Articles

Naučte se vše o vlastnostech kovů

  • Sdílet
  • Sdílet na Facebooku
  • Sdílet na Twitteru
  • Sdílet na Pinterestu
  • Sdílet e-mailem
  • Sdílet do Google Classroom

Pro většinu lidí, kov je jiné slovo pro železo, ocel nebo podobnou tvrdou, lesklou látku.

Ale odpovídá tato definice skutečným vlastnostem kovů?

Ano… a ne.

Než si to vysvětlíme, měli byste vědět, že většina prvků v periodické tabulce jsou kovy.

Kovy se nacházejí uprostřed a na levé straně periodické tabulky. Dále je můžeme rozdělit na alkalické kovy, kovy alkalických zemin, přechodné kovy a bazické kovy.

Kovy Přírodovědná lekce

Vlastnosti kovů

Prvek je látka složená z jednoho druhu atomu; nelze ji rozdělit na jednodušší části. Například prvek helium (představte si horkovzdušné balóny) se skládá výhradně z atomů helia.

Prvky se obecně klasifikují jako kovy nebo nekovy (i když některé prvky mají vlastnosti obou; ty se nazývají metaloidy).

Tři vlastnosti kovů jsou:

  • Lesk:
  • Kujnost: Kovy se při řezání, škrábání nebo leštění lesknou: Kovy jsou pevné, ale kujné, což znamená, že je lze snadno ohýbat nebo tvarovat. Po staletí dokázali kováři tvarovat kovové předměty zahříváním kovu a bušením kladivem. Kdyby to zkusili s nekovy, materiál by se roztříštil! Většina kovů je také tvárná, což znamená, že z nich lze vytáhnout drát.
  • Vodivost: Kovy jsou vynikajícími vodiči elektřiny a tepla. Protože jsou také tvárné, jsou ideální pro elektrické vedení. (To si můžeš vyzkoušet na některých předmětech z domácnosti. Čti dál a dozvíš se, jak na to!)

Další vlastnosti kovů

Vysoký bod tání: Většina kovů má vysoký bod tání a všechny kromě rtuti jsou při pokojové teplotě v pevném stavu.

Sonorní:

Reaktivita: Kovy často vydávají při nárazu zvonivý zvuk.

Reaktivita: Některé kovy samy o sobě nebo s jinými prvky podléhají chemické změně (reakci) a uvolňují energii. Tyto kovy se nikdy nevyskytují v čisté formě a je obtížné je oddělit od minerálů, v nichž se nacházejí. Nejreaktivnějšími kovy jsou draslík a sodík. Prudce reagují se vzduchem a vodou; draslík se při styku s vodou vznítí!“

Ostatní kovy s jinými kovy nereagují vůbec. To znamená, že se mohou vyskytovat v čisté formě (příkladem je zlato a platina). Protože měď je relativně levná a má nízkou reaktivitu, hodí se k výrobě potrubí a elektroinstalace.

Pět skupin kovů:

Šlechtické kovy se vyskytují jako čisté kovy, protože nereagují a nespojují se s jinými prvky za vzniku sloučenin. Protože jsou nereaktivní, nepodléhají snadno korozi. Díky tomu jsou ideální pro výrobu šperků a mincí. Mezi ušlechtilé kovy patří měď, palladium, stříbro, platina a zlato.

Alkalické kovy jsou velmi reaktivní. Mají nízký bod tání a jsou dostatečně měkké, aby se daly krájet nožem. Draslík a sodík jsou dva alkalické kovy.

Kovy alkalických zemin se vyskytují ve sloučeninách s mnoha různými minerály. Jsou méně reaktivní než alkalické kovy a také tvrdší a mají vyšší teploty tání. Do této skupiny patří vápník, hořčík a baryum.

Kovy přechodných kovů jsou to, co si obvykle představíme, když pomyslíme na kovy. Jsou tvrdé a lesklé, pevné a snadno se tvarují. Používají se k mnoha průmyslovým účelům. Do této skupiny patří železo, zlato, stříbro, chrom, nikl a měď, z nichž některé jsou také ušlechtilými kovy.

Přechodné kovy jsou poměrně měkké a většina z nich se sama o sobě příliš nepoužívá. Velmi užitečnými se však stávají po přidání do jiných látek. Mezi chudé kovy patří hliník, gallium, cín, thallium, antimon a vizmut.

Slitiny: Slitiny

Vlastnosti těchto různých kovů lze kombinovat smícháním dvou nebo více z nich dohromady. Výsledná látka se nazývá slitina. Některé z našich nejužitečnějších stavebních materiálů jsou vlastně slitiny. Například ocel je směs železa a malého množství uhlíku a dalších prvků; kombinace, která je pevná a snadno použitelná. (Přidejte chrom a získáte nerezovou ocel. Podívejte se na své kuchyňské hrnce a pánve, kolik z nich je vyrobeno z nerezové oceli!“

Další slitiny, jako je mosaz (měď a zinek) a bronz (měď a cín), se snadno tvarují a jsou krásné na pohled. Bronz se také často používá při stavbě lodí, protože je odolný proti korozi mořskou vodou.

Titan je mnohem lehčí a méně hustý než ocel, ale stejně pevný; a přestože je těžší než hliník, je také dvakrát pevnější. Je také velmi odolný vůči korozi. Všechny tyto faktory z něj činí vynikající slitinový materiál. Slitiny titanu se používají v letadlech, lodích a kosmických lodích, ale také v barvách, jízdních kolech a dokonce i v přenosných počítačích!“

Zlato jako čistý kov je tak měkké, že se při výrobě šperků vždy mísí s jiným kovem (obvykle stříbrem, mědí nebo zinkem). Ryzost zlata se měří v karátech. Nejčistší, které lze ve špercích získat, je 24 karátů, což je přibližně 99,7 % ryzího zlata. Zlato lze také smíchat s jinými kovy, aby se změnila jeho barva; bílé zlato, které je oblíbené pro výrobu šperků, je slitinou zlata a platiny nebo palladia.

Kov z rudy

Ruda je hornina nebo minerál, ze kterého lze získat cennou látku – obvykle kov. Mezi běžné rudy patří galenit (olověná ruda), bornit a malachit (měď), cinabar (rtuť) a bauxit (hliník). Nejběžnějšími železnými rudami jsou magnetit a hematit (rezavě zbarvený minerál tvořený železem a kyslíkem), které oba obsahují přibližně 70 % železa.

Existuje několik postupů rafinace železa z rudy. Starší postup spočívá ve spalování železné rudy pomocí dřevěného uhlí (uhlí) a kyslíku dodávaného měchy. Uhlík a kyslík, včetně kyslíku v rudě, se spojí a vznikne železo. Železo se však nezahřeje natolik, aby se zcela roztavilo, a obsahuje křemičitany zbylé z rudy. Lze je zahřát a vytlouct, čímž vznikne kované železo.

Modernější proces využívá vysoké pece k zahřátí železné rudy, vápence a koksu (produkt z uhlí, nikoliv nealkoholický nápoj). Výsledné reakce oddělí železo od kyslíku v rudě. Toto „surové železo“ je třeba dále míchat, aby vzniklo kované železo. Lze ho použít i k dalšímu důležitému účelu: po zahřátí s uhlíkem a dalšími prvky se z něj stane pevnější kov zvaný ocel.

Vzhledem k tomu, o jaký proces se jedná, není překvapivé, že se železo začalo používat až kolem roku 1500 př. n. l.. Některé čisté kovy – zlato, stříbro a měď – se však používaly již dříve a předpokládá se, že slitinu bronzu objevili Sumerové kolem roku 3500 př. n. l.. Ale hliník, jeden z nejzásadnějších moderně používaných kovů, byl objeven až v roce 1825 n. l. a běžně se používal až ve 20. století!“

Koroze: Viděli jste někdy kousek stříbra, který ztratil svůj lesk, nebo železo s načervenale zbarvenou rzí či dokonce s dírami způsobenými korozí? K tomu dochází, když kyslík (obvykle ze vzduchu) reaguje s kovem. Kovy s vyšší reaktivitou (například hořčík, hliník, železo, zinek a cín) jsou k tomuto druhu chemické destrukce neboli koroze mnohem náchylnější.

Při reakci kyslíku s kovem se na jeho povrchu vytvoří oxid. U některých kovů, například u hliníku, je to dobře. Oxid vytváří ochrannou vrstvu, která zabraňuje další korozi kovu.

Naopak železo a ocel mají vážné problémy, pokud nejsou ošetřeny tak, aby se zabránilo korozi. Červenavá vrstva oxidu, která vzniká na železe nebo oceli při reakci s kyslíkem, se nazývá rez. Vrstva rzi se neustále odlupuje a vystavuje další části kovu korozi, až je nakonec kov prožraný.

Jedním z běžných způsobů ochrany železa je jeho natření speciální barvou, která zabraňuje kyslíku reagovat s kovem pod barvou. Dalším způsobem je galvanizace: při tomto procesu se ocel pokrývá zinkem. Kyslík, molekuly vody a oxid uhličitý obsažené ve vzduchu reagují se zinkem a vytvářejí vrstvu uhličitanu zinečnatého, která chrání před korozí. Podívejte se kolem svého domu, na dvoře a v garáži na příklady koroze a také na galvanizaci a další způsoby ochrany kovu před korozí.

Technologie:

Jestliže budete 4. července sledovat ohňostroj, uvidíte nádherné kombinace barev a jisker.

Jak tato úžasná pyrotechnická show funguje? Stručná odpověď zní: chemie. Ta delší zahrnuje rekapitulaci vlastností kovů.

Jednou z klíčových složek petard, pozemních ohňostrojů a leteckých ohňostrojů (těch, které vybuchují na obloze) je černý prach, který vynalezli Číňané asi před 1000 lety. Je to směs dusičnanu draselného (solného petru), dřevěného uhlí a síry v poměru 75:15:10. Je to směs, která se skládá ze dvou složek. Černý prach se používá k odpalování antén a také způsobuje výbuchy potřebné pro speciální efekty, jako je hluk nebo barevné světlo.

V prskavkách se černý prach mísí s kovovými prášky a dalšími chemickými sloučeninami ve formě, která bude hořet pomalu, shora dolů. V jednoduchých ohňostrojných raketách je černý prach uzavřen v trubičce kolem rozněcovače. Při zapálení vytvoří prášek sílu, která má za následek stejnou a opačnou reakci, odstrčí rachejtli od země a pak způsobí, že sloučeniny v ní explodují ve vzduchu.

Složitější rachejtle jsou odpalovány z moždíře, trubice s černým práškem, který při zapálení způsobí vzletovou reakci. Zápalná šňůra ohňostroje se pak zapálí, když stoupá do vzduchu, a ve správný okamžik výbuch uvnitř šňůry způsobí výbuch jejích speciálních efektových náloží.

Zářivá, barevná část ohňostroje je způsobena „vybuzenými“ elektrony v atomech různých sloučenin kovů a solí. Tyto sloučeniny jsou v malých kuličkách zvaných hvězdičky, vyrobených z podobné sloučeniny, díky které funguje prskavka.

Kovy jako barviva

Různé kovy hoří různými barvami; například pokud se zapálí sloučenina mědi, její plamen bude mít modrozelenou barvu. Vápník hoří červeně a draslík hoří fialově. V ohňostrojích se kovy kombinují, aby vznikly různé barvy.

Při zahřívání hvězdných sloučenin uvnitř ohňostroje vyzařují excitované atomy světelnou energii. Toto světlo se dělí do dvou kategorií: inkandescence a luminiscence. Inkandescence je světlo vznikající v důsledku tepla: v ohňostrojích reaktivní kovy, jako je hliník a hořčík, způsobují výbuch velmi jasného světla, když se zahřejí – někdy při teplotách přes 5000 °C!“

Sloučeniny, které jsou méně reaktivní, se tolik nezahřívají, což má za následek slabší jiskření. Luminiscence naproti tomu vzniká z jiných zdrojů a může se objevit i při nízkých teplotách. Elektrony ve sloučenině absorbují energii, čímž se „excitují“. Elektrony však nemohou tuto vysokou hladinu udržet, takže přeskočí zpět na nižší hladinu a uvolní přitom světelnou energii (fotony).

Chlorid barnatý je chemická sloučenina, která dává ohňostrojům zelenou luminiscenční barvu, a chlorid měďnatý vytváří modrou barvu. Pro oba druhy světla je důležité použít čisté složky, protože stopy jiných sloučenin budou barvu zastírat.

Další čtení o kovech:

  • Socha z točícího se drátu
  • Chemické vědecké projekty
  • Fyzikální vědecké projekty
  • Obvodové vědecké projekty

.

Leave a Reply

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.