Metale żelazne i nieżelazne różnią się zarówno pod względem chemicznym, jak i w sposobie ich użycia. Istnieje kilka kluczowych różnic, które mogą być wykorzystane do rozróżnienia tych dwóch typów.
1. Zawartość żelaza
Definiująca różnica pomiędzy metalami żelaznymi i nieżelaznymi polega na zawartości żelaza. Oba typy mogą być czyste lub w postaci stopów. Ogólnie rzecz biorąc, metale żelazne zawierają żelazo. Samo słowo żelazny pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego żelazo, ferrum. Z tego powodu w układzie okresowym pierwiastków żelazo nosi skrót Fe. Mogą to być żeliwa, stali, lub innego rodzaju metalu zawierającego żelazo. Stal nierdzewna jest powszechną formą metalu żelaznego. Metale nieżelazne, z drugiej strony, nie zawierają żelaza. Metale te mogą być surowe metale, oczyszczone metale, lub stopów. Powszechne metale nieżelazne to aluminium, miedź, cyna i metale szlachetne, takie jak złoto i srebro.
2. Magnetyzm
Czy kiedykolwiek zauważyłeś, że ten sam magnes, który przywiera do twojej lodówki ze stali nierdzewnej nie ma żadnego przyciągania do twojego złotego pierścionka? Jeśli tak, to odkryłeś kolejną ogólną różnicę pomiędzy metalami żelaznymi i nieżelaznymi. Metale żelazne są zazwyczaj magnetyczne, podczas gdy metale nieżelazne nie. Właściwość ta pozwala na identyfikację i sortowanie dwóch typów metali łatwo.
Powodem tego jest fakt, że żelazo jest bardzo polarną cząsteczką. Elektrony w jego pierścieniu atomowym nie są symetryczne. Kiedy żelazo napotyka pole magnetyczne, jego elektrony są przyciągane do jednego znaku atomu. To powoduje przyciąganie pomiędzy metalami żelaznymi i magnesami. Metale nieżelazne są przyciągane do magnesu tylko wtedy, gdy przepływa przez nie pole elektryczne, które polaryzuje ich elektrony.
3. Utlenianie
Inną kluczową cechą metali żelaznych jest to, że mogą być utleniane, co powszechnie nazywamy rdzewieniem. Ze względu na polarność żelaza, jest bardzo prawdopodobne, że straci ono elektron na rzecz innych polarnych cząsteczek, takich jak woda. To sprawia, że atom żelaza jest bardziej dodatni, a tym samym bardziej prawdopodobne jest, że połączy się z tlenem w wodzie, tworząc tlenek żelaza (III). Tlenek żelaza (III) jest sproszkowanym czerwonym metalem, który nazywamy rdzą.
Niektóre metale żelazne, takie jak stal nierdzewna, nie rdzewieją. Dzieje się tak, ponieważ zostały one połączone z metalem nieżelaznym, który równoważy atom żelaza i sprawia, że jest mniej prawdopodobne, że straci on elektron i rozpocznie proces tworzenia rdzy. Metale nieżelazne nie rdzewieją.
4. Wytrzymałość na rozciąganie
Ostatnią cechą wyróżniającą metale żelazne jest to, że zazwyczaj mają one bardzo wysoką wytrzymałość na rozciąganie. Stal, na przykład, jest jednym z najmocniejszych metali na świecie. Wytrzymałość na rozciąganie to zdolność do poddania się działaniu dużej siły bez pękania lub deformacji. Wynika to z połączenia wytrzymałości i elastyczności. Podczas gdy istnieją bardzo mocne metale nieżelazne, takie jak tytan, niewiele metali jest tak zdolnych do przenoszenia ciężaru lub poddawania się sile, jak stopy żelaza.
Metale żelazne i nieżelazne różnią się od siebie, ponieważ mają inny skład atomowy i oddziałują z otoczeniem w unikalny sposób. Oba rodzaje metali są ważne dla współczesnego świata i wykorzystywane na wiele sposobów.