Wat zijn de fysische eigenschappen van metalen?

Metalen zijn scheikundige elementen die in het periodiek systeem der elementen zijn ondergebracht in de volgende categorieën: alkalimetalen,  aardalkalimetalen, overgangsmetalen en hoofdgroepmetalen. De indeling van metalen in de verschillende categorieën of groepen is gebaseerd op de fysische en chemische eigenschappen van de elementen. Het periodiek systeem der elementen wordt ook wel de tabel van Mendelejev genoemd omdat hij gezien wordt als de grondlegger van het periodiek systeem. In dit systeem staan alle elementen die bekend zijn. De elementen staan op volgorde van atoomnummer en elementen uit dezelfde periode staan naast elkaar. Elementen uit dezelfde groep staan boven elkaar. Hierdoor ontstaat een duidelijk overzicht voor mensen die een beeld willen krijgen van de eigenschappen van elementen.

Fysische eigenschappen van metalen
Met fysische eigenschappen van een element bedoelt men de eigenschappen die de natuurwetten volgen. Deze eigenschappen worden beïnvloed door de omgeving waarin het element zich bevind. Voorbeelden van omgevingsfactoren die invloed hebben op een element zijn de temperatuur en de vochtigheid. Elk element heeft fysische eigenschappen. Sommige fysische eigenschappen van elementen hebben overeenstemming met elkaar. Metalen hebben de volgende fysische eigenschappen die kenmerkend zijn:

  • Metalen hebben een hoge taaiheid.
  • Metalen zijn pletbaar.
  • Metalen hebben meestal een glimmend uiterlijk.
  • Metalen hebben met meestal een hoog smeltpunt. De meeste metalen zijn vaste stoffen bij standaardtemperatuur en standaarddruk bij kamertemperatuur. Het metaal kwik vormt hierop een uitzondering.
  • Metalen zijn goede geleiders van warmte.
  • Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit.

De bovengenoemde eigenschappen gelden in het algemeen voor metalen. De fysische eigenschappen van metalen zijn onderling echter ook verschillend. Sommige metalen zijn zeer corrosiebestendig zoals goud en platina terwijl andere metalen zoals ijzer (ferro) zullen gaan roesten als ze niet tegen zuurstof beschermd worden. Daarnaast kunnen ijzer, nikkel  en een aantal andere metalen magnetisch worden gemaakt. Het smeltpunt van metalen en de mechanische sterkte van metalen is ook verschillend. Al deze eigenschappen zorgen er voor dat een bepaald soort metaal juist wel of juist niet geschikt is voor een bepaalde toepassing. De metallurgie is gericht op het onderzoeken en beschrijven van de eigenschappen van metalen. Mensen die in dit vakgebied werken noemt men metallurgen. De informatie van een metallurg over een metaal of metaallegering kan worden gebruikt door een engineer of constructeur bij sterkteberekeningen voor een bepaalde constructie of machine.

Wat zijn alkalimetalen en welke eigenschappen hebben deze elementen?

Alkalimetalen zijn elementen die zijn beschreven in de eerste groep elementen van het periodiek systeem der elementen. Alkalimetalen behoren gezamenlijk tot één groep omdat deze elementen overeenkomstige eigenschappen hebben. De elektronenconfiguratie van alkalimetalen is [X]ns1. Hierbij staat de X voor een edelgas. Deze elektronenconfiguratie houdt in dat alkalimetalen in de buitenste elektronenschil slechts één elektron in de s-orbitaal hebben. Hierdoor hebben deze metalen een lage ionisatie-energie. Deze lage ionisatie-energie zorgt er voor dat ze eenvoudig eenwaardig positieve ionen kunnen vormen waarmee ze in de edelgasconfiguratie kunnen komen.

Eigenschappen van alkalimetalen
Alkalimetalen zijn zeer onedele metalen en hebben een hoge reactiviteit met zuurstof. Daarom moeten ze onder olie worden bewaard of op een andere manier worden afgesloten van lucht. Het zijn uitstekende reductoren. Daarnaast vormen alkalimetalen gemakkelijk zouten met halogenen. Verder gaan ze gemakkelijk reacties aan met elektronegatieve elementen. Voorbeelden van elektronegatieve elementen waarmee gemakkelijk reacties kunnen aangegaan zijn jodium en zuurstof. Alkalimetalen zijn goede elektrische geleiders,  daarnaast zijn het ook uitstekende thermische geleiders.

Welke elementen behoren tot de alkalimetalen?
Er zijn verschillende elementen die de hiervoor genoemde eigenschappen hebben. Hieronder zijn de elementen genoemd die tot de alkalimetalen behoren. Daarbij is het symbool genoemd en het atoomnummer.

  • Lithium, symbool Li en atoomnummer 3.
  • Natrium, symbool Na en atoomnummer 11.
  • Kalium, symbool K en atoomnummer 19.
  • Rubidium, symbool Rb en atoomnummer 37.
  • Cesium ook wel caesium, symbool Cs en atoomnummer 55.
  • Francium, symbool Fr en  atoomnummer 87.