Kovy – Web o chemii, elektronice a programování

Kovy jsou elektropozitivní prvky, ochotně předávají elektrony a vytvářejí kationty.

Atomy kovů mají obvykle malý počet valenčních elektronů a nízkou ionizační energii. Valenční elektrony jsou v kovové mřížce delokalizované, což vede k vysoké elektrické a tepelné vodivosti.

Nízká ionizační energie usnadňuje odštěpení valenčních elektronů, což je jedním z důvodů elektropozitivního charakteru kovů.

Obsah

Kovy v PSP

Jde o všechny s-prvky mimo vodíku, celý d- a f- blok a spodní část p-bloku. Kovový charakter prvků obecně roste směrem dolů ve skupině a směrem doleva v periodě.

1. skupina: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – alkalické kovy
2. skupina – kovy alkalických zemin
3. skupina
4. skupina
5. skupina
6. skupina
7. skupina
8. skupina
9. skupina
10. skupina
11. skupina
12. skupina
13. skupina: Al, Ga, In, Tl
14. skupina: Sn, Pb
15. skupina: Bi
16. skupina: Po
Lanthanoidy
Aktinoidy

Kromě prvků patří mezi kovy i homogenní směsi označované jako slitiny.

Zajímavými sloučeninami kovů jsou Zintlovy fáze, ty tvoří kationty kovů 1. a 2. skupiny a polyanionty z prvků p-bloku. Příkladem je Cs₂NaAs₇. Tyto fáze objevil a popsal německý chemik Eduard Zintl.

Slitiny

Slitiny jsou materiály tvořené dvěma nebo více prvky, z nichž alespoň jeden je kov. Mají odlišné vlastnosti od čistých kovů. Mezi nejběžnější slitiny využívané člověkem patří oceli, což jsou slitiny železa s uhlíkem a dalšími kovy.

Podle počtu složek rozlišujeme slitiny:

Binární – dvě složky
Ternární – tři složky
Kvartérní – čtyři složky

Příklady slitin

Amalgámy – slitiny rtuti s jinými kovy
Bronzy – slitina mědi, cínu a dalších kovů
Dural – slitina hliníku a mědi, zpravidla obsahuje i hořčík, příp. mangan
Galinstan – eutektická slitina gallia, india a cínu. Využívá se jako náhrada toxické rtuti v lékařských teploměrech.
Konstantan – slitina mědi a niklu, díky malé změně měrného odporu v závislosti na teplotě se využívá v termočláncích
Litiny – slitina železa a uhlíku, obsah uhlíku je nad 2,14 %
Monelův kov – slitina niklu s mědí, má vysokou odolnost vůči chemikáliím i velmi dobré mechanické vlastnosti
NaK – slitina sodíku s draslíkem, za laboratorní teploty je kapalná
Oceli – slitiny železa, uhlíku a dalších kovů. Obsah uhlíku musí být pod 2,14 %
Pájky – nízkotající slitiny, dříve se využívaly pájky obsahující cín, olovo a další kovy. Dnes se od olova ustupuje a hledají se bezolovnaté pájky. Měkké pájky se využívají např. pro pájení součástek k plošným spojům.
Woodův kov – eutektická slitina cínu, olova, bismutu a kadmia. Má teplotu tání 60-70 °C.

Kovová vazba

Vazba v kovech je realizována elektrostatickou interakcí mezi delokalizovanými valenčními elektrony a kladně nabitými kovovými ionty.[1]

Tento způsob vazby je odpovědný za dobrou tepelnou a elektrickou vodivost kovů. Volně se pohybující elektrony vytvářejí tzv. elektronový plyn a způsobují typický kovový lesk.

Znázornění kovové vazby, delokalizované elektrony jsou modré, kationty kovů červené. Zdroj: JackFromReedsburg/Commons

Model elektronového plynu dobře vysvětluje základní vlastnosti kovů. Přesnější popis poskytuje pásová teorie pevných látek, podle níž jsou valenční a vodivostní pás překryty nebo částečně zaplněny.

Typické vlastnosti kovů

Kovy jsou dobré vodiče elektřiny i tepla, to je dáno zejména přítomností volně pohyblivých elektronů (viz výše). Také jsou kujné a tažné, takže je lze snadno tvářet za tepla.

Charakteristickou vlastností kovů je jejich lesk, ten je dán interakcí delokalizovaných elektronů s dopadajícími fotony.[2]

Neušlechtilé kovy reagují s neoxidujícími kyselinami za vývoje vodíku, ušlechtilé kovy reagují pouze s oxidujícími kyselinami (např. HNO₃, koncentrovaná H₂SO₄).

Shrnutí

Kovy jsou elektropozitivní prvky.
Vytvářejí převážně kationty.
Obsahují delokalizované valenční elektrony.
Jsou dobrými vodiči tepla a elektřiny.
Mohou tvořit slitiny.
Kovový charakter roste doleva a dolů v PSP.

Odkazy

Kovová vazba
Proč jsou kovy lesklé? – odpověď v projektu Zeptej se vědce!