Металлы

Металлы и их свойства.Лекция по материаловедению // ЗэБэсТ [41:34]

Умные металлы. Большой скачок // Наука 2.0 [26:41]

Металлы — простые вещества, атомы которых обладают способностью отдавать валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы.

Обобщенные валентные электроны свободно перемещаются в кристаллической решетке, обеспечивая связь между атомами. Структура металлов описывается зонной теорией.

Различают металлы главных и побочных подгрупп Периодической системы. Металлы главных подгрупп называются непереходными, в их атомах происходит заполнение s- и р-электронных оболочек. Металлы побочных подгрупп называются переходными, в них достраиваются d- и f-оболочки, в соответствии с чем они делятся на d-группу и две f-группы — лантаноиды и актиноиды.

Физические свойства

Металлы отличаются высокой электро- и теплопроводностью, способностью отражать световые волны, пластичностью. В твердом виде обычно имеют кристаллическую структуру. Большинство металлов кристаллизуется в простых структурах (кубических и гексагональных). Множество металлов могут существовать в двух и более кристаллических модификациях (см. полиморфизм). Полиморфные переходы иногда сочетаются с потерей металлических свойств (например, переход белого олова (b-Sn) в серое (a-Sn).

Твердость некоторых металлов по шкале Мооса:

Твёрдость	Металл
0.2	Цезий
0.3	Рубидий
0.4	Калий
0.5	Натрий
0.6	Литий
1.2	Индий
1.2	Таллий
1.25	Барий
1.5	Стронций
1.5	Галлий
1.5	Олово
1.5	Свинец
1.5	Ртуть
1.75	Кальций
2.0	Кадмий
2.25	Висмут
2.5	Магний
2.5	Цинк
2.5	Лантан
2.5	Серебро
2.5	Золото
2.59	Иттрий
2.75	Алюминий
3.0	Медь
3.0	Сурьма
3.0	Торий
3.17	Скандий
3.5	Платина
3.75	Кобальт
3.75	Палладий
3.75	Цирконий
4.0	Железо
4.0	Никель
4.0	Гафний
4.0	Марганец
4.5	Ванадий
4.5	Молибден
4.5	Родий
4.5	Титан
4.75	Ниобий
5.0	Иридий
5.0	Рутений
5.0	Тантал
5.0	Технеций
5.0	Хром
5.5	Бериллий
5.5	Осмий
5.5	Рений
6.0	Вольфрам
6.0	β-Уран

Химические свойства

Общие для металлов химические свойства обусловлены слабой связью валентных электронов с ядром атома: образование положительно заряженных ионов (катионов), положительная степень окисления в соединениях, образование основных оксидов и гидроксидов, вытеснение водорода из кислот и т. д.

Металлические свойства элемента проявляются тем ярче, чем, ниже его электроотрицательность. В подгруппах Периодической системы с возрастанием атомного номера электроотрицательность в целом уменьшается, а металлические свойства возрастают.

Способность металлов к образованию соединений и полиморфных переходов создает основу для получения многих сплавов с разнообразными полезными свойствами. Количество известных сплавов превысило 10 000.

История

Название «металл» происходит от греческого métallon (от metalléuo — выкапывать, добывать из земли), которое первоначально означало копи, рудники (у Геродота, 5 в. до н. э.).

В древности и в средневековье считали, что есть 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть.

М. В. Ломоносов насчитывал 6 металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно».

В 1-й половине 19 в. были получены металлы Платиновый группы, щелочные и щелочноземельные металлы.

В 1860-63 годах методом спектрального анализа были открыты цезий, рубидий, талий, индий.

Во второй половине 20 в. были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности, трансураны.

Металлы и их сплавы широко используются в различных отраслях производства, прежде всего как конструкционный материал.

См. также

• Сталь
• Сплав
• Металлургия
• Металличность