Metalul (numele provine din metalul metalic - mina) este una dintre clasele de elemente care, spre deosebire de metalele nemetalice (și metaloide), au proprietăți metalice caracteristice. Metalele sunt cele mai multe elemente chimice (aproximativ 70%). Cel mai comun metal din scoarța pământului este aluminiu.
Metalele (Grupa 1A și 2A) - sunt elemente chimice ale căror atomi ușor valență electroni este dată de la un subnivel extern și predvneshnego, transformându-se în cationi datorită acestui număr mic de electroni de valență și raza mare a atomului.
Fiind în natură
Majoritatea metalelor sunt prezente în natură sub formă de minereuri și compuși. Formează oxizi. Sulfuri. carbonați și alți compuși chimici. Pentru producerea metalelor pure și aplicarea ulterioară a acestora, este necesar să le separăm de minereuri și să efectuăm purificarea. Dacă este necesar, dopajul și alte procesări ale metalelor. Studiul acestui lucru este știința metalurgiei. Metalurgia distinge minereurile de metale feroase (pe bază de fier) și neferoase (fierul nu le include, doar aproximativ 70 de elemente). O excepție poate fi numită aproximativ 16 elemente: așa-numitele. metale prețioase (aur, argint etc.) și altele (de exemplu, cupru de mercur) prezente fără impurități. Aurul, argintul și platina aparțin, de asemenea, metalelor prețioase. În plus, în cantități mici, ele sunt prezente în apă de mare, plante, organisme vii (jucând un rol important în acest sens).
Proprietăți ale metalelor
Proprietăți caracteristice ale metalelor
- Stralucirea metalului (cu excepția iodului și carbonului sub formă de grafit.) În ciuda strălucirii sale metalice, iodul și grafitul cristalin aparțin nemetalilor.)
- Conductivitate electrică bună (cu excepția carbonului).
- Posibilitatea de prelucrare ușoară (vedeți plasticitatea, cu toate acestea, unele metale, cum ar fi germaniu și bismut, sunt non-plastic.)
- Densitate mare (de obicei, metale mai grele decât metalele.)
- Punct de topire ridicat (excepții: mercur, galiu și metale alcaline.)
- Conductibilitate termică ridicată
- În reacții, ele sunt întotdeauna agenți reducători
Proprietățile fizice ale metalelor
Toate metalele (cu excepția mercurului) sunt solide în condiții normale. Cu toate acestea, duritatea lor este diferită. Deci, metalele alcaline sunt ușor de tăiat cu un cuțit de bucătărie. Oțelul este similar cu duritatea unui geam. Metalele cum ar fi vanadiul, tungstenul și cromul scarpină cu ușurință cel mai greu oțel și sticlă.
Duritatea unor metale pe scara Mohs:
ușor de zgâriat sticlă și toate metalele; zgâria rubinia
Punctele de topire variază între -39 ° C (mercur) și 3410 ° C (tungsten). Punctul de topire al majorității metalelor (cu excepția metalelor alcaline) este ridicat, dar unele metale "normale", de exemplu, staniu și plumb. pot fi topite pe o sobă convențională electrică sau cu gaz.
În funcție de densitate, metalele sunt împărțite în lumină (densitate 0,53 ÷ 5 g / cm3) și grele (5 ÷ 22,5 g / cm³). Cel mai ușor metal este litiul (densitate 0,53 g / cm3). Cea mai grea de metal numit este în prezent, nu este posibil, deoarece densitatea de osmiu și iridiu - cele două metale cele mai grele - sunt aproape egale (circa 22,6 g / cm - densitate exact de două ori mai mare de plumb), și se calculează densitatea lor exactă este extrem de dificil: este nevoie metale complet curățate, deoarece orice impurități își reduc densitatea.
Majoritatea metalelor sunt din material plastic. adică, firul metalic poate fi îndoit și nu se va rupe. Acest lucru se datorează deplasării straturilor de atomi de metal fără a rupe legătura dintre ele. Cel mai plastic sunt aur. argint și cupru. De aur, puteți face o grosime a foliei de 0,003 mm, care este utilizată pentru auritul produselor. Cu toate acestea, nu toate metalele sunt din material plastic. Sârmă din abdomen sau zincat atunci când este îndoit; mangan și bismut sub deformare, în general, aproape nu se îndoaie, dar imediat se descompun. Plasticitatea depinde de puritatea metalului; Astfel, cromul foarte pur este foarte plastic, dar contaminat chiar și cu impurități minore, devine mai fragil și mai greu.
Toate metalele conduc energia electrică; acest lucru se datorează prezenței electronilor mobili în laturile cristaline. se deplasează sub acțiunea unui câmp electric. Argintul, cuprul și aluminiu au cea mai mare conductivitate electrică; din acest motiv ultimele două metale sunt cel mai adesea folosite ca material pentru fire. Conductivitatea electrică foarte ridicată are și sodiu, au fost făcute încercări în aparatul experimental de a folosi conductorii de sodiu sub formă de tuburi din oțel inoxidabil cu pereți subțiri, umplute cu sodiu. Datorită greutății specifice scăzute a sodiului, cu rezistență egală, "firele" de sodiu sunt mult mai ușoare decât firele de cupru și chiar ușor mai ușoare decât cele din aluminiu.
Conductibilitatea termică ridicată a metalelor depinde, de asemenea, de mobilitatea electronilor liberi. Prin urmare, o serie de conductivități termice sunt similare cu o serie de conductivități electrice și argintul este cel mai bun conductor de căldură, cum ar fi electricitatea. Sodiul se găsește, de asemenea, ca un bun conducător de căldură; Este cunoscută, de exemplu, utilizarea sodiului în vane ale motoarelor de automobile pentru îmbunătățirea răcirii acestora.
Suprafața netedă a metalelor reflectă un procent mare de lumină - acest fenomen se numește stralucire metalică. Cu toate acestea, în starea de pulbere, majoritatea metalelor își pierd strălucirea; aluminiu și magneziu. totuși, își păstrează luciul și pulberea. Cel mai reflectat aluminiu, argint și paladiu - din aceste metale fac oglinzi. Pentru a face oglinzi, uneori este folosit rodiul. în ciuda prețului extrem de ridicat: datorită unei rezistențe mult mai mari și rezistenței chimice decât argintului sau chiar paladiului, stratul de rodiu poate fi mult mai subțire decât argintul.
Culoarea majorității metalelor este aproximativ aceeași - gri deschis, cu o nuanță albăstrui. Aur, cupru și cesiu, respectiv galben, roșu și galben deschis.
Proprietăți chimice ale metalelor
Pe stratul electronic exterior, majoritatea metalelor au un număr mic de electroni (1-3), astfel încât reacționează în majoritatea reacțiilor ca agenți reducători (adică ei "dau" electronii lor)
1. Reacții cu substanțe simple
- Cu oxigen reacționează toate metalele, cu excepția aurului, platinei. Reacția cu argint are loc la temperaturi ridicate, dar oxidul de argint (II) nu este practic format, deoarece este instabil din punct de vedere termic. În funcție de metal, oxizii pot fi eliberați. peroxizi. superoxid:
4Li + O2 = 2Li2O oxid de litiu
2Na + O2 = peroxidul de sodiu Na2O2
K + O2 = KO2 peroxid de potasiu
Pentru a obține din oxidul de peroxid, peroxidul este redus cu un metal:
Na2O2 + 2Na = 2Na2O
Cu metale medii și puțin active, reacția are loc după încălzire:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
2Hg + 02 = 2HgO
2Cu + O2 = 2CuO
- Numai cele mai active metale reacționează cu azotul, numai litiul reacționează la temperatura camerei, formând nitruri:
- Cu sulf reacționați toate metalele, cu excepția aurului și a platinei:
Fierul reacționează cu sulful la încălzire, formând o sulfură:
Fe + S = FeS
- Numai cele mai active metale reacționează cu hidrogenul, adică metalele grupelor IA și IIA, cu excepția Be. Reacțiile se efectuează cu încălzire, în timp ce se formează hidruri. În reacții, metalul acționează ca agent reducător, starea de oxidare a hidrogenului este -1:
- Doar cele mai active metale reacționează cu carbonul. În acest caz se formează acetilenide sau metanide. Acetilena cu o interacțiune cu apa dă acetilenă. metanidele sunt metanul.
alierea
Această introducere în topitură de elemente suplimentare care îmbunătățesc proprietățile mecanice, fizice și chimice ale materialului de bază.
Structura microscopică
Proprietățile caracteristice ale metalelor pot fi înțelese din structura lor internă. Toate acestea au o legătură slabă între electronii nivelului de energie extern (cu alte cuvinte, electronii de valență) și nucleul. Datorită acestui fapt, diferența de potențial creată în conductor duce la mișcarea de avalanșă a electronilor (numite electroni de conducere) în rețeaua cristalină. Setul de astfel de electroni este adesea numit gaz de electroni. Contribuțiile la conductivitatea termică, în plus față de electroni, dau fononi (vibrații de zăbrele). Plasticitatea se datorează unei mici barieri energetice pentru mișcarea dislocărilor și deplasarea planurilor cristalografice. Duritatea poate fi explicată printr-un număr mare de defecte structurale (atomi interstițiali, locuri vacante etc.).
Datorită revenirii ușoare a electronilor, este posibil să se oxideze metalele, ceea ce poate duce la coroziune și degradare ulterioară a proprietăților. Capacitatea de oxidare poate fi recunoscută printr-o serie standard de activități metalice. Acest fapt confirmă necesitatea utilizării metalelor în combinație cu alte elemente (dintre care cel mai important este oțelul), alierea acestora și utilizarea diferitelor acoperiri.
Pentru o descriere mai corectă a proprietăților electronice ale metalelor, trebuie utilizată mecanica cuantică. În toate corpurile solide cu o simetrie suficientă, nivelurile de energie ale electronilor atomilor individuali se suprapun și formează benzile permise, iar banda formată de electronii de valență se numește banda de valență. Cuplarea slabă a electronilor de valență în metale duce la faptul că banda de valență din metale este foarte largă și toți electronii de valență nu sunt suficienți pentru a umple complet.
Caracteristica principală a unei astfel de zone parțial umplute este că, chiar și cu tensiunea minimă aplicată în eșantion, electronii de valență sunt restructurați, adică fluxurile de curent electric.
Aceeași mobilitate ridicată a electronilor conduce la o conductivitate termică ridicată, precum și la capacitatea de a reflecta radiația electromagnetică (care dă metalelor un luciu caracteristic).
Unele metale
Aplicarea metalelor
Materiale structurale
Metalele și aliajele lor sunt unul dintre principalele materiale constructive ale civilizației moderne. Acest lucru este determinat în primul rând de rezistența lor ridicată. uniformitatea și impermeabilitatea pentru lichide și gaze. În plus, schimbând formularea aliajelor, le puteți schimba proprietățile într-o gamă foarte largă.
Materiale electrotehnice
Metalele sunt folosite atât ca conductori de energie electrică (cupru, aluminiu) cât și ca materiale cu rezistență crescută la rezistențe și elemente electrice de încălzire (nichrom, etc.).
Materiale pentru scule
Metalele și aliajele lor sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea instrumentelor (partea lor de lucru). În principiu, este vorba de oțeluri de unelte și aliaje dure. Ca instrument, se folosesc și diamante. nitrură de bor. ceramică.
Vedeți ce este "Metal" în alte dicționare:
METAL - (greacă). Un corp simplu, greu, opac, cu un grad mai mare sau mai mic de strălucire, rigiditate și capacitatea de a conduce căldură și electricitate. Dicționar de cuvinte străine care fac parte din limba rusă. Chudinov A.N. 1910. METAL lat ... ... Dicționar al cuvintelor străine ale limbii ruse
METAL - METAL, soț de metal. Lat. krushets; dar în formă mică, în topirea: regele. În viața de zi cu zi, metale valoroase și scumpe: aur, platină, argint; simplu: fier, cupru, zinc, staniu, plumb; chimia a descoperit astfel de începuturi ale aproape tuturor fosilelor, constând din ... Dicționarul explicativ al lui Dahl
Metal - vezi Craft ... Enciclopedia Biblică Brockhaus
METAL - [al], metal, soțul. (Metalul grecesc, aprins de mine). Organism simplu (sau aliaj) din punct de vedere chimic, caracterizat prin luciu, maleabilitate, fuzibilitate și capacitatea de a conduce căldură și electricitate. Metale feroase (fier, fontă, oțel etc.). Nobil sau ... ... Dicționar explicativ Ushakov
METAL - METAL, ah, soț. Substanță chimică simplă, care are o luciu specială, maleabilitate, bună conductivitate termică și conductivitate electrică. Metale neferoase (fier și aliajele sale). Metale neferoase (toate metalele, cu excepția negrelor). Nobil (prețios) ... ... Dicționar explicativ al lui Ozhegov
metal - METAL, și, m. 1. Rock metalic. 2. Bani. Nu sunt cu metal. 1. din mus ... Dicționar de argo rus
metal - 1. Substanță elementară opacă lucioasă, care este un bun conductor de căldură și electricitate și, atunci când este lustruit, se caracterizează printr-o reflectare bună a luminii. Majoritatea metalelor sunt forjate și plastic și sunt mai dens, ... ... Ghidul Traducătorului Tehnic
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: