Метал, все про метал, властивості металів - легка справа
Металургія - сукупність пов'язаних між собою галузей і стадій виробничого процесу від видобутку сировини до випуску готової продукції - чорних і кольорових металів і їх сплавів.
До чорних металів відносять залізо, марганець і хром. Всі інші - кольорові. За фізичними властивостями і призначенням кольорові метали умовно ділять на важкі (мідь, свинець, цинк, олово, нікель) і легкі (алюміній, титан, магній).
Велика частина металів присутній в природі у вигляді руд і з'єднань. Вони утворюють оксиди, сульфіди, карбонати та інші хімічні речовини. Для отримання чистих металів і подальшого їх застосування необхідно виділити їх з руд і провести очистку. При необхідності проводять легування і іншу обробку металів. Вивченням цього займається наука металургія. Металургія розрізняє руди чорних металів (на основі заліза) і кольорових (в їх склад не входить залізо, всього близько 70 елементів). Винятком можна назвати близько 16 елементів: т. Н. благородні метали (золото, срібло та ін.), і деякі інші (наприклад, ртуть, мідь), які присутні без домішок. Золото, срібло і платина відносяться також до дорогоцінних металів. Крім того, в малих кількостях вони присутні в морській воді, рослинах, живих організмах (граючи при цьому важливу роль).
Характерні властивості металів
Фізичні властивості металу
Всі метали (крім ртуті) тверді при нормальних умовах. Температури плавлення лежать в діапазоні від 39 ° C (ртуть) до 3410 ° C (вольфрам). Залежно від їх щільності, метали ділять на легкі (щільність 0,53 ч 5 г / смі) і важкі (5 ч 22,5 г / смі). метали тонуть
Механічні властивості металу
Це здатність металів піддаватися різним способам механічної обробки.
Мікроскопічна будова металу
Характерні властивості металів можна зрозуміти, виходячи з їх внутрішньої будови. Всі вони мають слабкий зв'язок електронів зовнішнього енергетичного рівня (іншими словами, валентних електронів) з ядром. Завдяки цьому створена різниця потенціалів в провіднику призводить до лавиноподібного руху електронів (званих електронами провідності) в кристалічній решітці. Сукупність таких електронів часто називають електронним газом. Внесок в теплопровідність, крім електронів, дають фонони (коливання решітки). Пластичність обумовлена малим енергетичним бар'єром для руху дислокацій і зсуву кристалографічних площин. Твердість можна пояснити великим числом структурних дефектів (міжвузольні атоми, вакансії та ін.).
Через легкої віддачі електронів можливо окислення металів, що може призводити до корозії і подальшої деградації властивостей. Здатність до окислення можна дізнатися за стандартним ряду активності металів. Цей факт підтверджує необхідність використання металів в комбінації з іншими елементами (сплав, найважливішим з яких є сталь), їх легування та застосування різних покриттів.
Для більш коректного опису електронних властивостей металів необхідно використовувати квантову механіку. У всіх твердих тілах з достатньою симетрією рівні енергії електронів окремих атомів перекриваються і утворюють дозволені зони, причому зона, утворена валентними електронами, називається валентної зоною. Слабкий зв'язок валентних електронів в металах призводить до того, що валентна зона в металах виходить дуже широкою, і всіх валентних електронів не вистачає для її повного заповнення.
Принципова особливість такої частково заповненою зони полягає в тому, що навіть при мінімальному доданому напрузі в зразку починається перебудова валентних електронів, т. Е. Тече електричний струм.
Та ж висока рухливість електронів призводить і до високої теплопровідності, а також до здатності дзеркально відображати електромагнітне випромінювання (що і надає металам характерний блиск).
Метали і їх сплави - один із головних конструкційних матеріалів сучасної цивілізації. Це визначається насамперед їх високою міцністю, однорідністю і непроникністю для рідин і газів. Крім того, змінюючи рецептуру сплавів, можна змінювати їх властивості в дуже широких межах.
Метали використовуються як в якості хороших провідників електрики (мідь, алюміній), так і в якості матеріалів з підвищеним опором для резисторів і електронагрівальних елементів (ніхром і т. П.).
Метали і їх сплави широко застосовуються для виготовлення інструментів (їх робочої частини). В основному це інструментальні стали і тверді сплави. Як інструментальних матеріалів застосовуються також алмаз, нітрид бору, кераміка.