Metalli: principali proprietà, metodi di estrazione e fenomeno della corrosione
I metalli sono elementi chimici che vantano straordinarie proprietà fisiche e chimiche, impiegati in una vasta gamma di settori in forma pura o combinata in leghe. Circa tre quarti degli elementi conosciuti presentano le caratteristiche macroscopiche tipiche dei metalli, con la linea zigzag nella Tavola Periodica che li separa dai non metalli. Gli elementi situati vicino a tale linea vengono definiti metalloidi o semimetalli, dimostrando proprietà intermedie tra metalli e non metalli.
Proprietà fisiche e chimiche dei metalli
Le proprietà fisiche dei metalli comprendono lucentezza, buona conducibilità termica ed elettrica, alta temperatura di fusione, elevata densità, malleabilità, duttilità, stato solido a temperatura ambiente (tranne per il mercurio), sonorità e non trasparenza. Dal punto di vista chimico, gli atomi dei metalli presentano generalmente da 1 a 3 elettroni nel loro livello più esterno, sono soggetti a corrosione, tendono a cedere facilmente elettroni, formano ossidi basici, possiedono basse elettronegatività e agiscono come buoni agenti riducenti.
Queste proprietà derivano dal legame metallico, in cui gli elettroni sono delocalizzati nel reticolo cristallino, non essendo legati a un nucleo specifico e quindi in grado di spostarsi liberamente. Tale modello spiega la formazione di ioni positivi e la basicità degli ossidi metallici, evidenziando variazioni nelle proprietà chimiche dei diversi metalli.
Processo di estrazione dei metalli
I metalli si trovano in natura principalmente sotto forma di ossidi, carbonati o solfuri nelle rocce, da cui vengono estratti con complessi processi di lavorazione. Da qui, il metallo viene fuso e sottoposto a successive lavorazioni, eliminando impurità fino a ottenere la purezza desiderata. Ad esempio, il ferro viene estratto principalmente dall’ematite (Fe2O3) e dalla magnetite (Fe3O4) tramite riduzione con carbonio in una fornace appositamente progettata.
Fenomeno della corrosione
I metalli, impiegati in numerose applicazioni tecniche, sono soggetti alla corrosione, fenomeno che può causarne la distruzione. La corrosione è strettamente legata all’esposizione del metallo a un ambiente gassoso o liquido aggressivo, con formazione di ossidi metallici sulla superficie. Mentre alcuni metalli come il cromo, il titanio e il nichel possono passivarsi attraverso la formazione di strati protettivi di ossidi, altri come il ferro sviluppano ossidi porosi senza capacità protettiva efficace.
Ruolo dei metalli di transizione e loro composti di coordinazione
I metalli di transizione, appartenenti al blocco d della Tavola Periodica, hanno la capacità di formare composti di coordinazione, nei quali alcuni ioni metallici fungono da acidi di Lewis e si coordinano con leganti che agiscono da basi di Lewis. Questi composti, presenti anche in sostanze biologiche come la vitamina B12, l’emoglobina e la clorofilla, hanno un’importanza cruciale in numerosi processi biologici e chimici.
Il processo di estrazione dei metalli e il fenomeno della corrosione sono aspetti rilevanti correlati all’uso dei metalli in molteplici contesti, come quello industriale e tecnologico. La comprensione delle proprietà e del comportamento dei metalli è cruciale per ottimizzare il loro sfruttamento e prevenire fenomeni dannosi come la corrosione.