Сторінка
1

Метали. Властивості металів

ПЛАН

1. Будівля атомів металів. Положення металів у періодичній системі. Групи металів

2. Фізичні властивості металів

3. Хімічні властивості металів

4. Корозія металів

5. Поняття про сплави

6. Способи одержання металів

7. Список використаної літератури

I. Будова атомів металів. Положення металів у періодичній системі. Групи металів

В даний час відомо 105 хімічних елементів, більшість з них - метали. Останні дуже поширені в природі і зустрічаються у вигляді різних сполук у надрах землі, водах рік, озер, морів, океанів, сполуках тіл тварин, рослин і навіть в атмосфері.

По своїх властивостях метали різко відрізняються від неметалів. Уперше це розходження металів і неметалів визначив М. В. Ломоносов. “Метали, - писав він, - тіла тверді, ковкі блискучі”.

Зараховуючи той чи інший елемент до розряду металів, ми маємо на увазі наявність у нього визначеного комплексу властивостей:

1. Щільна кристалічна структура.

2. Характерний металевий блиск.

3. Висока теплопровідність і електрична провідність.

4. Зменшення електричної провідності з ростом температури.

5. Низькі значення потенціалу іонізації, тобто здатність легко віддавати електрони.

6. Ковкість і тягучість.

7. Здатність до утворення сплавів.

Усі метали і сплави, застосовувані в даний час у техніку, можна розділити на дві основні групи. До першої з них відносять чорні метали - залізо і весь його сплави, у яких воно складає основну частину. Цими сплавами є чавуни і стали. У техніку часто використовують так називані леговані сталі. До них відносяться сталі, що містять кульгавий, нікель, вольфрам, молібден, ванадій, кобальт, титан і інші метали. Іноді в леговані сталі входять 5-6 різних металів. Методом легування одержують різні коштовні сталі, що володіють в одних випадках підвищеною міцністю, в інші - високою опірністю до стирання, у третіх - корозійною стійкістю, тобто здатністю не руйнуватися під дією зовнішнього середовища.

До другої групи відносять кольорові метали і їхні сплави. Вони одержали таку назву тому, що мають різне забарвлення. Наприклад, мідь ясно-червона, нікель, олово, срібло - білі, свинець - блакитнувато-білий, золото -жовте. Зі сплавів у практиці знайшли велике застосування: бронза - сплав міді з оловом і іншими металами, латунь - сплав міді з цинком, бабіт - сплав олова із сурмою і міддю й ін.

Цей розподіл на чорні і кольорові метали умовно.

Поряд з чорними і кольоровими металами виділяють ще групу шляхетних металів: срібло, золото, платину, рутеній і деякі інші. Вони названі так тому, що практично не окисляються на повітрі навіть при підвищеній температурі і не руйнуються при дії на них розчинів кислот і лугів.

II. Фізичні властивості металів

З зовнішньої сторони метали, як відомо, характеризуються насамперед особливим “металевим” блиском, що обумовлюється їх здатністю сильно відбивати промені світла. Однак цей блиск спостерігається звичайно тільки в тому випадку, коли метал утворить суцільну компактну масу. Правда, магній і алюміній зберігають свій блиск, навіть будучи перетвореними в порошок, але більшість металів у мілкораздрібленому виді має чорний чи темно-сірий колір. Потім типові метали володіють високою тепло- і електропровідністю, причому по здатності проводити тепло і струм розташовуються в тому самому порядку: кращі провідники - срібло і мідь, гірші - свинець і ртуть. З підвищенням температури електропровідність падає, при зниженні температури, навпаки, збільшується.

Дуже важливою рисою металів є їх порівняно легка механічна властивість деформуватися. Метали пластичні, вони добре куються, витягаються в дріт, прокочуються в аркуші і т.п.

Характерні фізичні властивості металів знаходяться в зв'язку з особливостями їхньої внутрішньої структури. Відповідно до сучасних поглядів, кристали металів складаються з позитивно заряджених іонів і вільних електронів, які відщепилися від відповідних атомів. Весь кристал можна собі представити у виді просторових ґрат, вузли якої зайняті іонами, а в проміжках між іонами знаходяться легкорухливі електрони. Ці електрони постійно переходять від одних атомів до іншим і обертаються навколо ядра те одного, те іншого атома. Тому що електрони не зв'язані з визначеними іонами, те вже під впливом невеликої різниці потенціалів вони починають переміщатися у визначеному напрямку, тобто виникає електричний струм.

Наявністю вільних електронів обумовлюється і висока теплопровідність металів. Знаходячись у безупинному русі, електрони постійно зіштовхуються з іонами й обмінюються з ними енергією. Тому коливання іонів, що підсилилися в даній частині металу внаслідок нагрівання, зараз же передаються сусіднім іонам, від них - наступним і т.д., і тепловий стан металу швидко вирівнюється; уся маса металу приймає однакову температуру.

По щільності метали умовно підрозділяються на дві великі групи: легені метали, щільність яких не більше 5 г/см3, і важкі метали - всі інші. Щільність, а також температури плавлення деяких металів приведені в таблиці №1.

Таблиця №1

Щільність і температура плавлення деяких металів.