Метали, наука, fandom powered by wikia
Про соотв. напрямку рок-музики см. метал.
Метал (назва походить від лат. Metallum - шахта) - один з класів елементів, які, на відміну від неметалів (і металлоидов), мають характерні металевими властивостями. Металами є більшість хімічних елементів (приблизно 80%). Найпоширенішим металом в земній корі є алюміній.
Визначення Ломоносова Правити
Метали - суть світлі тіла, які кувати можна.
Знаходження в природі Правити
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).
Властивості металів Правити
Характерні властивості металів Правити
Фізичні властивості Правити
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 ÷ 5 г / см³) і важкі (5 ÷ 22,5 г / см³).
Мікроскопічна будова Правити
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).
Деякі метали Правити
Застосування металів Правити
Конструкційні матеріали Правити
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.
Електротехнічні матеріали Правити
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.).
Інструментальні матеріали Правити
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.