'estan omplint. Encara que el terme de metalls de transició es refereix als metalls de transició d.

Els metalls de transició presenten més d'un estat d'oxidació. Tenen punts de fusió i ebullició més alts que altres grups de metalls. Els metalls de transició és un grup de metalls molt heterogeni que comprèn, entre d'altres, el ferro, el crom, la plata, etc.

terres rares

Mineral de terres rares

Aquest grup de metalls està conformat pels elements escandi i itri i els elements de la sèrie dels lantànids i actínids. El terme 'terres rares' es refereix al fet que no es troben a la natura en estats purs i són atacables per àcids.

usos

metalls alcalins

El liti es fa servir com a mitjà de transferència de calor en alguns reactors nuclears. S'empra en algunes piles seques i acumuladors de poc pes. El clorur i el bromur de liti són compostos higroscòpics que s'usen en processos industrials d'assecatge i en aire condicionat.

El sodi s'utilitza en la metal·lúrgia de metalls, com ara el titani i el zirconi. S'empra en l'enllumenat públic en els llums d'arc de sodi. El clorur de sodi (NaCl) s'empra com saboritzant d'aliments i per a la preservació de la carn.

metalls alcalinoterris

El magnesi s'emprava en la fotografia com a llum de flaix i en focs artificials. El bari és component d'aliatges que s'usen en bugies per la facilitat d'l'element per emetre electrons. S'usen sals de bari per limitar el dany ocasionat pels raigs X en les plaques de l'tracte gastrointestinal.

El calci es fa servir per eliminar impureses dissoltes en metalls fosos i en l'eliminació de gasos residuals en tubs de buit. Forma part de l'guix, material usat en construcció i en el tractament de fractures òssies.

metalls posttransicionals

L'alumini a causa que és un metall lleuger s'usa en la construcció d'avions i embarcacions. També s'empra en l'elaboració de nombrosos estris de cuina. S'empra com a matèria primera en la fabricació de desodorants que limiten la sudoració.

El gal · li s'utilitza en transistors i termòmetres per a altes temperatures. L'isòtop ⁶⁷ Ga s'usa en medicina en el tractament d'alguns melanomes. El plom s'utilitza en la construcció de bateries i en la protecció contra radiacions ionitzants.

metalls transicionals

El coure és utilitzat en les canonades de subministrament d'aigua, en els refrigeradors i sistemes d'aire condicionat. També s'usa com a part de l'mecanisme de dissipació de calor dels ordinadors. S'usa en la conducció del corrent elèctric, en electroimants i en la coloració de vidres.

El níquel s'utilitza en l'elaboració de l'acer inoxidable, així com de cordes de guitarra i bateries recarregables. També és usat en galvanoplàstia en la protecció de metalls. És utilitzat en aliatges que es troben en parts de vehicles, com vàlvules, rodaments i frens.

El níquel ha estat usat, des de fa molt temps en l'elaboració de monedes.

El zinc s'usa en la protecció metalls contra la corrosió, en la producció de l'llautó. L'òxid de zinc i el sulfat de zinc es fan servir en la fabricació de planxes utilitzades en teulades, canalons i baixants.

El crom s'utilitza en la protecció contra la corrosió de metalls i els subministra brillantor. S'empra com a catalitzador en la reacció de síntesi de l'amoníac (NH ₃). L'òxid de crom s'utilitza en la protecció de la fusta.

terres rares

El escandi s'usa en aliatges amb alumini per a components aeroespacials. És un additiu en llums de vapor de mercuri.

El lantani s'empra en vidres d'alt índex de refracció i resistents a l'àlcalis. A més, s'empra en la fabricació de lents de càmeres i com a catalitzador de craqueig catalític de fluids per a refineries de petroli.

El ceri s'utilitza com a agent oxidant químic. Addicionalment, s'empra per al subministrament d'una coloració groga en vidre i ceràmica, així com a catalitzador per a forns autonetejables.

Exemples d'elements metàl·lics

alcalins

Sodi (Na), potassi (K), cesi (Cs), liti (Li) i rubidi (Ru).

Alcalins-terris

Beril·li (Be), magnesi (Mg), calci (Ca), estronci (Sr), bari (Ba) i ràdio (Ra).

posttransicionals

Alumini (A l'), gal·li (Ga), Indi (In), tal·li (Tl), estany (Sn) i plom (Pb).

transicionals

Titani (Ti), vanadi (V), crom (Cr), manganès (Mn), ferro (Fe), cobalt (Co), Níquel (Ni), coure (Cu), zinc (Zn), zirconi (Zr), niobi (Nb), molibdè (Mo), pal·ladi (Pd), plata (Ag), wolframi (W), reni (Re), osmi (Us), iridi (Anar), Platí (Pt), or (Au) i mercuri (Hg).

terres rares

Escandi (Sc), itri (I), lantà (La), ceri (Ce), praseodimi (Pr), neodimi (Nd), samari (Sm), europi (Eu), gadolini (Gd), holmi (Ho), erbi (Er), tuli (Tm), iterbi (Yb) i luteci (Lu).

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 octubre 2019). Metals Versus Nonmetals. Recuperat de: thoughtco.com
4. Metals And Their Properties- Physical and Chemical.. Recuperat de: csun.edu
5. Jonathan Maes. (2019). 18 Different Types of Metall (Facts and Uses). Recuperat de: makeitfrommetal.com