Кой е най-металният елемент?

В периодичната таблица металният характер се увеличава отдясно наляво през период и отгоре надолу в група. Поради тази причина най-металният елемент в периодичната таблица е франций.

Францият обаче е елемент, който има нестабилно ядро ​​и следователно бързо се разпада, за да образува други по-малки ядра. Това прави много трудно намирането на франциум по естествен път. Всъщност това е един от най-малко разпространените метали в земната кора, намиращ се естествено само в руди на други радиоактивни елементи като уран, където непрекъснато се образуват франциеви ядра, допълвайки всяко количество, което се разпада с времето.

Цезиум иска титлата

Фактът, че францият е толкова нестабилен и че обикновено се синтезира изкуствено само в ускорители на частици, кара мнозина да смятат франция за синтетичен елемент и следователно да не го разглеждат като кандидат за най-стабилния елемент метал. За тези, които мислят по този начин, цезият, който се намира точно над франция в периодичната таблица, е най- металният естествен елемент (акцент върху естествения).

Този аргумент е напълно валиден за синтетичните елементи, тъй като те могат да бъдат получени само в минимални количества и само за части от секундата, което прави всякаква експериментална оценка на техните физични и химични свойства почти невъзможна. Въпреки това, колкото и нестабилен да е, францият се среща в природата и много от свойствата, които определят неговия метален характер, са измерени.

От друга страна, може да се твърди, че францият няма приложимост като метал, защото в крайна сметка ще се разпадне, за да образува други елементи. Това също е основателен аргумент.

Следователно от сега нататък ще разглеждаме франция като най-металния елемент в периодичната таблица, докато цезия като най-металния „стабилен“ елемент в периодичната таблица.

След това ще проучим какво прави даден елемент метал и защо тези елементи в долния ляв ъгъл на периодичната таблица са най-добрите метали, които познаваме.

Свойствата на металите

Металите са елементи, характеризиращи се със следните свойства:

• Те са добри топлинни и електрически проводници.
• Повечето са твърди вещества с висока точка на топене.
• Имат метален блясък.
• Те са пластични, тоест могат да бъдат удължени, за да образуват дълги проводници.
• Те са ковки, тоест могат да бъдат смачкани, за да образуват тънки листове.
• Имат висока плътност.
• Те обикновено имат малко електрони във валентен слой.
• Те са най-малко електроотрицателните елементи на периодичната таблица, тоест те са електроположителни.
• Те имат ниска йонизационна енергия, което прави много лесно отстраняването на електрони от валентната им обвивка, за да се образуват катиони.
• Те имат висок електронен афинитет, което означава, че е много трудно да се превърнат в аниони (почти невъзможно при нормални условия).

Периодична тенденция на металните свойства

Разбирането защо франций е най-металният елемент включва разбирането как неговите физични и химични свойства варират в периодичната таблица. Много от тези свойства имат предвидимо поведение при сравняване на елементите от група или период и в повечето случаи това се дължи на електронната конфигурация на атомите и ефективния ядрен заряд.

Периодичен тренд и електронна конфигурация

Електронната конфигурация се състои от начина, по който електроните се разпределят в различните орбитали, които атомът притежава. В периодичната таблица елементите, които са част от един и същи период, имат своите валентни електрони на едно и също енергийно ниво. Тоест, те имат една и съща валентна обвивка.

От друга страна, елементите, които са част от една и съща група, обикновено споделят една и съща електронна конфигурация на валентен слой и се различават само по енергийното ниво на този валентен слой. Докато се движим отдясно наляво през група, елементите имат все по-малко и по-малко валентни електрони, докато алкалните метали имат само един.

Периодична тенденция на йонизационна енергия

Йонизационната енергия съответства на количеството енергия, което трябва да се инвестира, за да се отстрани най-външният електрон в неговото основно състояние от атом в газообразно състояние. Следователно той измерва колко лесно е да се отстрани електрон от атом.

Това свойство зависи от това колко здраво са свързани валентните електрони с ядрото, както и от електронната стабилност на катиона, който се образува чрез загуба на електрона. Първото зависи от ефективния ядрен заряд, усетен от валентните електрони, който рязко намалява от един период на друг поради увеличаването на броя на екраниращите електрони. За определен период ефективният ядрен заряд се увеличава с увеличаване на общия заряд на ядрото, но екраниращият ефект на електроните не (защото е в същата валентна обвивка).

От друга страна, стабилността на катиона, който се образува от загубата на електрон, зависи от електронната конфигурация на споменатия катион. Докато се движим отдясно наляво в периодичната таблица, тъй като елементите имат все по-малко и по-малко валентни електрони, загубата на електрон ги доближава до електронната конфигурация на благороден газ.

В резултат на това йонизационната енергия намалява надолу и наляво.

В случай на алкални метали като цезий и франций, които имат само един валентен електрон, тези елементи могат да придобият електронна конфигурация на благороден газ, като загубят този един електрон, поради което имат най-ниската енергия на йонизация от цялата периодична таблица.

Периодична тенденция на електроотрицателност

Отчасти поради увеличаването на ефективния ядрен заряд, докато се движим надясно и нагоре по периодичната таблица, електроотрицателността нараства в същата посока. Това е така, защото електроотрицателността е мярка за способността на атома да привлича електрони в химическа връзка.

Следователно, тъй като ефективният ядрен заряд намалява наляво и надолу, така че електроотрицателността намалява в същата посока, което прави цезия и франция двата най-малко електроотрицателни (или най-електроположителни) елемента в периодичната таблица.

химическа реактивност

Електроотрицателността определя, наред с други неща, видовете химични връзки, които елементите могат да образуват, когато се комбинират с други. Типична характеристика на металите е тяхната склонност да реагират с неметали, за да образуват соли и оксиди. Колкото по-голяма е разликата в електроотрицателността между двата реагиращи елемента, толкова по-голяма е тенденцията за образуване на йонни съединения. Ето защо францият и цезият са най-реактивните елементи от всички метали, реагирайки бурно с вода, за да образуват йонни хидроксиди, както и с други неметали, за да образуват силно йонни халидни соли.

Други имоти, които не следват ясна периодична тенденция

точка на топене

С някои изключения като живака и някои други метали, повечето метални елементи имат висока точка на топене. За разлика от предишните свойства, точката на топене е свойство, което не показва ясно периодично поведение. Това е така, защото връзката между атомния номер и електронната конфигурация не е толкова проста, колкото в предишните случаи.

Най-общо казано, точката на топене има тенденция да се повишава надолу по периодичната таблица, но поведението за определен период не е еднакво. Всъщност, първо има тенденция да се увеличава при преминаване от алкалните метали към преходните метали и след това отново намалява при преминаване към p блока на периодичната таблица.

Това означава, че от гледна точка на точката на топене нито францият, нито цезият заемат първо място.

проводимост

По отношение на топлинна и електрическа проводимост, нито цезият, нито францият са наистина шампиони. Например, цезият има електрическа проводимост от 4.88.10 ⁶ S/m, което е по-малко от една десета от проводимостта на среброто, най-проводимият метал в периодичната таблица. Нещо подобно се случва, когато сравняваме тези два елемента със златото, което е най-добрият топлопроводник. Въпреки това и цезият, и францият все още са отлични проводници, така че не класирането на първо място не означава непременно, че те обикновено не са по-метални по характер от другите метали.

Има други метални свойства, които също нямат добре дефинирано периодично поведение и за които цезият и францият не са най-добрите представители. Въпреки това, по същия начин тези свойства, които включват плътност, ковкост и пластичност, присъстват до голяма степен в тези два елемента, така че липсата на първа позиция не означава, че не ги считаме за най-металните елементи на периодичната таблица.

Препратки

Боливар, Г. (2021 г., 14 март). Метален характер . доживотен затворник. https://www.lifeder.com/caracter-metalico-elementos/

Educaplus.org. (nd). Свойства на елемента . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/energia-ionizacion-1.html

Да знаеш е практично. (2013, 1 май). Как нараства МЕТАЛНИЯТ ХАРАКТЕР в периодичната таблица . https://www.saberespractico.com/quimica/%C2%BFcomo-saber-que-elemento-quimico-tiene-mayor-caracter-metalico/

AllTheFacts.com. (nd). Кои са елементите с най-голям метален характер? Всички факти. https://todosloshechos.es/cuales-son-los-elementos-con-mayor-caracter-metalico

ТП Химическа лаборатория. (nd). Периодични свойства . ТП Химическа лаборатория. https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/la-tabla-periodica/propiedades-periodicas.html