Метал

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Метали
Алкални метали
Литий, Натрий, Калий
Рубидий, Цезий, Франций
Алкалоземни метали
Берилий, Магнезий, Калций
Стронций, Барий, Радий
Преходни метали
Цинк, Молибден, Кадмий
Скандий, Титан, Ванадий
Хром, Манган, Желязо
Кобалт, Никел, Мед
Итрий, Цирконий, Ниобий
Технеций, Рутений, Родий
Паладий, Сребро, Хафний
Тантал, Волфрам, Рений
Осмий, Иридий, Платина
Злато, Живак, Ръдърфордий,
Дубний, Сиборгий, Борий,
Хасий, Майтнерий,
Дармщадтий, Рентгений, Коперниций
Други метали
Алуминий, Галий, Индий
Калай, Талий, Олово, Бисмут
Унунтрий, Унунквадий
Унунпентий, Унунгексий
Лантаниди
Лантан, Церий, Празеодим
Неодим, Прометий, Самарий
Европий, Гадолиний, Тербий
Диспросий, Холмий, Ербий
Тулий, Итербий, Лутеций
Актиниди
Актиний, Торий, Протактиний
Уран, Нептуний, Плутоний
Америций, Кюрий, Берклий
Калифорний, Айнщайний, Фермий
Менделеевий, Нобелий, Лоренций

Металите (на гръцки: Μέταλλο) са група от 80 химични елемента, които се намират в левия долен участък на периодичната таблица на химическите елементи. Диагонална линия от B до Po разделя металите от неметалите. На самата линия се намират металоидите, наречени още полупроводници. В кристалните решетки на металите всеки атом е обкръжен от максимално геометрично допустим брой атоми, между които валентните електрони се движат свободно – така нареченият електронен газ.[1] В природата се срещат най-често във вид на руди – като оксиди, сулфиди и карбонати. Получават се от съответните руди чрез редукция при високи температури. Около 3% от човешкия организъм се състои от метали.

Характеристики[редактиране | edit source]

Строеж[редактиране | edit source]

Металната кристална решетка е изградена само от катиони. Стабилността ѝ е обособена от особен вид химична връзка, присъща само на металите в твърдо и течно агрегатно състояние. Металите притежават редица общи свойства: висока електро и топлопроводимост, висока пластичност, способност да отразяват голяма част от падналите върху тях светлинни лъчи, които не са присъщи на останалите кристални тела. Тези физични характеристики на металите се дължат на свободно движещите се в металните кристали електрони.

Физични свойства[редактиране | edit source]

Галий

Металите са твърди вещества (с изключение на живака) с висока електропроводимост и топлопроводимост, характерен метален блясък, ковкост и пластичност. Те също така като цяло имат висока плътност и висока температура на топене, но например калаят и оловото могат да се разтопят на обикновен котлон.

Цветът на повечето метали е един и същ – светло сив със синкави оттенъци. Изключение са златото – с жълтеникав цвят, медта с червеникав и цезия със светло жълт.

Това, че металите са добри проводници на електрически ток се дължи на наличието на подвижни електрони, които се придвижват под действието на електрическото поле. Най-добрите електрически проводници са сребро, мед, злато и алуминий. Високата топлопроводимост зависи също от подвижността на електроните, затова най-добрият проводник на топлина е също среброто.

Гладката повърхност на металите отразява по-голямата част от светлината. Това явление носи името метален блясък. В прахообразно състояние обаче металите загубват блясъка си, с изключение на алуминий и магнезий, които го запазват дори в това състояние. Най-добре отразяват светлината алуминият, среброто и паладият, затова те се използват при направата на огледала.

Друго свойство на металите е способността им към взаимно разтваряне или свързване, при което се получават сплави.

Химични свойства[редактиране | edit source]

Мястото на металите в периодичната таблица, отбелязани са в сиво

От химичните отнасяния на метала особено характерна е способността им да отдават електрони при химичното им взаимодействие с неметалите, при което преминават в положително натоварени йони (катиони). С кислорода образуват главно основни оксиди, повечето от които са анхидриди на съответни основи.

4 Na + O2 → 2 Na2O (динатриев оксид)
2 Ca + O2 → 2 CaO (калциев оксид)
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3 (диалуминиев триоксид)

Всички метали се разтварят в киселини, а някои и в основи. Процесът на разрушаване на кристалната им решетка под действието на химични вещества се нарича корозия. Като добра предпазна мярка срещу корозията може да служи боядисване, лакиране или някакъв друг вид покритие. Някои метали са силно реактивни и предизвикват бурни реакции с вода.

Преходните метали (като желязо, мед, цинк и никел) се оксидират за значително по-дълго време. Други като паладий, платина и злато изобщо не реагират с атмосферните газове. Някои метали образуват тънък слой окис на повърхността, който служи като бариера за по-нататъшното проникване на кислородните атоми и по-този начин запазват блясъка и проводимостта си. Такива са титан, алуминий и стомана.

Механични свойства[редактиране | edit source]

Металите могат лесно да се изтеглят и се характеризират с лесна ковкост и пластичност. Пластичната деформация слага някакви граници на това, тъй като някои промени могат да предизвикат необратими процеси. По-конкретно, ако се приложат сили, по-големи от границата на еластичност, това може да доведе до необратима повреда на даденото вещество.[2] За пластичните материали при механични напрежения по-големи от границата на еластичност възниква остатъчна (наречена още пластична) деформация т.е. след премахване на външната сила тялото не възстановява първоначалните си размери. Пластичните качества на металите зависят съществено от това дали материалът е монокристал, или е с поликристална структура. Монокристалните вещества са много по-пластични от поликристалните.

Горещ метал, който се кове в момента

Друга механична характеристика на металите е якостта. Теоретичната якост на металите се установява като се използва аналог между структурата на металите и йонната кристална решетка от типа на NaCl. Различието се състои в това, че колективизираните електрони не са съсредоточени в една точка, а са равномерно разпределени в областите между положителните йони. Техническата якост (експерименталната) е на 2-4 порядъка по- ниска от теоретично определената.

Магнитни свойства[редактиране | edit source]

По отношение на магнитните си свойства биват диамагнитни, парамагнитни или феромагнитни. В твърдо състояние металите имат високосиметричен кристален строеж.

Сплави[редактиране | edit source]

Сплавите са сложни метали, получени при разтопяването и смесването в течно състояние на два или повече метала. Този процес понякога е наричан легиране. Съществуват и сплави между метали и неметали (например стоманата и чугунът са сплави на желязото с въглерод). С усложняване на технологиите днес сплави се получават и в твърдо състояние. Елементите образуващи сплавите (компоненти на сплавите), или изграждат свои индивидуални кристали (образувайки по този начин кристален конгломерат – кристална смес), или атомите им изграждат съвместно нови кристали (смесени кристали, твърди разтвори), или пък образуват помежду си химични съединения.

Друга класификация на метали[редактиране | edit source]

Характеристики на някои метали
Метал Относително тегло Температура на топене
Злато 19,32 1063°C
Платина 21,6 1780°C
Олово 11,3 327°C
Живак 13,5  - 39°C
Сребро 10,5 960°C
Мед 8,9 1083°C
Желязо 7,9 1539°C
Калай 7,3 232°C
Цинк 7,14 419°C
Алуминий 2,7 660°C

Вижте още[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]

Източници[редактиране | edit source]

  1. Mortimer, Charles E.. Chemistry: A Conceptual Approach. 3rd. New York:, D. Van Nostrad Company, 1975.
  2. Ductility – strength of materials