Metale i niemetale

około 10 minut
W tej lekcji1/10

Istnieje metal, który możesz przelać z butelki do szklanki jak wodę: srebrzysta, lśniąca rtęć. Skoro metal potrafi być cieczą, to po czym właściwie poznać, że coś JEST metalem? Dziś zbierzemy pełną listę poszlak — i sprawdzimy, kiedy zawodzi.

Metale — rodzina do siebie podobna

Metale są jak rodzeństwo — łatwo wskazać cechy wspólne:

Niemetale — zbieranina indywidualistów

Niemetale nie mają jednego wyglądu: tlen to bezbarwny gaz, brom — czerwonobrunatna ciecz, siarka — żółte ciało stałe. Łączy je to, czego NIE robią: nie lśnią, nie dają się kuć (kryształ siarki uderzony młotkiem pęka w proch — jest kruchy) i z reguły nie przewodzą prądu ani ciepła, czyli są izolatorami. Siarka służy m.in. do wulkanizacji gumy, a węgiel spalamy jako paliwo.

Wyjątki, które trzeba znać z imienia

Rtęć jest metalem, a w temperaturze pokojowej jest cieczą — dlatego wypełniała dawne termometry. Grafit, odmiana węgla, jest niemetalem, a przewodzi prąd — dlatego robi się z niego elektrody, a wkładem ołówka można domknąć obwód z baterii i diody. Reguły opisują większość rodziny, nie każdego jej członka.

Półmetale — pomiędzy

Między obiema rodzinami stoją półmetale, na przykład krzem: lśni jak metal, ale jest kruchy jak niemetal, a prąd przewodzi słabo — lepiej niż izolator, gorzej niż miedź. Właśnie ta połowiczność czyni go sercem elektroniki: z krzemu powstają procesory i panele słoneczne.

Od właściwości do zastosowania

  1. 1

    Kabel ma przewodzić prąd i wyginać się bez pękania — potrzebny metal świetnie przewodzący i ciągliwy.

    miedzˊ→kabel\text{miedź} \to \text{kabel}
  2. 2

    Puszka na napój ma być lekka i dać się wytłoczyć z cienkiej blachy — potrzebny metal lekki i kowalny.

    aluminium→puszka\text{aluminium} \to \text{puszka}
  3. 3
    °C05001000150020002500300035003422 °C — wolfram topnieje2500 °C — żarnik świeci1538 °C — żelazo topnieje660 °C — aluminiumtopnieje
    Temperatury topnienia metali a żar żarnika

    Żarnik żarówki rozgrzewa się do białości, około 2500 ∘C2500\ ^\circ\text{C}, i nie może się przy tym stopić — potrzebny rekordzista.

    wolfram: tt=3422 ∘C\text{wolfram: } t_t = 3422\ ^\circ\text{C}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 3 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Substancja X: żółte ciało stałe, nie przewodzi prądu, a uderzona młotkiem rozpada się na proszek. Metal czy niemetal — i co to najpewniej jest?

Pułapka! Magnes to nie wykrywacz metali

Źle: to metal, więc magnes go przyciągnie.

Twoja kolej

Substancja Y: srebrzysta, lśniąca, świetnie przewodzi prąd i daje się wyciągnąć w cienki drut, ale magnes jej nie przyciąga. Co to?

Ściąga do zapamiętania

Metale i niemetale — po czym je poznać?

METALE: połysk, przewodzą prąd i ciepło, kowalne i ciągliwe, przeważnie wysokie temperatury topnienia; wyjątek — rtęć jest cieczą. Magnes przyciąga TYLKO żelazo, nikiel i kobalt — miedzi i aluminium nie. NIEMETALE: różnorodne (tlen — gaz, brom — ciecz, siarka — ciało stałe), kruche, izolatory; wyjątek — grafit przewodzi prąd. Pomiędzy stoją półmetale, np. krzem. Zastosowanie wynika z właściwości: miedź w kablach, aluminium w puszkach, wolfram w żarniku żarówki.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Czy można to poćwiczyć w domu?

Najlepszy przyrząd to magnes z lodówki: puszka po konserwie (stal) przyciągnie się, puszka po napoju (aluminium) i miedziany przewód — nie, choć wszystkie trzy to metale. Drugie doświadczenie: metalowa i plastikowa łyżeczka w kubku gorącej herbaty — po minucie różnica w przewodzeniu ciepła jest oczywista. Trzecie, z nadzorem dorosłego: obwód z baterii, diody i wkładu ołówka pokazuje niemetal, który przewodzi prąd.

Dziecko uparcie twierdzi, że skoro magnes czegoś nie przyciąga, to nie jest metal. Jak to odkręcić?

Jednym zdaniem: magnes to test na żelazo (oraz nikiel i kobalt), nie test na metal. Najlepiej działa kontrprzykład z ręki: miedziany drut z ładowarki lśni i przewodzi prąd — jest metalem pełną gębą — a na magnes nie reaguje wcale. O przynależności decyduje komplet cech: połysk, przewodnictwo, kowalność.

Po co ten podział, skoro ma wyjątki?

Bo porządkuje pół chemii: to pierwszy podział układu okresowego, na którym za chwilę staną wiązania, tlenki i reakcje z klasy 7 i 8. Ma też codzienne zastosowania — sortowanie złomu magnesem, dobór materiału na kabel czy garnek. A wyjątki (rtęć, grafit) uczą rzeczy cenniejszej niż sama tabelka: reguły w przyrodzie opisują większość przypadków i trzeba wiedzieć, gdzie się kończą.

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Który zestaw właściwości opisuje typowy metal?

2

Rtęć lśni, świetnie przewodzi prąd, a w temperaturze pokojowej jest cieczą. Co z tego wynika?

3

Wkład ołówka to grafit, odmiana węgla — i przewodzi prąd. Dlaczego mimo to węgiel zaliczamy do niemetali?

4

Żarnik żarówki rozgrzewa się do około 2500 °C. Którą właściwość musi mieć metal na żarnik — i który metal ją ma?

5

Magnes przyciągnął stalowy gwóźdź, ale nie ruszył miedzianej monety ani aluminiowego drucika. Co to oznacza?

Następny temat
Ziarnista budowa materii