Metale poprzejściowe
Metale poprzejściowe to niewielka rodzina ośmiu pierwiastków leżących w bloku p, tuż na prawo od metali przejściowych i poniżej ukośnej linii półmetali. Należą do niej glin, gal, ind, cyna, tal, ołów, bizmut i polon — pierwiastki z grup od trzynastej do szesnastej i z okresów od trzeciego do szóstego. Nazwa mówi, gdzie leżą: po przejściowych, czyli za blokiem d. Bywają też nazywane metalami ubogimi, bo w porównaniu z żelazem czy wolframem są miękkie, nisko topliwe i słabiej przewodzą ciepło. Łączy je to, że stoją na granicy między metalami a niemetalami: zachowują metaliczny połysk i przewodnictwo, ale ich elektroujemności są już wyraźnie wyższe niż u typowych metali, a niektóre tlenki są amfoteryczne.
Pierwiastki należące do grupy: Metale poprzejściowe
| Z | Pierwiastek | Symbol | Masa | Wartościowość | Opis |
|---|---|---|---|---|---|
| 13 | Glin | Al | 26,982 u | III | Puszka, folia i kadłub samolotu — lekki, bo sam się okrywa warstwą tlenku. |
| 31 | Gal | Ga | 69,723 u | III | Metal, który topi się w dłoni; w postaci azotku świeci w diodach LED. |
| 49 | Ind | In | 114,82 u | III | Przezroczysta warstwa przewodząca w każdym ekranie dotykowym. |
| 50 | Cyna | Sn | 118,71 u | II, IV | Z miedzią daje brąz, który nazwał całą epokę; dziś spaja obwody na płytkach. |
| 81 | Tal | Tl | 204,38 u | I, III | Trucizna bez smaku i zapachu, dziś głównie detektory podczerwieni i diagnostyka serca. |
| 82 | Ołów | Pb | 207,2 u | II, IV | Rzymskie rury i akumulatory samochodowe; osłania też przed promieniowaniem. |
| 83 | Bizmut | Bi | 208,98 u | III, V | Rośnie w tęczowe schodkowe kryształy, a w aptece łagodzi żołądek. |
| 84 | Polon | Po | 209 u | II, IV | Odkryty w Paryżu i nazwany na cześć Polski; grzeje sondy kosmiczne i zabija w mikrogramach. |
Właściwości — Metale poprzejściowe
Najbardziej rzuca się w oczy niska temperatura topnienia. Gal topi się w 29,76 °C, więc rozpływa się w dłoni; ind w 156,6, cyna w 231,93, polon w 254, bizmut w 271,4, tal w 304, a ołów w 327,46. Wyjątkiem jest glin, który wytrzymuje do 660,32. Gęstości rozchodzą się równie szeroko: glin ma 2,7 grama na centymetr sześcienny i jest najlżejszym metalem konstrukcyjnym, a tal z wartością 11,85 i ołów z 11,34 należą do bardzo ciężkich. Elektroujemności biegną od 1,61 u glinu do 2,33 u ołowiu, czyli wyżej niż u wielu metali przejściowych, bo grupa sąsiaduje z niemetalami. W chemii charakterystyczne jest to, że im niżej w kolumnie, tym chętniej pierwiastek oddaje o dwa elektrony mniej. Glin, gal i ind występują tylko na stopniu III, ale tal już na I i III, cyna i ołów na II i IV, a bizmut na III i V. Glin sam się chroni: w powietrzu pokrywa się szczelną warstwą tlenku Al₂O₃.
Zastosowanie — gdzie spotykamy te pierwiastki
Glin jest wszędzie tam, gdzie liczy się lekkość: puszki, folia, ramy okienne, kadłuby samolotów. Cyna spaja obwody elektroniczne, pokrywa blachę w konserwach i razem z miedzią tworzy brąz. Ołów, mimo złej sławy, wciąż pracuje w akumulatorach samochodowych i w osłonach gabinetów rentgenowskich, bo skutecznie zatrzymuje promieniowanie. Azotek galu świeci w diodach LED, a przezroczysta warstwa przewodząca z indem pokrywa ekrany dotykowe i wyświetlacze. Bizmut trafia do leków żołądkowych, kosmetyków, stopów niskotopliwych i śrutu. Tal służy w detektorach podczerwieni i w diagnostyce serca, a jego związki wchodzą do szkła optycznego. Polon, jedyny promieniotwórczy pierwiastek tej rodziny, ogrzewał sondy kosmiczne. Warto pamiętać, że ołów, tal i polon są silnie trujące i obchodzi się z nimi wyjątkowo ostrożnie, a kadm i ołów są stopniowo wycofywane z produktów codziennego użytku.
Metale poprzejściowe w szkole — co trzeba wiedzieć
Największa pułapka kryje się w samej nazwie: te pierwiastki leżą w bloku p, a nie w bloku d, więc nie są metalami przejściowymi. Glin bywa do nich błędnie zaliczany, a stoi w trzynastej grupie i występuje zawsze na stopniu III. Przy okazji: glin to polska nazwa aluminium, to ten sam pierwiastek. Drugi klasyk sprawdzianów: w jednej kolumnie mogą stać pierwiastki o zupełnie różnym charakterze. W grupie czternastej węgiel jest niemetalem, krzem półmetalem, a cyna i ołów metalami. Warto zapamiętać amfoteryczność glinu: tlenek Al₂O₃ i wodorotlenek Al(OH)3 reagują zarówno z kwasami, jak i z mocnymi zasadami. Stąd też bierze się odpowiedź na częste pytanie, czemu glin sprawia wrażenie niereaktywnego, choć jest metalem aktywnym — chroni go warstwa własnego tlenku. Przy stopniach utlenienia pomaga reguła: im niżej w kolumnie, tym stabilniejszy jest stopień niższy o dwa, dlatego u talu wygrywa I, a u ołowiu II.
Najczęstsze pytania — Metale poprzejściowe
Czy glin jest metalem przejściowym?
Nie. Glin leży w trzynastej grupie, w bloku p, a metale przejściowe zajmują blok d, czyli grupy od trzeciej do dwunastej. Glin zalicza się do metali poprzejściowych. Widać to też po chemii: nie ma zmiennych stopni utlenienia, występuje zawsze na stopniu III, a jego związki są bezbarwne.
Dlaczego glin nie rdzewieje?
Bo natychmiast po zetknięciu z powietrzem pokrywa się cienką, szczelną warstwą tlenku Al₂O₃. Ta warstwa mocno trzyma się metalu i odcina go od tlenu, więc reakcja zatrzymuje się na powierzchni. Rdza na żelazie zachowuje się inaczej: jest krucha, odpada i odsłania kolejne warstwy metalu.
Jakie pierwiastki należą do metali poprzejściowych?
W tym ujęciu jest ich osiem: glin, gal, ind, cyna, tal, ołów, bizmut i polon. Wszystkie leżą w bloku p, w grupach od trzynastej do szesnastej, poniżej ukośnej linii półmetali. Granice tej rodziny bywają rysowane różnie, bo nie jest to grupa formalnie zdefiniowana tak jak na przykład fluorowce.
Dlaczego gal topi się w dłoni?
Bo jego temperatura topnienia wynosi 29,76 °C, a skóra ma około trzydziestu sześciu stopni. Atomy galu w ciele stałym są ze sobą związane wyjątkowo słabo jak na metal, więc już ciepło ręki wystarcza, by kryształ się rozpadł. Gal nie jest trujący, ale plami skórę i przywiera do niej.
← Wszystkie grupy · Układ okresowy · Układ okresowy do druku