Глава 2. Характеристики металічного стану

1. Що таке метали?

Метали і їх сплави є матеріалами, з яких виробляється 96% виробів сучасної промисловості.

Найважливішим є залізо і його сплави - сталі і чавуни. Вони називаються чорними металами. Усі інші метали називають кольоровими. Серед таких слід відмітити алюміній, мідь, нікель, титан, олово, свинець, магній, цинк, кобальт і сплави на їх основі, які використовуються в багатьох галузях народного господарства, особливо в новій техніці.

Що ж собою представляють метали і скільки їх існує на нашій планеті ?

Великий російський вчений М.В.Ломоносов в своїй публікації "Первьіе основания металлургии или рудньїх дел", надрукованій в 1763 р., писав: "Металлом назьівается светлое тело, которое ковать можно. Таких тел находим только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец". До нашого часу таке коротке формулювання зостається достатньо вірним, але неповним. М.В.Ломоносов називав шість металів, хоча ще з стародавніх часів були відомі такі метали як ртуть і сурма. Але ці метали не підходили до його визначення металів, тому що ртуть у нормальних умовах - рідина, а сурма- дуже крихка, і її неможливо кувати.

В наш час із >106 елементів періодичної системи Д.І.Менделєєва, відомих нам, переважна більшість - 82 - метали. Неметали - це благородні гази, а також Н, N. В, С, О, Р, І, Вг, СІ, 8, Р (табл. 1).

Таблиця 1. ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА

2

<и

со

X

х

сі

О X сз н

X

сЗ ^ *

* *

X

12

Група, яка знаходиться поміж металами і металоїдами - напівпровідники: 8і, Се, Те, 8е, 8п (сіре), Ав, Ві.

Кожний метал має свої осбливості. Декілька металів за характеристиками окремих можливостей бувають дуже схожими поміж собою, і їх можна виділити в окремі групи. Наприклад: благородні метали (Аи, А§, Рі), які стійкі проти окислення на повітрі і не взаємодіють з багатьма агресивними речовинами; феромагнітні метали (Ге, 1Чі, Со, Мп); тугоплавкі метали (Мо, N6, Та, XV) з температурами плавлення вище 2000°С і легкоплавкі (8п, РЬ, А1, М§, 2п) з температурами плавлення до 660°С.

Метали можуть також розподілятись за питомою вагою: легкі (А1, М§, Ьі); важкі (Сг, Си, ГИ, 8п, 2п, Ре); надважкі (XV, РЬ, Іг).

Метали являються добрими провідниками тепла і

електричного струму. Але ці характеристики для різних металів неоднозначні. Так, срібло проводить електричний струм приблизно в шість разів краще, ніж залізо.

Слід зазначити, що метали в певних межах відзначаються пружністю, тобто високим опором малим пластичним деформаціям. Кількісно пружність металів характеризується так званим модулем пружності. У заліза цей модуль в тринадцять разів більше, ніж у свинцю.

Поняття "ковкість"- синонім пластичності і в'язкості. Відомо, що для інженерної міцності ці характеристики є значно більш важливими, ніж абсолютне значення високої міцності матеріалу. Здатністю пластично деформуватися в деяких границях без руйнування характеризуються далеко не всі метали, що визначається їх внутрішньою будовою, наприклад, сурма - дуже крихка, тому вона не може використовуватись для виготовлення конструкційних виробів. Але залізо і його сплави відрізняються пластичністю навіть у високоміцному стані, тому вони являються незамінними в практичній діяльності людини.

До металів відносяться не тільки чисті хімічні елементи, але й сплави на їхній основі. Більшість металів застосовується не в чистому вигляді, а, саме, у вигляді сплавів. Здатність утворювати сплави - не що інше, як одна із властивостей металів. В наш час існують десятки тисяч сплавів.

Основними ознаками металів вважаються:

1. Висока тепло- і електропровідність.

2. Висока відбиваюча здатність (металічний блиск).

3. Порівняно велика питома вага.

4. Пластичність.

5. Феромагнітні властивості (Ре, №, Со).

6. Низький іонізаційний потенціал або легкість електронної

емісії.

У металів і.п.~(4- 5) єу.

Найбільш важливими є перша і шоста властивості, тому що вони характеризують слабкість зв'язку електронів зовнішньої оболонки атомів з їх ядрами.