Металлург

Внутреннее строение и физические свойства металлов

Металлы — это простые вещества, атомы которых могут только отдавать электроны. Такая особенность металлов связана с тем, что на внешнем уровне этих атомов мало электронов (чаще всего от 1 до 3) или внешние электроны расположены далеко от ядра. Чем меньше электронов на внешнем уровне атома и чем дальше они расположены от ядра, — тем активнее металл (ярче выражены его металлические свойства).

Задание 8.1. Какой металл активнее:

Назовите химические элементы А, Б, В, Г.

Металлы и неметаллы в Периодической системе химических элементов Менделеева (ПСМ) разделяет линия, проведённая от бора к астату. Выше этой линии в главных подгруппах находятся неметаллы (см. урок 3). Остальные химические элементы — металлы.

Задание 8.2. Какие из следующих элементов относятся к металлам: кремний, свинец, сурьма, мышьяк, селен, хром, полоний?

Вопрос. Как можно объяснить тот факт, что кремний — неметалл, а свинец — металл, хотя число внешних электронов у них одинаково?

Существенной особенностью атомов металлов является их большой радиус и наличие слабо связанных с ядром валентных электронов. Для таких атомов величина энергии ионизации* невелика.

Часть валентных электронов металлов, отрываясь от атомов, становятся «свободными». «Свободные» электроны легко перемещаются между атомами и ионами металлов в кристалле, образуя «электронный газ» (рис. 28).

В последующий момент времени любой из «свободных» электронов может притянуться любым катионом, а любой атом металла может отдать электрон и превратиться в ион (эти процессы показаны на рис. 28 пунктирами).

Таким образом, внутреннее строение металла похоже на слоёный пирог, где положительно заряженные «слои» атомов и ионов металла чередуются с электронными «прослойками» и притягиваются к ним. Наилучшей моделью внутреннего строения металла является стопка стеклянных пластинок, смоченных водой: оторвать одну пластинку от другой очень трудно (металлы прочные), а сдвинуть одну пластинку относительно другой очень легко (металлы пластичные) (рис. 29).

Задание 8.3. Сделайте такую «модель» металла и убедитесь в этих свойствах.

Химическая связь, осуществляемая за счёт «свободных» электронов, называется металлической связью.

«Свободные» электроны обеспечивают также такие физические свойства металлов, как электро- и теплопроводность, пластичность (ковкость), а также металлический блеск.

Задание 8.4. Найдите дома металлические предметы.

Выполняя это задание, вы легко найдёте на кухне металлическую посуду: кастрюли, сковородки, вилки, ложки. Из металлов и их сплавов делают станки, самолёты, автомобили, тепловозы, инструменты. Без металлов невозможна современная цивилизация, так как электрические провода также делают из металлов — Cu и Al. Только металлы годятся для получения антенн для радио- и телеприёмников, из металлов делают и лучшие зеркала. При этом чаще используют не чистые металлы, а их смеси (твёрдые растворы) — СПЛАВЫ.

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ТЕРМИНОВ НА ФРАНЦУЗСКОМ ЯЗЫКЕ

Структура металлов

Кристаллическая структура сплавов

Вакансия в кристаллической решётке

Образование дендритов

См. также: Металловедение

Ни один металл невозможно приготовить в абсолютно чистом состоянии. Технически «чистые» металлы могут содержать до нескольких процентов примесей, и если эти примеси являются элементами с низким атомным весом (например, углерод, азот или кислород), то в пересчёте на атомные проценты содержание этих примесей может быть очень большим. Первые небольшие количества примесей в металле обычно входят в кристалл в виде твёрдого раствора. Можно выделить два главных типа твёрдых растворов:

• первый, когда атомы примеси намного меньше атомов металла-растворителя, растворённые атомы располагаются в решётке растворителя по междоузлиям, или «пустотам». Образование таких твёрдых растворов — твёрдых растворов внедрения — почти всегда сопровождается расширением решётки растворителя, и в окрестности каждого растворённого атома имеется локальное искажение решётки;
• второй, когда атомы примеси и растворителя имеют приблизительно одинаковые размеры, образуется твёрдый раствор замещения, в котором атомы растворённого элемента замещают атомы растворителя, так что атомы обоих сортов занимают места в узлах общей решётки. В таких случаях тоже вокруг каждого растворённого атома имеется искажённая область, а будет ли при этом решётка расширяться или сжиматься, зависит от относительных размеров атомов растворителя и растворённого вещества.

Для большей части металлов наиболее важными элементами, образующими твёрдые растворы внедрения, являются водород, бор, углерод, азот и кислород. Присутствие дислокаций всегда приводит к появлению аномально больших или малых межатомных расстояний. В присутствии примесей каждая дислокация окружена «атмосферой» примесных атомов. Примесные атмосферы «закрепляют» дислокации, потому что в результате перемещения дислокаций будет образовываться новая конфигурация с повышенной энергией. Границы между кристаллами также являются областями с аномальными межатомными расстояниями и, следовательно, тоже растворяют примесные атомы легче, чем неискажённые области кристаллов.

При увеличении содержания примесей растворённые атомы входят и в основную массу кристалла, однако всё ещё имеется избыток примеси по границам зёрен и вокруг дислокаций. Когда содержание примеси превышает предел растворимости, появляется новая фаза, которая может представлять собой или растворённое вещество, или промежуточную фазу, или соединение. В таких случаях границы между фазами могут быть двух родов. В общем случае кристаллическая структура частичек примеси слишком отлична от структуры металла-растворителя, поэтому решётки двух фаз не могут переходить одна в другую, образуя непрерывную структуру. В таких случаях на границах раздела фаз образуются слои с нерегулярной (искажённой) структурой. С образованием границ связано появление свободной поверхностной энергии, однако энергия деформации решётки растворителя относительно невелика. В таких случаях говорят, что эти частицы выделяются некогерентно.

B ряде случаев межатомные расстояния и кристаллическая структура металла-растворителя и частичек примеси таковы, что некоторые плоскости могут соединяться между собой, образуя непрерывную структуру. Тогда говорят, что частицы второй фазы выделяются когерентно и, поскольку сопряжение решёток никогда не бывает абсолютно точным, вокруг границы образуется сильно напряжённая область. В тех случаях, когда энергия деформации слишком велика для этого, соседние кристаллы могут контактировать таким образом, что при этом в пограничных слоях возникают области упругой деформации, а на самой границе раздела — дислокации. В таких случаях говорят, что частицы выделяются полукогерентно.

При повышении температуры вследствие увеличения амплитуды колебаний атомов может образоваться дефект кристаллической решётки, который называют вакансия или «дырка». Диффузия вакансий является одним из механизмов образования дислокаций.

Как правило, кристаллизация металла происходит путём переохлаждения с образованием дендритной структуры. По мере разрастания дендритные кристаллы соприкасаются, при этом образуются различные дефекты структуры. В большинстве случаев металл затвердевает так, что первая порция кристаллов содержит меньше примесей, чем последующие. Поэтому, как правило, примеси концентрируются на границах зёрен, образуя стабильные структуры.

Физические свойства металлов

Твёрдость

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже в таблице приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Температура плавления

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые металлы, например, олово и свинец, могут расплавиться на обычной электрической или газовой плите.

Плотность

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0,53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22,6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Пластичность

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Электропроводность

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Теплопроводность

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

Цвет

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Глаголы к слову металл

Что может металл? Что можно сделать с металлом? Подбор подходящих глаголов на основе русского языка.

скрипнуть

остыть

повториться

клацнуть

твердеть

гудеть

использоваться

поразить

слепить

допускать

закипеть

сражаться

вспениться

разогреться

сдирать

задребезжать

поспеть

побывать

прорезать

вытекать

скользнуть

выстуживать

биться

замирать

рухнуть

серебриться

разогреваться

скрыть

закончиться

проникнуть

поручиться

внушать

засветиться

заискриться

проскользнуть

набирать

показаться

заглушать

простыть

сиять

охватить

видеть

обитать

практиковаться

собраться

прогреметь

разлиться

обдавать

прошелестеть

нагреться

обладать

повредить

корчиться

кольнуть

источать

звякать

смешаться

вылезти

запеть

загнуться

ослепить

исчезать

разломиться

достичь

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Электронное строение

Все металлы имеют слабую связь валентных электронов (электронов внешнего энергетического уровня) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, то есть течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Области применения

Природой золото и другие драгметаллы наделены уникальными потребительскими качествами, за которые золотые изделия или серебряные поделки так дороги их владельцам.

Не зря же термин «драгоценный» трактуется в словарях русского языка двояко — как «ценный, дорого стоящий», так и «милый, дорогой, очень нужный».

Поэтому уже с середины 19 столетия платина, золото, серебро, иридий и другие благородные элементы становятся предметом промышленного применения.

Для каждого материала сложилась своя специфическая технологическая ниша, в соответствии с которой установилась его определенная рыночная стоимость, учитывающая потребность в нем и сложности выделения из природного сырья.

Ниже приведены краткие сведения по применению благородных металлов и примерные цены в руб./грамм.:

1. Золото используется для изготовления ювелирных украшений и стоматологических протезов, в качестве припоя или сварочного материала при изготовлении термопар, как гальваническое покрытие плат, контактов, разъемов при изготовлении изделий для всех отраслей промышленности. С развитием нанотехнологий, телекоммуникаций, авиакосмической промышленности и ядерной энергетики область применения золота существенно расширилась. Золото присутствует в мишенях для ядерных исследований, применяется в специальных оболочках для нейтронных бомб и т.п. Стоимость золота установлена 2570,98 руб./грамм.
2. Серебро применяется в контактах электротехнических изделий, в составе медносеребряных припоев, в составе различных сплавов, до сих пор используется в фотографии. Большое количество серебра идет на изготовление аккумуляторных батарей высокой энергоплотности (серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые) и в качестве добавок к свинцу для тоководов свинцовых аккумуляторов. Зеркала с серебряным покрытием превосходят по отражающим качествам аналоги с алюминиевым покрытием. Стоимость серебра установлена 30,41 руб./грамм.
3. Платина по-прежнему конкурирует с золотом в производстве ювелирных украшений, незаменима для изготовления термостойкой химической лабораторной посуды, популярна в металлургии как легирующая добавка. Гальванотехника, нагревательные элементы, термометры сопротивления, контакты реле — везде присутствует платина. Стоимость платины установлена 1756,73 руб./грамм.
4. Родий применяется для отделки ювелирных изделий, при изготовлении термопар и детекторов нейтронов для ядерной техники. Его термостойкие свойства используются в фильерах для стеклонитей и термопарах, а химическая инертность учтена в технологии производства азотной кислоты. Стоимость родия составляет 5406,96 руб./грамм.
5. Палладий, осмий, иридий и рутений успешно применяются в качестве катализаторов для различных технологических процессов в химической промышленности, при изготовлении измерительных датчиков, для нанесения специальных покрытий в изделиях оборонной и космической промышленности, в телекоммуникационных системах. Металлы платиновой группы незаменимы для изготовления технологического оборудования, эксплуатируемого в агрессивных средах. Коррозионностойкие жаропрочные сплавы рутения с иридием и платиной являются материалом для фильер под стекловолокно и вискозу. Очень популярны авторучки представительского класса, у которых на пишущие «вечные» перья в соответствии с их названием нанесены напайки из сплавов осмия с палладием и платиной.

Для платиноидов, как нередко называют благородные элементы платиновой группы, Центробанком РФ установлены следующие цены:

• палладий – 2220,49 руб./грамм;
• осмий – 854,86 руб./грамм;
• иридий – 3120,22 руб./грамм;
• рутений – 559, 93 руб./грамм.

Более подробно о ценах, а также о способах сдачи драгметаллов, будь то аффинированный с радиодеталей металл или лом украшений, можно прочесть здесь.

Определение и классификация металлов

Определение металлов можно дать с позиций химии, физики и техники.

В химии металлы — это химические элементы, находящиеся в левой части периодической системы элементов Д. И. Менделеева, которые обладают особым механизмом взаимодействия валентных электронов (ионов) с ядром как в самих металлах, так и при вступлении в химические реакции с другими элементами, в том числе с металлами.

Физика характеризует металлы как твердые тела, обладающие цветом, блеском, способностью к плавкости (расплавлению) и затвердеванию (кристаллизации), тепло- и электропроводностью, магнитными и другими свойствами.

В технике металлы — это конструкционные материалы, обладающие высокой обрабатываемостью (ковкостью, штампуемостью, обрабатываемостью резанием, паяемостью, свариваемостью и др.), прочностью, твердостью, ударной вязкостью и рядом других ценных свойств, благодаря которым они находят широкое применение.

Русский ученый М. В. Ломоносов (1711 — 1765), исследуя металлы и неметаллы в своем труде «Первые основания металлургии или рудных дел», дал металлам определение: «Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел находим только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец». Это определение М. В. Ломоносов дал в 1773 г., когда известны были только шесть металлов.

Из металлов, добываемых из недр земли, получают большую группу конструкционных материалов, применяемых в различных отраслях промышленности. В природе одни металлы встречаются в чистом, самородном виде, другие — в виде оксидов (соединений металла с кислородом), нитридов и сульфидов, из которых состоят различные руды этих металлов.

Самыми распространенными металлами, применяемыми в качестве конструкционных материалов, являются железо, алюминий, медь и сплавы на основе этих металлов.

К металлам относятся более 80 элементов периодической системы Менделеева. Все эти металлы подразделяются на две большие группы: черные металлы и цветные металлы.

Характерными признаками черных металлов являются темно-серый цвет, блеск, высокие плотность и температура плавления, твердость, прочность, вязкость и полиморфизм (аллотропия). По физикохимическим свойствам черные металлы подразделяют на пять групп:

• железистые (железо, кобальт, никель, марганец);
• тугоплавкие (вольфрам, рений, тантал, молибден, ниобий, ванадий, хром, титан и др.);
• урановые — актиниды (уран, торий, плутоний и др.);
• редкоземельные — лантаниды (лантан, церий, иттрий, скандий и др.);
• щелочно-земельные (литий, натрий, калий, кальций и др.).

Из этих пяти групп черных металлов особенно широкое применение в промышленном производстве находят железистые и тугоплавкие металлы.

Железистые металлы, кроме марганца, называют еще ферромагнетиками. Ферромагнетики способны намагничиваться и притягивать металлы своей группы.

К тугоплавким относятся металлы, которые имеют температуру плавления выше температуры плавления железа (1 539 °С): титан — 1 667 °С, ванадий — 1 902 °С, хром — 1 903 °С, молибден — 2 615 °С, ниобий — 2 460 °С, тантал — 2 980 °С, вольфрам — 3 410 °С. Тугоплавкие металлы в основном применяются как легирующие элементы в производстве жаропрочных, жаростойких, теплостойких и специальных сплавов, в том числе твердых сплавов и высоколегированных сталей.

Сферы использования

Электротехника

Уникальные свойства благородных металлов позволяют защитить электрические контакты от окисления и перегорания, что делает их надежными и безотказными при использовании в электротехнике. Сплавы многих драгметаллов используют в высокоточных приборах и в электронике. Соли серебра (йодид серебра, бромид серебра, хлорид серебра) используют в производстве светочувствительных элементов. Припои из этих драгоценных элементов используют в изготовлении ответственных электротехнических устройств, где требуется прочность и надежность.

Многие редкие элементы используют в производстве нагревательных элементов, термопар и т. д.

Ювелирная промышленность

Все благородные сплавы используют ювелиры. Из них делают изящные серьги и красивые кольца, прелестные браслеты и цепочки, крестики и портсигары, оправы для очков и другие изделия. Ювелирам с помощью добавления в сплавы определенных металлов удается добиться повышения эксплуатационных свойств украшений.

Что такое драгоценные металлы для ювелиров? Ювелиры ценят не только красивый блеск и цвет материалов, но уникальные свойства драгоценных металлов. В частности, то, что они почти не вступают в реакцию с организмом человека, в результате чего, в основном, не вызывают аллергий и кожных заболеваний.

Кроме того, благородные металлы в виде ювелирных изделий долго радуют своих владельцев и часто передаются по наследству из поколения в поколение.

Химия

Свойства драгоценных сплавов, такие как, стойкость к агрессивным веществам и каталитические способности, делают их незаменимыми в химии. Из них делают специальное оборудование и посуду для щелочей и кислот. Благодаря уникальным каталитическим свойствам, часть этих элементов используют в производстве различных веществ (бензин, ароматические вещества и т. д.).

Автомобилестроение

Для систем выхлопа газов изготавливают катализаторы. Благородные металлы, которые используются при изготовлении автомобильных деталей, позволяют эффективно нейтрализовать вредные химические соединения. Для таких целей, в основном, используют родий, платину и палладий.

Медицина

Благородные металлы используют в производстве хирургических и прочих инструментов, разнообразных деталей для оборудования. А также некоторые металлы применяют в стоматологии для изготовления протезов. Многие соединения этих драгоценных элементов входят в составы лекарственных препаратов, что можно уточнить в справочнике лекарственных средств.

Космос

Драгоценные сплавы необходимы для строительства космических аппаратов, так как только они могут обеспечить их надежность и безотказность, а также именно им под силу справиться с разными перегрузками.

Стекольная промышленность

Драгоценные материалы нашли применение и в стекольной промышленности, в частности, из них изготавливают емкости для варки стекла. Их используют в зеркалах для лазеров.

Банковская сфера

Благородные металлы, в частности, золото и серебро в древние времена использовали в изготовлении денег. Серебро постепенно утратило актуальность.

Сегодня по-прежнему из драгоценных элементов изготавливают монеты, а также из них выливают инвестиционные банковские слитки. Это позволяет людям выгодно вкладывать свои капиталы, так как обычная валюта постоянно обесценивается, а слитки и монеты всегда в цене. Сегодня каждый может вложить свои накопления в драгметаллы высшей пробы. К тому же, сегодня многие финансовые организации предлагают гражданам открыть специальные металлические счета.

Делать капиталовложения в благородные элементы очень выгодно, так как в длительной перспективе, владелец можно получить внушительную прибыль. У металлических счетов есть один недостаток — это отсутствие страхования вклада, что сулит клиенту банка большой риск. В заключение приведем список инвестиционных драгоценных металлов:

Ассоциации к слову металл

Подбор ассоциативного ряда. Слова, которые в той или иной степени ассоциируются с искомым.

голос

металл

суша

боевик

ас

снег

плавильня

избавление

сердце

континент

кривая

лето

зеркало

черна

прибалтика

мизинец

поддержание

нарезка

мишень

палец

хранилище

зазубрина

характер

изменение

основа

пушок

керамик

кустарник

дюрер

окраина

франция

напор

клетка

прорезь

технология

ловля

пузырек

отход

финикия

основание

место

песок

прах

минута

паук

колено

копыто

нарушение

гнездо

неметалл

бювар

поверка

койка

стык

включение

застывание

стих

поверхность

высота

перо

тембр

столкновение

трактор

пепел

Гипонимы

никель

фольга

натрий

бериллий

сурьма

хром

цинк

чугунок

литий

магний

ртуть

медь

скрап

алюминий

висмут

ванадий

лантаноид

актиноид

индий

вольфрам

скандий

рубидий

лоуренсий

кальций

серебро

лантан

калий

церий

железо

золото

электрон

3. Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

3.1. Некоторые металлы

Осмий

Алюминий

Барий

1. Щелочные:
   • Литий
   • Натрий
   • Калий
   • Рубидий
   • Цезий
   • Франций
2. Щёлочноземельные:
   • Кальций
   • Стронций
   • Барий
   • Радий
3. Переходные:
   • Титан
   • Железо
   • Платина
   • Медь
   • Цинк
   • Золото
   • Серебро
   • Палладий
   • Ртуть
   • Никель
   • Кобальт
   • Вольфрам
4. Лёгкие:
   • Алюминий
   • Галлий
   • Свинец
   • Олово
5. Другие:
   • Бериллий
   • Магний

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.