8. Загальна характеристика металів і сплавів, їх класифікація, властивості.

Метали - це елементи, які виявляють в своїх з'єднаннях тільки позитивні ступені окислення, і в простих речовинах які мають металеві зв'язки. Металева зв'язок - це хімічний зв'язок у металах, що здійснюється за рахунок валентних електронів металу, відносно вільно переміщатися по всьому зразком металу (електронний газ). У вузлах кристалічної решітки в твердому стані знаходяться позитивно заряджені іони металу (частина атомів залишається в нейтральному стані). 

Сплав — тверда або рідка однорідна речовина, утворена сплавленням кількох металів або металів з неметалами^[1]

Сплави (стопи) металів

Більшість металів при їх сумісному топленні змішуються один з одним і, кристалізуючись, утворюють стопи та/чи інтерметалічні сполуки. Всі стопи, як і метали, в твердому стані є кристалічні. Стопи поділяють на однорідні й неоднорідні. Більшість стопів належить до неоднорідних.

Однорідні сплави (стопи) утворюються в тих випадках, коли атоми одного металу можуть заміщатися на атоми другого металу в вузлі кристалічних ґраток. За такого заміщення творяться кристали зі структурою, що схожа на структуру вихідних металів, проте з атомами різного ґатунку, чим і зумовлено однорідність стопу (сплаву). Такі стопи звуть тверді розчини. Тверді розчини утворюють золото зі сріблом, нікель з міддю тощо.

Неоднорідні стопи являють собою механічну суміш кристалітів обох металів. При цьому кожний з металів зберігає свою кристалічну ґратку. Наприклад, структура стопів Стануму з Плюмбумом, які використовуються як м'які припої, складається з кристалітів чистого олова та кристалітів чистого свинцю.

Загальні фізичні властивості:  1) Пластичність - здатність змінювати форму при ударі, витягуватися в дріт, прокочуватися в тонкі листи. У ряді - Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe зменшується.  2) Блиск, зазвичай сірий колір і непрозорість. Це пов'язано із взаємодією вільних електронів з падаючими на метал квантами світла.  3) Електропровідність. Пояснюється спрямованим рухом вільних електронів від негативного полюса до позитивного під впливом невеликої різниці потенціалів. У ряді - Ag, Cu, Al, Fe зменшується. При нагріванні електропровідність зменшується, тому що з підвищенням температури посилюютьсяколивання атомів та іонів у вузлах кристалічної решітки, що ускладнює спрямований рух "електронного газу".  4) Теплопровідність. Закономірність та ж. Обумовлена ​​високою рухливістю вільних електронів і коливальним рухом атомів, завдяки чому відбувається швидке вирівнювання температури по масі металу. Найбільша теплопровідність - у вісмуту і ртуті.  5) Твердість. Найбільш твердий - хром (ріже скло); найм'якші - лужні метали - калій, натрій, рубідій і цезій - ріжуться ножем.  6) Щільність. Вона тим менше, чим менше атомна маса металу і чим більше радіус його атома (найлегший - літій (r = 0,53 г / см ^3); найважчий - осмій (r = 22,6 г / см ^3).  Метали, що мають r <5 г / см ³ вважаються "легкими металами".  7) Температури плавлення і кипіння. Самий легкоплавкий метал - ртуть (т.пл. = -39 ° C), найбільш тугоплавкий метал - вольфрам (t ° пл. = 3390 ° C).  Метали з t ° пл. вище 1000 ° C вважаються тугоплавкими, нижче - низкоплавкие.  Усі метали є відновниками.