Φυσικές και Χημικές Ιδιότητες Στοιχείων

Για να ολοκληρώσουν την εξέταση IIT-JEE, οι μαθητές πρέπει να καταβάλουν αφοσιωμένες προσπάθειες και να έχουν σωστό προγραμματισμό. Μαζί με το αναλυτικό πρόγραμμα εξέτασης IIT Mains, το αναλυτικό πρόγραμμα της 12ης τάξης παίζει σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του μέλλοντος του μαθητή. Ως εκ τούτου, η πλήρης κατανόηση κάθε έννοιας είναι απαραίτητη.

Αυτός ο οδηγός θα εξηγήσει ορισμένες σημαντικές φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων και των μη μετάλλων. Επομένως, εάν αντιμετωπίζετε δυσκολίες ή θέλετε να ξεκινήσετε τη διαδικασία προετοιμασίας, ο οδηγός μας θα απαντήσει σε όλες τις ερωτήσεις σας.

Ο Περιοδικός Πίνακας

Ο περιοδικός πίνακας είναι μια ομάδα πινάκων που αποτελείται από μια διάταξη στοιχείων με βάση κάθε χημική τους ιδιότητα. Στον περιοδικό πίνακα, όλα τα μέταλλα εμφανίζονται στην αριστερή πλευρά, ενώ η δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα έχει όλα τα αμέταλλα. Οι σειρές στον περιοδικό πίνακα είναι γνωστές ως περίοδοι, ενώ οι στήλες αναφέρονται ως ομάδες. Υπάρχουν συνολικά 92 στοιχεία, εκ των οποίων τα 22 είναι αμέταλλα, ενώ τα υπόλοιπα 70 είναι μέταλλα.

Για καλύτερη κατανόηση, παρακάτω παραθέτουμε τα πρώτα 30 στοιχεία του περιοδικού πίνακα μαζί με τους ατομικούς τους αριθμούς και την ηλεκτρονική τους διαμόρφωση:

Ατομικός αριθμός	Όνομα του στοιχείου	Ηλεκτρονική διαμόρφωση
1	Hydrogen (H)	1s1
2	Ήλιο (He)	1s2
3	Λίθιο (Li)	[He] 2s1
4	Βηρύλλιο (Be)	[He] 2s2
5	Βόριο (B)	[He] 2s2 2p1
6	Carbon (C)	[He] 2s2 2p2
7	Άζωτο (N)	[He] 2s2 2p3
8	Oxygen (O)	[He] 2s2 2p4
9	Φθόριο (F)	[He] 2s2 2p5
10	Neon (Ne)	[He] 2s2 2p6
11	Νάτριο (Na)	[Ne] 3s1
12	Μαγνήσιο (Mg)	[Ne] 3s2
13	Αλουμίνιο (Al)	[Ne] 3s2 3p1
14	Πυρίτιο (Si)	[Ne] 3s2 3p2
15	Φώσφορος (P)	[Ne] 3s2 3p3
16	Sulfur (S)	[Ne] 3s2 3p4
17	Χλώριο (Cl)	[Ne] 3s2 3p5
18	Argon (Ar)	[Ne] 3s2 3p6
19	Κάλιο (K)	[Ar] 4s1
20	Ασβέστιο (Ca)	[Ar] 4s2
21	Scandium (Sc)	[Ar] 3d1 4s2
22	Titanium (Ti)	[Ar] 3d2 4s2
23	Vanadium (V)	[Ar] 3d3 4s2
24	Chromium (Cr)	[Ar] 3d5 4s1
25	Μαγγάνιο (Mn)	[Ar] 3d5 4s2
26	Σίδερο (Fe)	[Ar] 3d6 4s2
27	Cobalt (Co)	[Ar] 3d7 4s2
28	Νίκελιο (Ni)	[Ar] 3d8 4s2
29	Χαλκός (Cu)	[Ar] 3d10 4s1
30	Ψευδάργυρος (Zn)	[Ar] 3d10 4s2

Μέταλλα

Από τα πρώτα 30 στοιχεία του περιοδικού πίνακα, μπορεί να φανεί ότι τα μέταλλα αποτελούν την πλειοψηφία σε σύγκριση με τα μη μέταλλα. Υπάρχουν πολλά είδη μετάλλων, όπως:

• Μέταλλα αλκαλίων

• Μέταλλα αλκαλικών γαιών

• Μεταβατικά μέταλλα

• Λανθανίδης

• Ακτινίδες

Φυσικές ιδιότητες των μετάλλων

Ακολουθούν οι φυσικές ιδιότητες των μετάλλων:

• Τα μέταλλα μπορούν να κτυπηθούν σε λεπτά φύλλα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι εξαιρετικά εύπλαστα στη φύση τους. Τυπικά παραδείγματα είναι ο χρυσός, το ασήμι και το αλουμίνιο, χτυπημένα αυστηρά σε λεπτά φύλλα για την παραγωγή διακοσμητικών.

• Όλα τα μέταλλα υπάρχουν στη στερεά τους μορφή εκτός από τον υδράργυρο που υπάρχει σε υγρή κατάσταση.

• Τα μέταλλα είναι εκ φύσεως γυαλιστερά. Επομένως, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολύτιμων στολιδιών, κοσμημάτων και σκευών κουζίνας.

• Τα μέταλλα είναι ένας εξαιρετικός αγωγός τόσο του ηλεκτρισμού όσο και της θερμότητας. Επομένως, η θερμότητα και η ηλεκτρική ενέργεια μπορούν εύκολα να περάσουν μέσα από μέταλλα χωρίς να προκαλέσουν εξωτερική ή εσωτερική ζημιά.

• Δεδομένου ότι τα μέταλλα είναι όλκιμα στη φύση, μπορούν εύκολα να τεντωθούν σε σύρματα όσο το δυνατόν πιο λεπτά. Συνηθισμένα παραδείγματα είναι τα σύρματα αλουμινίου και τα σύρματα χαλκού.

• Τα μέταλλα είναι εξαιρετικά βαριά και σκληρά εκτός από κάλιο και νάτριο, τα οποία κόβονται εύκολα με μαχαίρια.

• Κάθε φορά που χτυπούν ένα αντικείμενο, παράγουν έναν ήχο που σημαίνει ότι τα μέταλλα είναι ηχηρά.

Χημικές ιδιότητες των μετάλλων

Ακολουθούν οι χημικές ιδιότητες των μετάλλων:

• Κάθε φορά που τα μέταλλα έρχονται σε άμεση επαφή με το οξυγόνο, παράγουν οξείδια μετάλλων.

• Τα μέταλλα έχουν λιγότερα ηλεκτρόνια καθώς τείνουν να τα χάνουν.

• Τα μέταλλα τείνουν να διαβρώνονται γρήγορα και εύκολα.

• Τα μέταλλα είναι ηλεκτροθετικά στοιχεία.

• Τα μέταλλα είναι εξαιρετικά για αναγωγικούς παράγοντες.

Σύγκριση μεταξύ των φυσικών ιδιοτήτων των μετάλλων και των μη μετάλλων

Τύπος ιδιότητας	Μέταλλα	Μη μέταλλα
Φυσική κατάσταση	Τα μέταλλα σε θερμοκρασία δωματίου είναι στερεά.	Τα μη μέταλλα υπάρχουν και ως αέρια και ως στερεά εκτός από το βρώμιο.
Density	Πολύ πυκνό	Χαμηλό.
Σημεία τήξης και βρασμού	Υψηλά σημεία βρασμού και τήξης (εκτός από καίσιο και γάλλιο)	Χαμηλά σημεία βρασμού και τήξης (εκτός από γραφίτη και διαμάντι)
Ελακτότητα και ολκιμότητα	όλκιμο και ελατό	Μη όλκιμο ή ελατό
Αγωγιμότητα	Αγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας	Κακοί αγωγοί της θερμότητας
Lustre	Γυαλιστερή λάμψη	No lustre; η εξαίρεση είναι το ιώδιο
Ηχητικός ήχος	Ηχητικό	Μη ηχητικό
Σκληρότητα	Γενικά σκληρό	Γενικά απαλό

Μη μέταλλα

Τα μέταλλα που δεν έχουν τις ιδιότητες των μετάλλων ονομάζονται μη μέταλλα. Σε σύγκριση με μέταλλα που είναι 70, ο αριθμός των μη μετάλλων στον περιοδικό πίνακα είναι εξαιρετικά χαμηλός, δηλαδή 22. Μερικά από τα αμέταλλα είναι:

• Υδρογόνο

• Άνθρακας

• Phosphorus

• Selenium

• Nitrogen

• Oxygen

• All halogens

• Sulfur

• Noble gasses

Physical Properties of Non-metals

The following are the physical properties of non-metals:

• When non-metal is beaten into thin sheets, they tend to break into pieces. Some common examples are phosphorus and sulfur.

• When kept at room temperature, the non-metals can be in all states, including solid, gaseous, and liquid.

• Non-metals are non-sonorous, so they do not produce any sound when beaten or hit by other objects.

• Unlike metals, non-metals are not ductile, which means they can be transformed into thin wires.

• Lastly, non-metals can be transparent.

Chemical Properties of Non-metals

The following are the chemical properties of non-metals:

• Unlike metals, non-metals have a high number of electrons in the outer shell, around 4-8 electrons.

• Every time a non-metal comes in direct contact with oxygen, it produces acidic oxides.

• These are great oxidising agents and do not react when mixed with water.

• Non-metals are electronegative elements.

• Non-metals gain valence electrons.

Comparison Between Chemical Properties of Metals and Non-metals

Reaction Type	Metals	Non-metals
Reaction with H2O	When reacting with water, metals form metal hydroxides and produce H2 gas.	When non-metals react with water, there is no reaction.
Reaction with O2	Metals, when reacting with O2, produce basic oxides.	In order to form oxides, the non-metals react with O2 or oxygen.
Reaction with acids	When metals react with acid, it releases hydrogen and forms salt.	When non-metals react with acids, no reaction takes place.

Συμπέρασμα 

Physical and chemical properties of metals and non-metals are among the basic and most important concepts while preparing to appear in competitive examination. Over the past 10 years, a decent amount of questions have been asked from this chapter, which means it holds a lot of significance in every student’s life aiming to score higher grades.