Metallid

Metallid (näiteks kuld, raud ja alumiinium) on keemilised elemendid, millel on metallivõre tõttu nn metallilised omadused (iseloomulik läige, hea elektri- ja soojusjuhtivus jmt).

Poolmetallide ja mittemetallide kõrval on metallid üks kolmest suurest elementide rühmast, mis erinevad ionisatsiooni ja keemilise sidemega ühendatud omaduste poolest. Metallid moodustavad keemiliste elementide suurima rühma.

Perioodilisussüsteemis eristab metalle ja mittemetalle diagonaal, mis kulgeb boorist (B) polooniumini (Po). Diagonaali peale jäävad elemendid on poolmetallid ehk metalloidid; üles paremale jäävad mittemetallid.

Suhteliselt vabalt liikuvad elektronid annavad metallidele võime juhtida hästi nii elektrit kui ka soojust. Kasutuses olevaist metallidest on parimad elektri- ja soojusjuhid hõbe ja vask, head on ka kuld ja alumiinium. Suurema elektritakistusega metallid soojenevad elektrivoolu toimel. Üks tuntumaid suure elektritakistusega sulameid on nikroom (nikli ja kroomi sulam).

Metalliline side

 Pikemalt artiklis Metalliline side

Metalliline side on keemilise sideme tüüp, mis moodustub negatiivsete vabade elektronide ja positiivsete metalliioonide vastastikuse tõmbumise tulemusena metallis. Vabad elektronid põhjustavad metallide elektri- ja soojusjuhtivust ning plastilisust.

Tüüpiline ehitus

Tahked metallid on kristalsed ained. Metalli kristallvõres ehk metallivõres paiknevad aatomid üksteisele võimalikult lähedal, nii et nende väliskihi elektronorbitaalid osaliselt kattuvad. Metalli aatomites on väliskihi elektronid suhteliselt nõrgalt seotud. Seetõttu saavad elektronid kergesti liikuda ühe aatomi orbitaalilt teise aatomi orbitaalile (ühe aatomi juurest teise aatomi juurde) üle kogu metallikristalli. Väliskihi elektronid muutuvad seega aatomitele ühiseks, sidudes omavahel kõiki aatomeid metallikristallis. Ühiste väliskihi elektronide abil moodustunud keemiline side metallides kannab nimetust metalliline side.

Füüsikalised omadused

Enamik metallide füüsikalisi omadusi on tingitud metallilisest sidemest.

Metallidel kui lihtainetel on teatud füüsikalised omadused. Metallid on tavaliselt läikivad, suure tihedusega, venitatavad, sepistatavad, kõrge sulamistemperatuuriga ja kõvad ning juhivad hästi elektrit ja soojust. Need omadused tulenevad eelkõige sellest, et metalliaatomi väliskihi elektronid (valentselektronid) ei ole aatomiga tugevalt seotud. Seda põhjustab nende väike ionisatsioonienergia.

Keemilised omadused

Enamik metalle on keemiliselt aktiivsed. Nad loovutavad oma väliskihielektrone - käituvad seega redutseerijatena. Eriti aktiivsed on leelismetallid ja leelismuldmetallid, mis kuuluvad perioodilisussüsteemi kahte vasakpoolseimasse rühma. Enamik metalle tõrjuvad lahjendatud hapetest vesinikku välja. Keemilise inertsuse tõttu on omamoodi erand väärismetallid. Metallide keemilist aktiivsust väljendab nn pingerida (täpsemalt metallide elektrokeemiline pingerida).

Metallide pingerida

Metallide pingerida on metallide (ja vesiniku) järjestus keemilise aktiivsuse (redutseerimisvõime) järgi vesilahustes kulgevates reaktsioonides.

Metallid looduses

Väheseid metalle (eelkõige väärismetalle, ka vaske) leidub looduses ehedana, st lihtainena. Enamik metalle esineb looduses ühenditena (mineraalidena) mitmesugustes maakides. Maak koosneb enamasti mitmest ainest, sisaldades peale vajaliku metalliühendi ka kõrvalaineid.

Metallilise elemendi looduses esinemine sõltub tema omadustest. Pikka aega kestnud looduslikes protsessides on elemendid moodustanud väga püsivaid ühendeid.

Kõige aktiivsemad metallid esinevad looduses eelkõige mitmesuguste sooladena. Leelismetalle leidub sageli kloriididena, leelismuldmetallid ja magneesiumkarbonaatide või sulfaatidena, mis on vähem lahustuvad kui kloriidid. Vähem aktiivsetele metallidele on iseloomulikud oksiidsed mineraalid. Looduses kõige levinumad metallilised elemendid (alumiinium ja raud) moodustavad oksiidseid mineraale. Rauda leidub looduses nii raud(III)oksiidina kui ka raud(II)oksiidi- ja raud(III)-segaoksiidina. Osa metallilisi elemente esineb looduses sulfiididena, näiteks PbS (pliiläik) ja ZnS (tsinkläik).

Metallide tähtsamaid mineraale

• Oksiidid: Al₂O₃ (korund), Fe₂O₃ (hematiit), MnO₂ (pürolusiit), SnO₂ (kassiteriit)
• Sulfiidid: PbS (galeniit), ZnS, ‎Cu₂S (kalkosiin), HgS (kinaver)
• Kloriidid: NaCl (haliit), KCl (sülviin)
• Karbonaadid, sulfaadid: MgCO₃ (magnesiit), CaCO₃ (kaltsiit), CaSO₄ (anhüdriit), BaSO₄ (barüüt)

Keemiliste elementide perioodilisussüsteem Metallid Poolmetallid Väärisgaasid Mittemetallid Leelismetallid Leelismuldmetallid Lantanoidid Aktinoidid Berüllium - Magneesium - Alumiinium - Skandium - Titaan - Vanaadium - Kroom - Mangaan - Raud - Koobalt - Nikkel - Vask - Tsink - Gallium - Ütrium - Tsirkoonium - Nioobium - Molübdeen - Tehneetsium - Ruteenium - Roodium - Pallaadium - Hõbe - Kaadmium - Indium - Tina - Hafnium - Tantaal - Volfram - Reenium - Osmium - Iriidium - Plaatina - Kuld - Elavhõbe - Tallium - Plii - Vismut - Poloonium - Rutherfordium - Dubnium - Seaborgium - Bohrium - Hassium - Meitneerium - Darmstadtium - Röntgeenium - Koperniikium - Nihoonium - Fleroovium - Moskoovium