მოიხედე ირგვლივ ერთი წამით… რამდენ მეტალის ნივთს ხედავ? ჩვეულებრივ, როდესაც ჩვენ ვფიქრობთ ლითონებზე, გვგონია ისეთ ნივთიერებებზე, რომლებიც მბზინავი და გამძლეა. თუმცა, ისინი ასევე გვხვდება ჩვენს საკვებში და ჩვენს სხეულში. მოდით გადავხედოთ მეცნიერებისთვის ცნობილი ლითონების სრულ ჩამონათვალს, გავიგოთ მათი ძირითადი თვისებები და გავარკვიოთ, რატომ არიან ისინი ასეთი განსაკუთრებული.
რა არის ლითონები?
ელექტრონებს, რომლებიც ადვილად კარგავენ ელექტრონებს, არიან მბზინავი (ამრეკლავი), ელასტიური (შეიძლება ჩამოყალიბდეს სხვა ფორმებად) და ითვლებიან სითბოს და ელექტროენერგიის კარგ გამტარებად, ეწოდება ლითონები. ისინი გადამწყვეტია ჩვენი ცხოვრების წესისთვის, რადგან ისინი არა მხოლოდ სტრუქტურებისა და ტექნოლოგიების ნაწილია, არამედ აუცილებელია თითქმის ყველა ნივთის წარმოებისთვის. ლითონი კი ადამიანის სხეულშია. მულტივიტამინის ინგრედიენტების ეტიკეტზე დათვალიერებისას ნახავთ ათეულობით ნაერთს, რომლებიც ჩამოთვლილია.
შეიძლება არ იცოდით, რომ ისეთი ელემენტები, როგორიცაა ნატრიუმი, კალციუმი, მაგნიუმი და თუთია აუცილებელიასიცოცხლეს და თუ ისინი ჩვენს სხეულში არ არიან, ჩვენს ჯანმრთელობას შეიძლება სერიოზული საფრთხე დაემუქროს. მაგალითად, კალციუმი აუცილებელია ჯანსაღი ძვლებისთვის, მაგნიუმი მეტაბოლიზმისთვის. თუთია აძლიერებს იმუნური სისტემის მუშაობას, ხოლო რკინა ეხმარება სისხლის უჯრედებს ჟანგბადის გადატანაში მთელ სხეულში. თუმცა, ლითონები ჩვენს სხეულში განსხვავდება კოვზის ან ფოლადის ხიდის ლითონისგან იმით, რომ მათ დაკარგეს ელექტრონები. მათ კათიონებს უწოდებენ.
მეტალებს ასევე გააჩნიათ ანტიბიოტიკური თვისებები, ამიტომ საზოგადოებრივი თავშეყრის ადგილებში სახელურები და სახელურები ხშირად ამ ელემენტებისგან მზადდება. ცნობილია, რომ მრავალი ხელსაწყო ვერცხლისგან მზადდება ბაქტერიების გამრავლების თავიდან ასაცილებლად. ხელოვნური სახსრები დამზადებულია ტიტანის შენადნობებისგან, რომელიც ხელს უშლის ინფექციას და აძლიერებს მიმღებს.
მეტალები პერიოდულ სისტემაში
დიმიტრი მენდელეევის პერიოდული სისტემის ყველა ელემენტი იყოფა ორ დიდ ჯგუფად: ლითონებად და არალითონებად. პირველი ყველაზე მრავალრიცხოვანია. ელემენტების უმეტესობა ლითონია (ლურჯი). ცხრილში არამეტალები ნაჩვენებია ყვითელ ფონზე. ასევე არსებობს ელემენტების ჯგუფი, რომლებიც კლასიფიცირდება როგორც მეტალოიდები (წითელი). ყველა ლითონი დაჯგუფებულია მაგიდის მარცხენა მხარეს. გაითვალისწინეთ, რომ წყალბადი დაჯგუფებულია მეტალებთან ზედა მარცხენა კუთხეში. ამის მიუხედავად, იგი ითვლება არამეტალად. თუმცა, ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ პლანეტა იუპიტერის ბირთვში შესაძლოა იყოს მეტალური წყალბადი.
მეტალის შეკვრა
ბევრი შესანიშნავი და სასარგებლო თვისებაელემენტი დაკავშირებულია იმასთან, თუ როგორ უკავშირდება მისი ატომები ერთმანეთს. ეს ქმნის გარკვეულ კავშირებს. ატომების მეტალის ურთიერთქმედება იწვევს მეტალის სტრუქტურების შექმნას. ამ ელემენტის ყოველი მაგალითი ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მანქანიდან ჯიბეში მონეტებამდე, მოიცავს ლითონის კავშირს.
ამ პროცესის დროს, ლითონის ატომები გარე ელექტრონებს თანაბრად უზიარებენ ერთმანეთს. ელექტრონები, რომლებიც მიედინება დადებითად დამუხტულ იონებს შორის, ადვილად გადასცემენ სითბოს და ელექტროენერგიას, რაც ამ ელემენტებს სითბოსა და ელექტროენერგიის ასეთ კარგ გამტარებად აქცევს. ელექტრომომარაგებისთვის გამოიყენება სპილენძის მავთულები.
მეტალების რეაქციები
რეაქტიულობა ეხება ელემენტის მიდრეკილებას რეაგირების ქიმიკატებთან მის გარემოში. ის განსხვავებულია. ზოგიერთი ლითონი, როგორიცაა კალიუმი და ნატრიუმი (პერიოდული ცხრილის 1 და 2 სვეტებში), ადვილად რეაგირებს სხვადასხვა ქიმიკატებთან და იშვიათად გვხვდება მათი სუფთა, ელემენტარული ფორმით. ორივე ჩვეულებრივ არსებობს მხოლოდ ნაერთებში (დაკავშირებული ერთ ან რამდენიმე სხვა ელემენტთან) ან იონების სახით (მათი ელემენტარული ფორმის დამუხტული ვერსია).
სხვა მხრივ, არის სხვა ლითონებიც, მათ სამკაულსაც უწოდებენ. ოქრო, ვერცხლი და პლატინი არ არის ძალიან რეაქტიული და ჩვეულებრივ გვხვდება მათი სუფთა სახით. ეს ლითონები უფრო ადვილად კარგავენ ელექტრონებს, ვიდრე არამეტალები, მაგრამ არა ისე მარტივად, როგორც რეაქტიული ლითონები, როგორიცაა ნატრიუმი. შედარებით პლატინაარარეაქტიული და ძალიან მდგრადია ჟანგბადის რეაქციების მიმართ.
ელემენტის თვისებები
როდესაც დაწყებით სკოლაში ანბანი შეისწავლეთ, აღმოაჩინეთ, რომ ყველა ასოს აქვს თავისი უნიკალური თვისებები. მაგალითად, ზოგს სწორი ხაზები ჰქონდა, ზოგს მრუდი, ზოგს კი ორივე ტიპის ხაზი. იგივე შეიძლება ითქვას ელემენტებზეც. თითოეულ მათგანს აქვს ფიზიკური და ქიმიური თვისებების უნიკალური ნაკრები. ფიზიკური თვისებები არის გარკვეული ნივთიერებების თანდაყოლილი თვისებები. ბრწყინავს თუ არა, რამდენად კარგად ატარებს სითბოს და ელექტროენერგიას, რა ტემპერატურაზე დნება, რამდენად მკვრივია.
ქიმიური თვისებები მოიცავს იმ თვისებებს, რომლებიც შეინიშნება, როდესაც ისინი რეაგირებენ ჟანგბადის ზემოქმედებაზე, თუ იწვებიან (რამდენად რთული იქნება მათთვის ელექტრონების შენარჩუნება ქიმიური რეაქციის დროს). სხვადასხვა ელემენტებს შეუძლიათ საერთო თვისებების გაზიარება. მაგალითად, რკინა და სპილენძი ორივე ელემენტია, რომლებიც ელექტროენერგიას ატარებენ. თუმცა, მათ არ აქვთ იგივე თვისებები. მაგალითად, როდესაც რკინა ტენიან ჰაერს ექვემდებარება, ის ჟანგდება, მაგრამ როდესაც სპილენძი ექვემდებარება იმავე პირობებში, ის იძენს სპეციფიკურ მწვანე საფარს. ამიტომაც არის თავისუფლების ქანდაკება მწვანე და არა ჟანგიანი. დამზადებულია სპილენძისგან და არა რკინისგან).
ელემენტების ორგანიზაცია: ლითონები და არალითონები
ის ფაქტი, რომ ელემენტებს აქვთ საერთო და უნიკალური თვისებები, საშუალებას აძლევს მათ დალაგდეს ლამაზ, მოწესრიგებულ სქემაში, რომელიცპერიოდულ სისტემას უწოდებენ. ის აწყობს ელემენტებს მათი ატომური რიცხვისა და თვისებების მიხედვით. ასე რომ, პერიოდულ სისტემაში ვპოულობთ ერთად დაჯგუფებულ ელემენტებს, რომლებსაც აქვთ საერთო თვისებები. რკინა და სპილენძი ერთმანეთთან ახლოსაა, ორივე მეტალია. რკინა აღინიშნება სიმბოლოთი "Fe", ხოლო სპილენძი - სიმბოლო "Cu".
პერიოდული ცხრილის ელემენტების უმეტესობა ლითონია და ისინი ცხრილის მარცხენა მხარეს არიან. ისინი დაჯგუფებულია ერთად, რადგან მათ აქვთ გარკვეული ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. მაგალითად, ლითონები მკვრივი, მბზინავია, ისინი სითბოს და ელექტროენერგიის კარგი გამტარები არიან და ქიმიურ რეაქციებში ადვილად კარგავენ ელექტრონებს. ამის საპირისპიროდ, არალითონებს აქვთ საპირისპირო თვისებები. ისინი არ არიან მკვრივი, არ ატარებენ სითბოს და ელექტროენერგიას და მიდრეკილნი არიან მოიპოვონ ელექტრონები, ვიდრე აძლევენ მათ. როდესაც პერიოდულ სისტემას ვუყურებთ, ვხედავთ, რომ არალითონების უმეტესობა დაჯგუფებულია მარჯვნივ. ეს არის ელემენტები, როგორიცაა ჰელიუმი, ნახშირბადი, აზოტი და ჟანგბადი.
რა არის მძიმე ლითონები?
მეტალების სია საკმაოდ მრავალრიცხოვანია. ზოგიერთ მათგანს შეუძლია ორგანიზმში დაგროვება და ზიანის მიყენება, მაგალითად, ბუნებრივი სტრონციუმი (ფორმულა Sr), რომელიც კალციუმის ანალოგია, რადგან ის ნაყოფიერად დეპონირდება ძვლოვან ქსოვილში. რომელს ჰქვია მძიმე და რატომ? განვიხილოთ ოთხი მაგალითი: ტყვია, სპილენძი, ვერცხლისწყალი და დარიშხანი.
სად მდებარეობს ეს ელემენტები და როგორ მოქმედებს ისინი გარემოსა და ადამიანის ჯანმრთელობაზე? Მძიმელითონები არის მეტალის, ბუნებრივად წარმოქმნილი ნაერთები, რომლებსაც აქვთ ძალიან მაღალი სიმკვრივე სხვა ლითონებთან შედარებით - მინიმუმ ხუთჯერ მეტი წყლის სიმკვრივეზე. ისინი ტოქსიკურია ადამიანისთვის. მცირე დოზებმაც კი შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული შედეგები.
- წამყვანი. ეს არის მძიმე მეტალი, რომელიც ტოქსიკურია ადამიანებისთვის, განსაკუთრებით ბავშვებისთვის. ამ ნივთიერებით მოწამვლამ შეიძლება გამოიწვიოს ნევროლოგიური პრობლემები. მიუხედავად იმისა, რომ ოდესღაც ძალიან მიმზიდველი იყო მისი მოქნილობის, მაღალი სიმკვრივისა და მავნე გამოსხივების შთანთქმის უნარის გამო, ტყვია მრავალი გზით იქნა ამოღებული. დედამიწაზე ნაპოვნი ეს რბილი, ვერცხლისფერი ლითონი საშიშია ადამიანისთვის და დროთა განმავლობაში გროვდება სხეულში. ყველაზე ცუდი ისაა, რომ ვერ მოიშორებ. იქვე ზის, გროვდება და თანდათან წამლავს ორგანიზმს. ტყვია ტოქსიკურია ნერვული სისტემისთვის და შეიძლება გამოიწვიოს ბავშვებში ტვინის მძიმე დაზიანება. იგი ფართოდ გამოიყენებოდა 1800-იან წლებში მაკიაჟის შესაქმნელად და 1978 წლამდე გამოიყენებოდა თმის საღებავის ერთ-ერთ ინგრედიენტად. დღეს ტყვია ძირითადად გამოიყენება დიდ ბატარეებში, როგორც რენტგენის ფარი, ან როგორც რადიოაქტიური მასალის საიზოლაციო.
- სპილენძი. ეს არის მოწითალო ყავისფერი მძიმე მეტალი, რომელსაც მრავალი გამოყენება აქვს. სპილენძი ჯერ კიდევ ელექტროენერგიის და სითბოს ერთ-ერთი საუკეთესო გამტარია და ბევრი ელექტრული მავთული მზადდება ამ ლითონისგან და დაფარულია პლასტმასით.პერიოდული სისტემის ამ ელემენტისგან ასევე მზადდება მონეტები, ძირითადად მცირე ცვლილებით. სპილენძის მწვავე მოწამვლა იშვიათია, მაგრამ ტყვიის მსგავსად, ის შეიძლება დაგროვდეს ქსოვილებში, რაც საბოლოოდ იწვევს ტოქსიკურობას. ადამიანები, რომლებიც ექვემდებარებიან დიდი რაოდენობით სპილენძის ან სპილენძის მტვერს, ასევე რისკის ქვეშ არიან.
- მერკური. ეს ლითონი ტოქსიკურია ნებისმიერი ფორმით და შეიძლება შეიწოვოს კანმაც კი. მისი უნიკალურობა მდგომარეობს იმაში, რომ ის ოთახის ტემპერატურაზე თხევადია, მას ზოგჯერ „სწრაფ ვერცხლს“უწოდებენ. მისი დანახვა შესაძლებელია თერმომეტრში, რადგან, როგორც სითხე, შთანთქავს სითბოს, იცვლის მოცულობას ტემპერატურის უმცირესი სხვაობითაც კი. ეს საშუალებას აძლევს ვერცხლისწყალს აიწიოს ან დაეცეს შუშის მილში. ვინაიდან ეს ნივთიერება არის ძლიერი ნეიროტოქსინი, ბევრი კომპანია გადადის წითელი ფერის ალკოჰოლის თერმომეტრებზე.
- დარიშხანი. რომაული დროიდან ვიქტორიანულ ეპოქამდე დარიშხანი ითვლებოდა "შხამების მეფედ" და ასევე "მეფეთა შხამად". ისტორია გაჟღენთილია უთვალავი მაგალითებით, როგორც ჰონორარი, ისე უბრალო ადამიანები, რომლებიც მკვლელობდნენ პირადი მიზნებისთვის, დარიშხანის ნაერთების გამოყენებით, რომლებიც უსუნო, უფერო და უგემოვნო იყო. მიუხედავად ყველა უარყოფითი გავლენისა, ამ მეტალოიდს ასევე აქვს თავისი გამოყენება, თუნდაც მედიცინაში. მაგალითად, დარიშხანის ტრიოქსიდი არის ძალიან ეფექტური პრეპარატი, რომელიც გამოიყენება მწვავე პრომიელოციტური ლეიკემიის მქონე ადამიანების სამკურნალოდ.
რა არის ძვირფასი ლითონი?
ძვირფასი ლითონი არის მეტალი, რომელიცშეიძლება იყოს იშვიათი ან ძნელად მოსაპოვებელი და ეკონომიკურად ძალიან ღირებული. რა არის ძვირფასი ლითონების სია? სულ სამია:
- პლატინი. მიუხედავად ცეცხლგამძლეობისა, მას იყენებენ სამკაულებში, ელექტრონიკაში, ავტომობილებში, ქიმიურ პროცესებში და მედიცინაშიც კი.
- ოქრო. ეს ძვირფასი ლითონი გამოიყენება სამკაულებისა და ოქროს მონეტების დასამზადებლად. თუმცა, მას ბევრი სხვა გამოყენება აქვს. იგი გამოიყენება მედიცინაში, წარმოებაში და ლაბორატორიულ აღჭურვილობაში.
- ვერცხლი. ეს კეთილშობილი ლითონი მოვერცხლისფრო თეთრი ფერისაა და ძალიან ელასტიურია. მისი სუფთა სახით საკმაოდ მძიმეა, ტყვიაზე მსუბუქია, მაგრამ სპილენძზე მძიმე.
ლითონები: ტიპები და თვისებები
ელემენტების უმეტესობა შეიძლება ჩაითვალოს ლითონად. ისინი დაჯგუფებულია მაგიდის მარცხენა მხარეს შუაში. ლითონები არის ტუტე, ტუტე დედამიწა, გარდამავალი, ლანთანიდები და აქტინიდები.
მათ ყველას აქვს რამდენიმე საერთო, ეს არის:
- მყარი ოთახის ტემპერატურაზე (ვერცხლისწყლის გამოკლებით);
- ჩვეულებრივ მბზინავი;
- მაღალი დნობის წერტილი;
- სითბოსა და ელექტროენერგიის კარგი გამტარი;
- იონიზაციის დაბალი სიმძლავრე;
- დაბალი ელექტრონეგატიურობა;
- მოქნილი (შეუძლია მოცემული ფორმის მიღება);
- პლასტმასი (შეიძლება მავთულში შეყვანა);
- მაღალი სიმკვრივე;
- ნივთიერება, რომელიც კარგავს ელექტრონებს რეაქციებში.
მეცნიერებისთვის ცნობილი ლითონების სია
- ლითიუმი;
- ბერილიუმი;
- ნატრიუმი;
- მაგნიუმი;
- ალუმინი;
- კალიუმი;
- კალციუმი;
- სკანდიუმი;
- ტიტანი;
- ვანადიუმი;
- chrome;
- მანგანუმი;
- რკინა;
- კობალტი;
- ნიკელი;
- სპილენძი;
- თუთია;
- გალიუმი;
- რუბიდიუმი;
- სტრონციუმი;
- იტრიუმი;
- ცირკონიუმი;
- ნიობიუმი;
- მოლიბდენი;
- ტექნეტიუმი;
- რუთენიუმი;
- როდიუმი;
- პალადიუმი;
- ვერცხლი;
- კადმიუმი;
- ინდიუმი;
- კოპერნიკი;
- ცეზიუმი;
- ბარიუმი;
- tin;
- რკინა;
- ბისმუტი;
- წამყვანი;
- მერკური;
- ვოლფრამი;
- ოქრო;
- პლატინი;
- ოსმიუმი;
- ჰაფნიუმი;
- გერმანიუმი;
- ირიდიუმი;
- ნიობიუმი;
- რენიუმი;
- ანტიმონი;
- თალიუმი;
- ტანტალი;
- ფრანგული;
- ლივერმორიუმი.
სულ ცნობილია დაახლოებით 105 ქიმიური ელემენტი, რომელთა უმეტესობა ლითონია. ეს უკანასკნელი ბუნებაში ძალიან გავრცელებული ელემენტია, რომელიც გვხვდება როგორც სუფთა სახით, ასევე სხვადასხვა ნაერთების შემადგენლობაში.
მეტალები გვხვდება დედამიწის ნაწლავებში, ისინი გვხვდება სხვადასხვა წყლის ობიექტებში, ცხოველებისა და ადამიანების სხეულების შემადგენლობაში, მცენარეებში და ატმოსფეროშიც კი. პერიოდულ სისტემაში ისინი განლაგებულია ლითიუმით დაწყებული (ლითონი Li ფორმულით) დალივერმორიუმით დამთავრებული (Lv). ცხრილი აგრძელებს შევსებას ახალი ელემენტებით და ძირითადად ეს მეტალებია.
