На создание этой статьи у нашей команды ушло 20 человеко-часов. В написании участвовали копирайтер, редактор, эксперт в области химии и контент-менеджер.
Металлы представляют собой химические элементы, атомы которых стремятся отдать электроны в процессе химических реакций. Они характеризуются кристаллическими решетками и имеют схожие физические свойства. На сегодняшний день известно более 87 различных металлов. Ключевыми характеристиками металлов являются:
Когда металлы подвергаются ударам, они не ломаются, а деформируются. Эта уникальная способность делает возможным изготовление проволоки, металлических листов и других изделий. Эпохи бронзы и железа получили развитие благодаря производству множества различных изделий из металлов.
Все металлы обладают восстановительными свойствами, что объясняется их способностью легко отдавать внешний электрон, что находит применение в фотоэлементах. Активность металлов определяется согласно ряду активности. На внешнем уровне наиболее активных металлов располагается всего один электрон. Химические свойства металлов проявляются в реакциях с различными соединениями.
Например, реакции с неметаллами:
;Фото: Work5
.Фото: Work5
Активные металлы способны реагировать с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только такие элементы как литий, кальций и магний. При реакции с кислородом большинство металлов образуют оксиды, а наиболее реакционноспособные — пероксиды, например:
Фото: Work5
Кроме того, взаимодействие с оксидами металлов выглядит следующим образом:
Фото: Work5
При взаимодействии с кислотами:
Фото: Work5
Водород вытесняется из кислот только теми металлами, которые расположены выше водорода в ряду напряжений. Примеры вытеснительных реакций с солями:
;Фото: Work5
Фото: Work5
Более активные металлы могут вытеснять менее активные из их соединений.
Что касается химических свойств щелочных и щелочноземельных металлов, то их реакции с водой можно представить следующим образом:
;Фото: Work5
.Фото: Work5
Неметаллы представляют собой группу химических элементов, атомы которых склонны к захвату электронов других элементов. Эти элементы имеют молекулярные и атомные кристаллические структуры.
Неметаллы не обладают общими физическими характеристиками. В настоящее время насчитывается 22 неметалла. Им присущи несколько особенностей: они хрупкие (невозможно их ковать), лишены блеска и не проводят электрический ток и тепло.
Неметаллы обладают способностью к окислительным реакциям, причем наиболее активным из них является фтор. Этот элемент проявляет высокую реакционную способность, взаимодействуя со всеми известными веществами, что иногда приводит к экзотермическим реакциям, сопровождающимся горением или даже взрывами. В среде фтора могут воспламеняться такие вещества, как вода и платина. При реакции с кислородом фтор образует фторид кислорода. Формула соединения:
Фото: Work5
Неметаллы могут реагировать с различными веществами, включая:
1. С металлами:
Фото: Work5
Фото: Work5
2. С другими неметаллами:
Фото: Work5
Фото: Work5
3. Со сложными веществами:
Фото: Work5
Фото: Work5
В организме присутствует множество различных металлов и неметаллов. Из-за недостатка некоторых химических элементов необходимо получать их из внешних источников. Эти элементы можно разделить на две основные группы: макроэлементы и микроэлементы.
Макроэлементы — это вещества, содержание которых в организме превышает 0,005%. К ним относятся водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий и кальций.
Микроэлементы, в свою очередь, это элементы, содержание которых не превышает 0,005%.
Давайте углубимся в изучение 10 важнейших элементов, которые необходимы для нормального функционирования человеческого организма:
Представьте себе, что каждый килограмм вашего веса содержит этот ценный металл. Кальций — неотъемлемая часть каждой клетки организма. Он в основном накапливается в костях, но его роль не ограничивается только скелетом. Кальций необходим для процесса гемостаза и регуляции гормонального фона. Заметьте, что организм не может самостоятельно производить кальций, поэтому его запасы нужно регулярно восполнять.
Калий сосредоточен в клетках и отвечает за поддержание водного баланса, а также за нормализацию сердечного ритма. Этот элемент существенно влияет на функционирование нервных и мышечных клеток. Он способствует ясности ума, улучшает снабжение мозга кислородом, помогает выводить шлаки из организма, выполняет роль иммуномодулятора, снижает артериальное давление и помогает при аллергических реакциях. При повышенных физических нагрузках потребность в калии увеличивается.
В тандеме с калием натрий отвечает за регуляцию жидкости в организме. Калий накапливается внутри клеток, тогда как натрий находится снаружи. Этот баланс ключевым образом влияет на уровень артериального давления. Например, утренние отеки могут свидетельствовать о избытке натрия, тогда как вечерние отеки часто указывают на накопление калия.
Магний — это жизненно важный микроэлемент, играющий критическую роль в организме. Однако 50 граммов магния, которые находятся в сердце, мозге и костях, могут не покрыть постоянные потери, возникающие из-за стресса, физических нагрузок, беременность и период активного роста.
Этот элемент участвует во множестве жизненно важных процессов, особенно в транспортировке кислорода к тканям и мышцам. Железо также является составной частью ферментов и белков, необходимых для метаболизма, включая преобразование калорий в энергию.
В организме находится всего 1,5–2 грамма цинка, в основном в предстательной железе и мышцах. Этот минерал играет активную роль в иммунной реакции и может сократить длительность вирусных заболеваний. Кроме того, цинк важен для поддержания фертильности.
Медь необходима для синтеза эритроцитов и тесно связана с усвоением железа. Недостаток меди может привести к проблемам с нехваткой и железа, и кальция. Этот элемент также играет роль в синтезе коллагеновых волокон и пигмента меланина.
Несмотря на свою незначительную массу, марганец является важным элементом для функционирования вестибулярной системы и уровня нейромедиаторов. Дефицит марганца может способствовать развитию диабета.
Этот элемент выполняет функции кофактора в обменных процессах, участвуя в ускорении ферментативных реакций и снижении риска возникновения различных заболеваний.
Кобальт является составной частью витамина В12 и способствует нормальному функционированию поджелудочной железы.
Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д. И. Менделеева позволяет определить принадлежность простых веществ к определенным классам. Металлы размещаются ниже диагональной линии, которая связывает элементы водород, бор, кремний, мышьяк, теллур и астат, тогда как неметаллы находятся выше. В таблице ячейки, окрашенные в красный цвет, обозначают неметаллы, а синим цветом выделены металлы.
Фото: Wikipedia
Элементы, располагающиеся вблизи диагонали, демонстрируют смешанные свойства, проявляя как металлические, так и неметаллические характеристики. Эти вещества известны как полуметаллы и также выделены красным цветом. Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку, но при этом обладают частичной металлической проводимостью. Это объясняется тем, что у них либо недостаточно валентных электронов для формирования крепкой ковалентной связи, либо валентные электроны удерживаются слишком слабо из-за значительных размеров атомов. В результате, связи в ковалентных кристаллах данных элементов обладают частично металлическим характером.
