Kovy v našom živote

Kovy sú najrozšírenejšími prvkami na Zemi. V periodickej tabuľke prvkov je zo 118 známych prvkov len 25 polokovov a nekovov. Ostatné prvky sú kovy. Predpokladá sa, že novo vynájdené alebo umelo vyrobené prvky budú taktiež kovy. Kovy sa najčastejšie vyskytujú v prírode vo forme oxidov, sulfidov a solí. Ťažké kovy sa v prírode nachádzajú taktiež ako rýdze kovy. Kovy sú typickými elektropozitívnymi prvkami, to znamená, že ľahko štiepia elektróny a v zlúčeninách vystupujú ako katióny.

Kovy sú pevné látky s pravidelným usporiadaním. Výnimku tvorí ortuť, ktorá je za normálnej teploty a normálneho (atmosférického) tlaku kvapalná. Kovy majú striebrolesklú farbu – výnimku tvorí červenohnedá meď a zlaté zlato. Všetky kovy sú elektricky vodivé, kujné a ťažné – dajú sa z nich vyrábať veľmi tenké pláty.

Hustota kovov

Hustota (fyzikálna veličina, ktorá sa rovná podielu hmotnosti telesa a jeho objemu) kovov je rôzna a závisí od vnútorného usporiadania. Hodnota hustoty zliatiny kovov je vždy v rozmedzí medzi hustotami čistých kovov a závisí od pomeru zastúpenia kovov v zliatine. Príklady hustôt čistých kovov sú uvedené v Tabuľke 1. Hustoty zliatin a ich zloženie sú uvedené v Tabuľke 2.

Zliatiny kovov

Zliatina kovov je zmes kovov vyrábaná tavením kovu s ďalšími kovmi alebo inými prvkami či zlúčeninami. Podľa počtu zložiek sa zliatiny delia na binárne – obsahujú dve zložky, ternárne – zložené z troch zložiek a kvartérne – štvorzložková zliatina. Prvou historicky významnou zliatinou kovov bol bronz. Jeho vlastnosti boli objavené už v praveku. Objav bronzu znamenal veľký technologický pokrok vo výrobe nástrojov, zbraní a ozdôb. Na rozdiel od čistých kovov – medi a cínu, z ktorých je bronz vyrábaný, má vyššiu tvrdosť. O jeho význame pre človeka svedčí aj to, že po ňom bola pomenovaná jedna epocha ľudských dejín – doba bronzová. Zliatiny kovov sú vyrábané pre svoje vlastnosti, ktoré čisté kovy nemajú. Cielené pridávanie prvkov ku kovu sa nazýva legovanie. Príkladom môže byť legovanie ocele chrómom. Vyrobená oceľ je odolná voči korózii a používa sa na výrobu výfukov, príborov a riadu.

Magnetické vlastnosti kovov

Magnetické vlastnosti kovov sú dané pohybujúcimi sa elektrónmi v atómoch kovov. Pohybujúce sa elektróny okolo seba vytvárajú elementárne magnetické polia. Tieto elementárne magnetické polia sa skladajú a určujú výsledné magnetické pole atómov, a tým aj magnetické vlastnosti látky. Atómy diamagnetických látok sú usporiadané tak, že sa jednotlivé elementárne magnetické polia elektrónov rušia. Diamagnetické látky zoslabujú magnetické pole, do ktorého sú vložené. Medzi diamagnetické kovy patrí napríklad zlato, striebro, meď a bizmut.

Rad reaktívnosti kovov

Na výrobky z kovov pôsobí nielen vzduch, zmeny teploty, ale predovšetkým rôzne vodné roztoky. Chemici skúmali vlastnosti čistých kovov a došli k záveru, že odolnosť voči kvapalnému prostrediu závisí od schopnosti ľahko alebo menej ľahko tvoriť katióny. Podľa toho zoradili kovy do radu reaktívnosti kovov (Obrázok 2), v ktorej sú kovy zoradené od najviac reaktívnych – najľahšie tvoriacich katióny – až po menej reaktívne. Kovy, ktoré tvoria katióny neochotne – meď, ortuť, striebro, zlato, sú nazývané ako kovy ušľachtilé. V rade reaktívnosti kovov sú uvedené kurzívou. Kovy označované ako neušľachtilé, ľahko tvoriace katióny, sú v rade reaktívnosti kovov uvedené na pravej strane. Čím viac je kov vpravo, tým ochotnejšie reaguje.

Reakciou neušľachtilého kovu s kyselinou vzniká plynný vodík, ktorý sa uvoľňuje vo forme bublín a soľ príslušného kovu a kyseliny (reakčná schéma 4, 5, 6). Ušľachtilý kov s kyselinou za vzniku vodíka nereaguje (reakčná schéma 7). Dôkaz vodíka je možné vykonať jeho zachytávaním do skúmavky otočenej dnom nahor a následným priložením nad zapálený kahanec. Vodík štekne.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Al + 6HCl → 2Al → Cl₃ + 3H₂

Cu + HCl → nereaguje

Korózia

Odolnosť kovov voči rozrušovaniu, čiže korózii, nezávisí od ušľachtilosti kovu.Na povrchu hliníka sa samovoľne vytvára vrstvička oxidu hlinitého. Na rozdiel od železa je vrstva celistvejšia a kov chráni. Hovoríme, že dochádza k pasivácii kovu. Ak používame hliník na chemické reakcie, je potrebné túto vrstvičku odstrániť. Odstránenie oxidu hlinitého z povrchu je možné vykonať mechanicky, napr. šmirgľovým papierom. Výrobky z medi alebo jej zliatin sa pokrývajú zeleným povlakom – medenkou, ktorá povrch medi pasivuje. Povrch zinku sa pokrýva vrstvičkou oxidu zinočnatého, ktorý ho proti slabým vodným roztokom chráni. Hrdzavenie, čiže korózia železa, je spôsobené pôsobením vlhkého vzduchu alebo vodných roztokov na železo. Na povrchu železa sa vytvára nerovnomerná pórovitá vrstvička – hrdza, ktorá obsahuje predovšetkým oxid železitý hrdzavej farby. Vrstvička oxidu kov nechráni, odlupuje sa a korózia rýchlo pokračuje ďalej. Preto je potrebné železné predmety vystavené vzdušnej vlhkosti i vodným roztokom (napr. dažďu) chrániť vodoodpudivým náterom alebo ich pokryť vrstvičkou odolného kovu. Najčastejšie sa používa galvanické pokovovanie alebo žiarové zinkovanie.