la Fémek tulajdonságai (Metal Properties) - Érettségi vizsga tételek gyűjteménye
Friss tételek

2010. febr. 18.

Fémek tulajdonságai (Metal Properties)

Fémek tulajdonságai (Metal Properties)

Fizikai tulajdonságok:
  • áramvezetés: elektromos áram hatására a delokalizált kötő elektronok (elektronsereg) egy irányba mozdulnak el. Szilárd fémeknél nagyobb az áramvezetés, mint az olvadé-koknál;
  • hővezetés: a rácspontokban lévő atomok rezgőmozgása és a delokalizált elektronok segítségével történik;
  • fémes fény és szín: a delokalizált elektronok a minden irányból jövő fény egy részét elnyelik, másik részét visszaverik, ezért szürkék;
  • olvadás- és forráspont: függnek a fém atom tömegétől, atomátmérőtől, a közöttük lévő kötési energia és a koordinációs nagyságától, fémenként nagy az eltérés, mert a d alhéj elektronjai is részt vesznek a kovalens kötésben;
  • sűrűség: az atom tömegétől függ;
  • szívósság, rugalmasság: maradandó alakváltozás részleteit lásd a fizikában;
  • ötvözetek: ha a fémeket más fémekkel összeolvasztjuk ötvözetet kapunk. A fém olva-dékában más fémek feloldódnak és együtt kristályosodnak, tulajdonságuk nagyon megváltozik;
Kémiai tulajdonságok:
A fémek a kémiai reakciók során mindig oxidálódnak, mert kicsi az ionizációs energiájuk és az elektronegativitásuk.
Ebből következik, hogy vegyületeikből a fémek csak költséges redukciós folyamattal vagy eljárással állíthatók elő:
  • kémiai korrózió: a korróziót oxidációs folyamat okozza, aminek az az oka, hogy külső elektronjukat könnyen leadják, ilyenkor gázokkal és nem elektrolit olvadékokkal reak-cióba lépnek. Néhány fém felületén összefüggő oxidréteg alakul ki, pl. az alumínium felületén az alumíniumoxid, más fémeknél az oxidréteg porózus, és alatta az oxidáció tovább folytatódik, ilyen, pl. a vas felületén a vasoxid, a rozsda. Ez kivédhető a fém passzivitásával, pl. a vasat rövid időre tömény salétromsavba mártjuk, majd sósavol-datba. Az arany és a platina nem korrodálódik.
  • elektrokémiai korrózió: a kémiai energia elektromos energiává alakul át a folyamatban, ezt gyorsítja a nedvesség, különösen, ha van a levegőben széndioxid (CO2) vagy kéndioxid (SO2), a párában ezek feloldódnak, és savas elektrolitok keletkeznek. To-vább gyorsul a folyamat, ha a vashoz rezet kötnek, de lassul, ha cinket kötünk (a mai autógyártásban az autók karosszériáját cinkfürdőbe mártják, és így érik el a 20 éves át-rozsdásodás elleni védelmet).
1. Szín: általában ezüstös fényű, csillogó. Két kivétel van, a réz (Cu) vörös, az arany (Au) sárga.
A fémek por alakban általában feketék, bár több kivétel is van.
2. Szag: a fémek számunkra szagtalanok. Az egyetlen kivétel az ozmium (Os), aminek szúrós szaga van.
3. Halmazállapot: A fémek standardállapotban a higany (Hg) kivételével szilárdak. A gallium (Ga) olvadáspontja 30oC körül van, már az ember tenyerében megolvad! Néhány fém olvadáspontja:
higany (Hg) -39oC
ólom (Pb) 328 oC
arany (Au) 1064 oC
vas (Fe) 1539 oC
volfrám (W) 3410 oC
4. Keménység: a legpuhább fémek késsel vághatóak (nátrium, kálium), a legkeményebbek közé az ozmium (Os), iridium (Ir),  wolfrám (W), a titán(Ti) vagy a króm(Cr) tartozik

Nem puha fém a folyékony higany, hiszen a keménység a szilárd anyagok tulajdonsága.

5. Sűrűség: nagyon változó. Gyakorlati szempontből megkülönbözetetünk könnyűfémeket (5 g/cm3 sűrűség alatt) és nehézfémeket
(5 g/cm3 sűrűség fölött).
A legkisebb sűrűségű fém a litium (0,5 g/cm3 ) a legnagyobb sűrűségű az iridium 22,65 g/cm3. Az 1cm3 alatti sűrűségű fémek úsznak a víz tetején!
Gyakran használt fémek sűrűsége:
nátrium (Na) 0,968 g/cm3
alumínium (Al) 2,7 g/cm3
vas (Fe) 7,87 g/cm3
réz (Cu) 8,96 g/cm3
ezüst (Ag) 10,5 g/cm3
ólom (Pb) 11,34 g/cm3
higany (Hg) 13,5 g/cm3
arany (Au) 19,32 g/cm3
platina (Pt) 21,45 g/cm3
6. Áramvezetés: Nagyon jellegzetes eltérés a nemfémekhez képest, hogy a fémek vezetőképessége a hőmérséklet emelésével csökken ( a nemfémeké ezzel párhuzamosan nő).
A fémek  elsőfajú vezetők, azaz bennük elektronok vezetnek (nem ionok). A legjobban vezető fémek között van az ezüst és az arany, valamint a réz. Néhány fém fajlagos vezetőképessége:(Am/Vmm2)
ezüst 63
réz 56
arany 45
alumínium 37
vas 10
A táblázatból kiderül, hogy az ezüstnek és a réznek jobb a vezetőképessége, mint az aranynak. Az arany viszont nem oxidálódik, ezért az elektromos kontaktusokhoz jobban alkalmazható.

Jellemezzük a fémek kristályszerkezetét!
a,  Milyen a kötés a fémrácsban?
Tudjuk, hogy a fématomok kevés számú vegyértékelektronja viszonylag kis enegiával kötődik az atommaghoz. A fématomokat tehát kis ionizációs energia jellemzi, ami a nemfémekhez viszonyított kisebb elektron vonzóképesség következménye. A fémkristályok képződésekor az egyes fématomok vegyértékelektronjai (vagy azok egy része) a többi atom
magjának vonzó hatása következtében közössé válnak, delokalizálódnak; kialakul a fémes kötés. A fémes kötéssel összekapcsolt fématomok alkotják a szilárd fémrácsot.
b, Milyen fémrács típusokat ismerünk?
  • lapon középpontos kockarács; melyben a koordinációs szám: 12
  • térben középpontos kockarács; melyben a koordinációs szám:8
  • hatszöges v. hexagonális kockarács; melyben a koordinációs szám:12
c, Mi a koordinációs szám?
A koordinációs szám arról ad felvilágosítást, hogy a kristályrácsban egy atomnak hány közvetlen (legközelebbi) szomszédja van. A koordinációs számból a rács tömöttségére, térkitöltésére következtethetünk. Általában a fémes rácsban az atomok legszorosabb illeszkedése, legnagyobb térkitöltése valósul meg.
Mi határozza meg a fémek fizikai sajátosságait? Indokold!
A fémek fizikai sajátosságait a fématomok és a fémrács szerkezete határozza meg.
Hogyan változik az elektromos vezetőképesség hőmérsékletemelkedés hatására? Miért nevezzük a fémeket elsőrendű-vezetőknek?
Azért nevezzük elsőrendű vezetőknek a fémeket, mert bennük a elmozdulás töltéssel rendelkező részecske az elektron. A fémek elektromos vezető képessége hőmérséklet-emelkedés hatására csökken. A fématomok, illetve a delokalizált elektronok ugyanis a magasabb hőmérsékletre jellemző erőteljesebb, gyorsabb mozgásuk következtében gyakrabban ütköznek, ami akadályozza az elektronok rendezett mozgását, s így az áramvezetést.
Mitől függ a fémek sűrűsége? Ez alapján, hogy csoportosíthatók?
A fémeket sűrűségük szerint is megkülönböztetjük:
  • könnyűfémek: az 5g/köbcentinél kisebb sűrűségű fémek;
  • nehézfémek: az 5g/köbcentinél nagyobb sűrűségű fémek.
A legnagyobb sűrűségű fém az ozmium: 22,6 g/köbcenti, a legkisebb a lítium:0,53 g/köbcenti. A fémek sűrűségét atomjaik tömege, mérete, és a rácstípus határozza meg.
Mivel magyarázható a fémek megmunkálhatósága, alakíthatósága?
A fémek többsége az elektromosságot és a hőt jól vezeti. Tapasztalat szerint a fémek elektromos- és hővezető képessége párhuzamosan változik, a jó elektromos vezető fém egyben jó hővezető is.
Milyen anyagok az ötvözetek? Soroljunk fel néhány ismert ötvözetet, adjuk meg összetételüket!
A fémek nagy része olvadt állapotban egymásban oldódik; az olvadék lehűlve, a fémes jelleget megtartva kristályosodik, szilárdul meg, így jönnek létre az ötvözetek. Az ötvözetek sok esetben jobbak, mint a tiszta fémek. Pl. a krómmal ötvözött vas ellenáll a rozsdásodásnak, ha nikkelt is tartalmaz, akkor saválló. Az ötvözetek a nagyobb mennyiségű alapfémből és a kisebb mennyiségű ötvözőanyagból állnak. A legismertebb ötvözetek az acél, a sárgaréz (Zu+Zn) és a bronz (Cu+Sn).

Share this:

Megjegyzés küldése

 
Copyright © 2007- Érettségi vizsga tételek gyűjteménye. Designed by OddThemes | Distributed By Gooyaabi Templates