A fémes jelleg

Ebben a videóban arról lesz szó, hogy valójában mi is jelent a fém, illetve a fémes jelleg. Gondoljunk csak azokra a fémekre, amelyekkel mindennap találkozhatunk, és azokra a tulajdonságokra, amelyeket a fémekkel társítunk. Mindenkinek beugrik pár elem, ami köztudottan fém, és fémesnek nevezünk, mint például a vas, a nikkel, a réz, az ezüst, az arany, vagy az alumínium. Nekem legalábbis ezek ugranak be elsőként. Ezeket már láttam, és mindegyik fémesnek tűnt. De azt is gondoljuk végig, hogy mi a közös bennük, és a periódusos rendszer sok más elemében, ami fémessé teszi őket. Mit társítunk a fémes jelleghez? Az egyik a fénylő megjelenés. Ezek az anyagok rendszerint fényesek. Csillognak a fényben. A színük nem matt, hanem szó szerint fémesen csillognak. Erre külön szó is van: fémfényűnek mondjuk őket. Azt is szoktuk említeni, hogy többnyire nagy a sűrűségük. Ha fogok egy darab fémet, és a vízbe dobom, várhatóan elsüllyed, nem lebeg a víz felszínén. Az olvadáspontjukat nagyon magasnak gondoljuk, és szobahőmérsékleten szilárdak. Látni fogjuk, hogy ez minden fémre igaz, az egyetlen kivétel a higany. Amely fényes ugyan, de szobahőmérsékleten folyékony. A fémekhez társítható következő tulajdonság az, hogy eszközök készíthetők belőlük. Sokféleképpen hajlíthatók és formázhatók. Gondoljunk az alufóliára. Meghajlítható, nem törik el, különféle formákra alakítható. A vashoz hasonló anyagok esetében ehhez nagyobb erő kell, de ezek is hajlíthatók, megmunkálhatók, az arany, az ezüst és a réz pedig kifejezetten alkalmas arra, hogy megolvasztva ékszereket készítsenek belőlük. Erőhatásra inkább hajlanak, mint törnek. Tehát írjuk ide: megmunkálhatók. A következő fémes tulajdonság, hogy jól vezetik az elektromos áramot. Elektromos vezetőképesség. Egészen biztosan találunk fémet, ha felnyitunk valami elektronikus holmit. Vezetékeket láthatunk, amelyek valószínűleg rézből vannak, más alkatrészek anyaga lehet egyéb fém, például arany vagy ezüst, vagy bármi más. Most, hogy megvan néhány tulajdonság, amelyeket a fémekhez társítunk, lássuk, mi zajlik atomi szinten, ami ezeknek az elemeknek ilyen tulajdonságokat kölcsönöz. Ennek végiggondolásához gondoljunk egy kicsit a rézre. Képzeljünk el egy réztömböt, atomi szinten. Legyen ez itt a rézatom magja, körülötte egy elektronokból álló tenger. Egy egész tenger elektronokból. Illetve mégsem. Ezek még csak a saját elektronjai az atompályákon. Mindjárt fogunk beszélni az elektrontengerről, de ez még csak az elektronfelhő, így akartam mondani. Ez tehát az elektronfelhő. Az elektronok ebben a felhőben mozognak. Lényegében ez egy valószínűségi eloszlás. Meghatározott valószínűséggel fordulhatnak elő a felhő bármely pontjában. Képzeljünk el egy szilárd réztömböt. Sok-sok ilyen szerkezetből állna, amelyek együttesen alkotják a szilárd fémtömböt. A fémek megmunkálhatósága, elektromos vezetőképessége, (ami az elektronok mozgásán alapul) azon alapul, hogy nagyon szívesen megosztják egymással az elektronjaikat. Az elektronok megosztását képzeljük úgy, hogy ez itt az egyik rézatom, az egy másik, vegyük úgy, hogy egyes elektronjaik közössé válnak, és ez teszi lehetővé az elektromos vezetést vagyis az elektronok áramlását. Amennyiben ezek az elektronok lazán vannak kötve, és potenciálkülönbséget, azaz feszültséget alkalmazunk, nevezzük ezt most potenciálkülönbségnek, ez az oldal tehát negatívabb, a másik pozitívabb, ekkor az elektronok igyekeznek távolodni a negatív töltéstől, és közeledni a pozitív felé. Ha viszonylag lazán kötődnek, akkor átjuthatnak az egyik felhőből a másikba. Végül olyasmi alakul ki, amit gyakran elektrontengernek nevezünk. Hadd írjam le, Az elektrontenger vezetővé teszi az anyagot. Ezért a vezetékek sokszor készülnek rézből. Az elektrontenger következménye a megmunkálhatóság is. Ha ezen az oldalon nagy nyomást fejtenénk ki ebbe az irányba a másik oldalon pedig az ellenkező irányban, egy rugalmatlan test megrepedne, és eltörne, itt, ezen a helyen. Az elektrontenger azonban alakíthatóvá teszi az anyagot. Ez a fele kicsit lefelé hajlana, a másik kicsit felfelé, de a fémes kötés miatt nem törne el. Tudva, hogy a fémes jelleget az okozza, hogy ezek az atomok szívesen megosztják egymással az elektronjaikat, és elektrontengert alakítanak ki, javaslom, hogy állítsd meg a videót, és gondold át, hogy a periódusos rendszerben mely elemekre lehet jellemző ez a fajta viselkedés, az elektronok megosztása. Ez lényegében ugyanaz az elv, mint az ionizációs energia és az elektronegativitás esetében. Tehát állítsd meg a videót. Remélem, hogy tényleg megpróbáltad. Tehát mely elemek hajlamosak leginkább megosztani az elektronokat? Korábban láttuk, hogy a bal oldalon a periódusos rendszerben, például az első csoportban az atomoknak csak egy vegyértekelektronja van. Csak nagyon nehezen szerezhetnének elég elektront a külső héjuk telítéséhez. Ha megszabadulnak ettől az egyetlen vegyértékelektrontól, stabilisabb állapotba kerülhetnek. Nagyon hajlamosak az elektronleadásra. Ezeknek viszont... például a halogénatomoknak, csupán egyetlen elektronjuk hiányzik a külső héjuk telítéséhez. Ezek önzőek. Ragaszkodnak az elektronjaikhoz. Nagy az elektronegativitásuk. A nemesgázok ebből kimaradnak. Senkivel sem óhajtanak elektronokat megosztani. Nagyon stabil állapotban vannak. Arról is beszéltünk, hogy egy csoportban lefelé haladva az atomok egyre nagyobbak és nagyobbak. A külső, az 55. elektron a céziumatomban sokkal lazábban van kötve, mivel távolabb helyezkedik el, mint mondjuk, a lítium 3. elektronja. Ahogy láttuk tehát, a bal alsó sarok elemeit nagyon kicsi ionizációs energia jellemzi, nem sok energia szükséges ahhoz, hogy eltávolítsuk egyik elektronjukat. Ezek hajlamosak leginkább megosztani az elektronokat, így ezek fémes jellege a legerősebb. Erős a fémes jellegük. A jobb felső sarok elemei éppen ellenkezőek. Nagyon kevéssé hajlandóak megosztani az elektronokat. Nagyon nagy az elektronegativitásuk. Nagyon nagy az ionizációs energiájuk. A fémes jellegük gyenge. Most valószínűleg sokak fejében megfordul néhány kérdés. Olyan elemekkel kezdtünk, amelyeket a mindennapokban a fémek közé sorolunk, de azt is mondom, hogy itt ezek az elemek még erősebben fémes jellegűek. De mi a helyzet az olyanokkal, mint a kalcium? Erre gondolva nekem és az emberek többségének valamilyen krétaszerű dolog jut eszébe, krétaszerű, fehér, törékeny anyag, nem nagyon alakítható, nem túl fényes, nem jó vezető. Az előbbiek alapján erősen fémes jellegűnek kellene lennie, olyannak, mint az alumínium. Emlékeznünk kell arra, hogy amit látunk, az nem tiszta kalcium. Az a krétaszerű anyag kalcium-karbonát. A tiszta kalcium, mint ezen a képen is látható, valójában fényes. Rendelkezik minden fémes tulajdonsággal. Ezek az elemek itt mind erősen fémes jellegűek. ezek pedig pedig nagyon kevéssé fémesek. Ebből valószínűleg könnyű megérteni, hogy a periódusos rendszer elemeinek zöme miért fémes jellegű. Ha az alumínium fém, és ha ezek az elemek itt mind még fémesebb jellegűek, akkor ezek biztosan mind fémek, és ez valóban így is van. Az s mező, a d mező és az f mező elemei mind fémek. A p mező jó része szintén fém, más részüket pedig félfémeknek nevezzük. A periódusos rendszernek csak ebben a szegletében nincsenek fémek. Ez logikusnak tűnik. A nemesgázok mind gázok, Nem túl reakcióképesek, nem létesítenek sem kötéseket, sem bármilyen szerkezetet, ami megalapozná ezeket a tulajdonságokat. A többi, még a szén sem, még kristályos formában sem vezeti jól az elektromos áramot. Nem nagyon lehet megmunkálni sem. Gondoljunk csak például a gyémántra, vagy... a gyémánt erre a legjobb példa. Remélhetőleg mindezek alapján érthetővé vált a fémes jelleg, és a tendenciák a periódusos rendszerben. Erős fémes jelleg, amely a jobb felső sarok felé haladva egyre csökken.