Мета́ли (від грец. μέταλλον — «шахта», «кар'єр», «добування з надр землі») — клас хімічних елементів і речовин з такими хімічними та фізичними властивостями:
- добре проводять електричний струм і тепло,
- непрозорі, але здатні відбивати світло (мають металевий блиск),
- ковкі, що дозволяє надавати виробам з них потрібної форми та розвальцьовувати їх,
- пластичні, що дає можливість витягати їх у тонкий дріт,
- за участі у хімічних реакціях є донорами електронів (віддають електрони).
Метали | |
Небезпечність місцевості | токсичні метали |
---|---|
Гештег | metal |
Код MCN | 7109.00.00 |
Метали у Вікісховищі |
У твердому стані мають кристалічну будову (часто кубічні або гексагональні ґратки), відзначаються ковкістю. Атоми металів мають низькі енергії йонізації та малу спорідненість до електрона, отже легко втрачають електрони з утворенням катіонів. У сполуки зазвичай входять як катіони. В комплексах, де вони виступають центральними атомами, несуть позитивний заряд. Зв'язок атомів у металічних кристалах зумовлений надзвичайною рухливістю валентних електронів у кристалічних ґратках, утворених позитивними металічними йонами. В атомах металів 1 і 2 (лужні і лужноземельні метали) та 13–17 груп заповнюються s i p електронні підоболонки атомів, у металах d- та f-блоків — підоболонки d (перехідні метали) і f (лантаноїди і актиноїди). Близько 80 % хімічних елементів є металами.
Історична довідка
Саме поняття «metalleo» перекладається з латині як «видобуваю із землі», “metallum” — «шахта, рудник» (що й дало назву металам, які походили із землі, з рудників).
В стародавні часи і в середні віки вважалося, що існує лише сім металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо, ртуть. За уявленнями алхіміків метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планет і поступово украй повільно удосконалювалися, перетворюючись на срібло і золото. Алхіміки вважали, що метали — речовини складні, які складаються з «металічного начала» (ртуті) і «начала горючості» (сірки). На початку 18 століття набула поширення гіпотеза, за якою метали складаються із землі і «вогняної субстанції» — флогістону.
Наприкінці 18 століття А. Л. Лавуазьє спростував гіпотезу флогістону і показав, що метали — прості речовини. У 1789 Лавуазьє у посібнику з хімії дав список простих речовин, в який включив всі відомі тоді 17 металів (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). У міру розвитку методів хімічного дослідження число відомих металів зростало. У першій половині 19 століття були відкриті елементи-супутники платини — платиноїди, отримано шляхом електролізу деякі лужні і лужноземельні метали, відкриті невідомі метали при хімічному аналізі мінералів.
У 1860-1863 роках методом спектрального аналізу були відкриті Cs, Rb, Tl, In. Відкриття радіоактивності наприкінці 19 століття дало поштовх успішним пошукам природних радіоактивних металів. І, нарешті, методом ядерних перетворень починаючи з середини 20 століття штучно отримано радіоактивні метали, зокрема, трансуранові елементи.
Цивілізаційне значення відкриття металів
Феномен відкриття металів мав визначальний вплив на життя людського суспільства, розмежувавши його розвиток на «доісторичну» (кам’яна доба) та «історичну» епохи. Видобуток руд забезпечив людство принципово новими матеріалами, які мали невідомі раніше властивості (ковкість, плавкість) та важливі переваги (здатність до зміни форми, висока міцність, експлуатаційна довговічність). Це дозволило не тільки ефективно вдосконалювати наявні знаряддя, але й створювати їх численні нові типи, що відкрило можливості для технічного прогресу. Відомий американський етнограф Г. Морган стверджував:
„Коли варвар, просуваючись крок за кроком вперед, відкрив самородні метали, почав плавити їх у тиглі й відливати в форми; коли він сплавив самородну мідь з оловом і створив бронзу й, урешті, коли ще більшим напруженням думки він винайшов горн і видобув із руди залізо – дев’ять десятих боротьби за цивілізацію було виграно”.
Моделюючи давні виробничі процеси, учені порівнювали ефективність використання кам’яних і мідних знарядь. У результаті дійшли висновку про те, що продуктивність праці підвищується. при застосуванні міді для рубання дерев — у 3 рази, для тесання — у 6–7 разів, для свердління — у 22 рази (дослідження проф. С. Семенова). Особливе значення мали металеві знаряддя праці в землеробстві, де вони значно прискорили обробку землі, збирання врожаїв, спорудження іригаційних систем.
Ще більше знадобилися властивості металів для виготовлення зброї, зокрема мечів. Виникнення воєн, підкорення племен і народів, становлення державного устрою значною мірою уможливились завдяки перевагам мідної зброї. Одним з результатів становлення гірничо-металургійного виробництва став міжнародний розподіл праці й розвиток на цій основі розгалуженої системи комунікацій давнього світу (транспортування руд, металів та виробів із них). Пошук та розробка нових родовищ сприяли міграції населення, заселенню й освоєнню віддалених земель. Помітно вплинули метали на розвиток торгівлі, оскільки були першими універсальними еквівалентами засобів торговельного обміну. Цивілізаційні зміни, викликані гірничо-металургійною діяльністю, мали глобальний характер і поєднували як технологічні, так і соціальні складові розвитку суспільства.
Класифікація металів
Металами є прості речовини більшості хімічних елементів (приблизно 80 % елементів періодичної системи елементів). Найпоширенішим хімічним елементом-металом у земній корі є алюміній.
Вміст металів у земній корі
Метали | % маси земної кори |
---|---|
Алюміній | 8,8 |
Залізо | 5,1 |
Кальцій | 3,6 |
Натрій | 2,6 |
Калій | 2,6 |
Магній | 2,1 |
Титан | 0,6 |
Марганець | 0,09 |
Мідь | 0,01 |
Доля інших металів загалом не перевищує 2,0%.
Групи металів за використанням
Широко використовуються такі групи металів:
- чорні метали — залізо, манган, хром — є основними продуктами чорної металургії, а їх сплави використовують у всіх галузях машинобудування;
- дорогоцінні метали — золото, срібло і платина — використовують в ювелірній промисловості, електроніці, електротехніці, хімічній промисловості;
- важкі метали — мідь, цинк, олово і свинець — застосовують в машинобудуванні, електротехніці, енергетиці;
- легкі метали — алюміній, титан і магній — використовують як конструкційні матеріали в авіації, космічній галузі, автомобілебудуванні;
- лужні метали — калій, натрій і літій — використовують переважно у сполуках у вигляді солей та електролітів;
- лужноземельні метали — кальцій, барій і стронцій — застосовують в хімії
У техніці найбільшого застосування набули залізо, алюміній, мідь, свинець, цинк, олово, нікель. Вони ще мають назву «технічні метали».
Сплави металів
Металевими сплавами називають речовини, які складаються не менше, як з двох компонентів і одним з них обов’язково повинен бути метал. Сплави металів відіграють велику роль, оскільки зазвичай вони мають вищі функціональні (механічні, електричні, ...) і технологічні властивості, ніж їхні складові — чисті метали. Компонентами називають хімічні елементи або їх сполуки у складі сплаву. За кількістю компонентів сплави поділяють на подвійні, потрійні і т.д.
У техніці найчастіше застосовують сплави на основі заліза (чавун, сталь) і сплави кольорових металів на основі міді (латунь, бронза), алюмінію (силумін, дюралюміній), свинцю, цинку, олова, нікелю. Деякі сплави створюють на основі вольфраму, титану, ванадію, молібдену й інших металів.
Залежно від характеру взаємодії компонентів сплаву, вирізняють такі різновиди сплавів:
- механічна суміш компонентів — ці суміші неоднорідні, вони є найдрібнішою сумішшю кристалітів компонентів;
- необмежений твердий розчин компонентів — однорідний, може утворюватися за будь-якого співвідношення компонентів;
- обмежений твердий розчин компонентів — однорідний, зазвичай може утворюватися, якщо склад сплаву є близьким до одного з чистих компонентів або до певної хімічної сполуки компонентів;
- хімічна сполука компонентів — однорідний, може утворюватися за чітко визначеного співвідношення компонентів.
У твердих розчинах атоми розчиненої речовини заміщують атоми розчинника у кристалічній ґратці або проникають у неї; хімічні сполуки утворюють нову відмінну кристалічну ґратку. Після кристалізації сплаву утворюється або одна фаза (твердий розчин, хімічна сполука), або сплав, який містить суміш фаз. Фазою називають однорідну частину системи, відділену від інших складових (фаз) поверхнею поділу.
У суміші певного складу (евтектика) компоненти кристалізуються одночасно, причому температура кристалізації такого сплаву мінімальна. У неевтектичних сплавах двох компонентів, що не розчиняються один в одному і не утворюють хімічних сполук, відбувається розділення сплаву на дві фази, спочатку з розплаву виділяються кристали надлишкового, порівняно з евтектикою, компоненту, тоді температура розплаву знижується, а склад рідкої фази наближається до евтектики, кристалізація якої, нарешті, відбувається при сталій температурі. Таким чином утворюється двофазний сплав.
Сплави речовин, необмежено розчинних одна в одній у твердому стані (наприклад, золото-срібло), евтектики не утворюють. Хоча спочатку з розплаву виділяються кристали більш тугоплавкого елементу (золота) при повільному остиганні вони розчиняються у сріблі (відбувається дифузія), і сплав виходить однорідним. Швидким охолодженням, однак, можна добути сплав, що міститиме кристали різного складу.
Будова
Всі метали мають кристалічну будову. Розташовані тим або іншим способом атоми утворюють елементарну комірку просторової кристалічної ґратки. Тип ґратки залежить від хімічної природи і фазового стану металу.
Залізо, хром, молібден, вольфрам і деяких інші метали мають елементарну комірку у вигляді куба із атомами у вершинах і додатковим — у центрі (об'ємноцентрована кубічна ґратка). За температури понад 910 °С у кристалічній структурі заліза відбувається перебудова, кількість атомів у елементарній комірці збільшується до 14. У результаті перебудови симетрія елементарної комірки змінюється — атоми розміщуються у вершинах куба й додатково в центрі кожної грані (гранецентрована кубічна ґратка). Існування одного металу в декількох кристалічних формах зветься поліморфізмом чи алотропією, а температура, за якої метал переходить з одного стану в інший, — температурою поліморфного перетворення. Залізо, наприклад, має дві температури поліморфного перетворення: 910 °C і 1400 °C. Цинк, магній, титан мають елементарну комірку в формі шестигранної призми. Як і залізо, олово, нікель, титан, кобальт та деякі інші метали зі зміною температури змінюють тип своїх ґраток. Наприклад, нікель може мати кубічну гранецентровану чи гексагональну ґратки, а кальцій — кубічну гранецентровану, гексагональну і кубічну об'ємно-центровану.
Елементарні комірки кожного даного кристала однаково орієнтовані в просторі; розташовуючись послідовно, вони мають спільні з сусідніми комірками атоми й утворюють разом просторову ґратку. Проте різні метали з ідентичною кристалічною ґраткою мають різні параметри, тобто відстані між сусідніми атомами. Параметр решітки (сторона куба або шестигранника) у міді 0,36 нм, в алюмінію 0,405 нм, у цинку 0,267 нм тощо.
Перехід з рідкого стану у твердий для металів — це процес перетворення невпорядкованого розташування атомів у закономірне з утворенням кристалічних ґраток і, отже, кристалів. Такий процес називається первинною кристалізацією.
Установлено, що кристалізація складається з двох елементарних процесів, перебіг яких відбувається одночасно: перший — зародження центрів кристалізації, другий — ріст кристалів з цих центрів. У звичайних умовах кристали не можуть набути правильної форми тому, що їхній ріст обмежується суміжними кристалами. Кристали, що мають неправильні зовнішні обриси, називаються кристалітами або зернами. Внутрішня будова зерен кристалічна.
Важливий вплив на швидкість кристалізації та форму кристалів у процесі затвердіння металу чинять швидкість і напрям відведення тепла. У напрямку відведення тепла кристали ростуть швидше, утворюючи осі, від яких відгалужуються численні відростки. Такі деревоподібні кристали називають дендритами. Дендритна будова характерна для литого металу.
Властивості
Вимоги до металів та їх сплавів ставляться в залежності від їхнього призначення. Наприклад, метал рейок і бандажів повинен бути міцним і стійким проти зносу, метал ресор — пружним, метал заклепок — пластичним, метал електричних проводок повинен мати малий електричний опір, метал зварних конструкцій добре зварюватися і не гартуватися при охолодження на повітрі, а метал деталей, що працюють в агресивних середовищах, бути стійким до корозії.
Область застосування металів визначається їх властивостями. Властивості металів поділяють на:
- механічні (ударна в'язкість, пружність, пластичність, міцність і твердість металу);
- технологічні ( і технологічна зварюваність, зносостійкість, ковкість, оброблюваність різанням, ливарні властивості, здатність до паяння тощо);
- фізичні (колір, питома маса, теплова і електрична провідність, магнітні якості, температура плавлення, температурний коефіцієнт лінійного розширення тощо);
- хімічні (стійкість проти корозії, жароміцність, жаротривкість)
Механічні та фізичні властивості
Основні фізичні і механічні властивості найпоширеніших металів приведені в таблиці.
Метали | Густина, ρ, кг/м3 | Температура плавлення, °C | Температура кипіння, °C | Границя міцності, σв, МПа | Відносне видовження, δ, % | Твердість, HB | Лінійний коефіцієнт теплового розширення, α, при 20 °C (10−6/°C) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Залізо | 7860 | 1539 | 2380 | 300 | 21...55 | 50...70 | 11,5 |
Алюміній | 2700 | 660 | 2500 | 80...110 | 40 | 20...30 | 23,1 |
Мідь | 8930 | 1083 | 2600 | 220 | 60 | 35 | 16,5 |
Магній | 1740 | 651 | 1103 | 170...200 | 10...12 | 25...30 | 25,7 |
Нікель | 8900 | 1455 | 3080 | 400...500 | 40 | 60 | 13,9 |
Титан | 4500 | 1665 | 3260 | 300...550 | 20...30 | 100 | 1,2 |
Молібден | 10200 | 2620 | 4800 | 800...1200 | 46 | 150...160 | 5,8...6,2 |
Усі метали (за винятком ртуті) за звичайних умов є кристалічними речовинами. Їхні атоми розташовані в певному геометричному порядку і утворюють просторову кристалічну ґратку. У вузлах кристалічної ґратки містяться іони металів. Валентні електрони дуже слабо зв'язані з атомами і можуть легко рухатися по всьому об'єму металу, переходячи від одних іонів до інших.
Легкою рухливістю валентних електронів пояснюється висока електропровідність і теплопровідність металів. На відміну від розчинів і розплавів при проходженні електричного струму через металічний провідник переносу частинок речовини не відбувається. Метали мають електронну електропровідність. За електропровідністю і теплопровідністю метали розміщуються в однаковому порядку. Найкращими провідниками електричного струму є срібло, мідь, золото і алюміній.
Характерна особливість металів — металічний блиск, тобто здатність добре відбивати світло. Але ця здатність проявляється лише тоді, коли метал утворює суцільну і гладку (поліровану) поверхню.
Дуже важливою властивістю більшості металів є пластичність, тобто здатність змінювати зовнішню форму за дії сторонньої сили і зберігати набуту форму після припинення впливу зовнішньої дії. На цій здатності базуються різні способи механічної обробки металів: вальцювання, кування, штампування, волочіння тощо. Однак ця властивість у різних металів виявляється неоднаково. Здатність розкатуватись у тоненькі листи і витягуватись у тоненький дріт найкраще виявляється у золота, срібла, міді, алюмінію і олова, трохи гірше в заліза і цинку. Деякі метали зовсім не виявляють пластичності, вони дуже крихкі — це бісмут, манган і особливо стибій (сурма). При ударі вони розпадаються на шматочки.
За густиною метали умовно поділяють на легкі (густина яких до 5 г/см³) і важкі (густина яких понад 5 г/см³). До найлегших металів належать літій, калій і натрій. Легкі метали — манган, алюміній і титан. Найважчими вважаються ртуть, золото, платина і осмій.
За твердістю метали теж дуже відрізняються один від одного. Найтвердішим металом є хром, який дряпає скло. За ним іде вольфрам, нікель тощо. До найм'якших металів належать калій і натрій, які легко ріжуться ножем. Дуже м'яким є також свинець. (Див. ; )
За температурами плавлення метали теж різко відрізняються один від одного. Найнижчу температуру плавлення має ртуть (-39 °С), за нею йде цезій (28,5 °C), рубідій (38,5 °C), калій (62,3 °C), а найвищу — вольфрам (3410 °C). (Див. )
За забарвленням метали умовно поділяють на чорні — залізо, манган та їх численні сплави (чавун, сталь) і кольорові, до яких відносять усі інші метали. Відповідно до цього і промисловість, яка їх добуває, називають чорною і кольоровою металургією.
Хімічні властивості
Характерною особливістю металів є здатність їх атомів віддавати свої валентні електрони і утворювати позитивно заряджені іони. На відміну від неметалів метали негативно заряджених іонів не утворюють. Отже, вільні метали є відновниками. Чим легше даний метал віддає свої валентні електрони, тим він активніший відновник. За хімічною активністю метали можна розподілити на три групи: високоактивні — калій, натрій, барій, кальцій і ін., середньої активності — цинк, залізо, нікель тощо і малоактивні — срібло, золото і платина. Відносну активність металів можна визначити за положенням елемента в періодичній системі Д. І. Менделєєва: металічний характер елементів і хімічна активність металів посилюється в періодах справа наліво, а в головних підгрупах — згори донизу. Типові металічні елементи перебувають у лівому нижньому куті довгого варіанта періодичної системи. Це францій, цезій, радій.
Високоактивні метали з киснем повітря енергійно взаємодіють вже за звичайної температури, утворюючи оксиди, наприклад:
- 2Ca + O2 = 2CaO
Тому лужні і лужноземельні метали зберігають під шаром гасу, щоб запобігти їх окисненню киснем повітря. Метали середньої активності окиснюються киснем повітря лише з поверхні, покриваючись тонкою оксидною плівкою, яка запобігає дальшому окисненню металу. Наприклад:
- 2Zn + O2 = 2ZnO
Але за високої температури вони енергійно взаємодіють з киснем і перетворюються в оксиди.
Малоактивні (благородні) метали з киснем безпосередньо не реагують взагалі. Більшість металів може безпосередньо реагувати з сіркою, хлором та майже усіма неметалами, особливо за високої температури. З водою сильно активні (лужні і лужноземельні) метали взаємодіють вже за звичайної температури з виділенням водню і утворенням розчинних гідроксидів (лугів), наприклад:
- 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑
- Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2 ↑
Метали середньої активності, наприклад залізо, реагують з водою (водяною парою) лише за сильного розжарення:
- 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 ↑
Малоактивні метали з водою не реагують ні за яких умов. Відношення металів до кислот визначається їх місцем в електрохімічному ряду напруг (ряду активності). Усі метали, що займають місце в ряду напруг лівіше від водню, взаємодіють з кислотами з утворенням солей і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється!) Метали, що займають місце в ряду напруг правіше від водню, водню з кислот не витісняють. Але деякі з них можуть реагувати з концентрованою сульфатною кислотою за нагрівання з утворенням солі і виділенням діоксиду сірки SO2, наприклад:
- Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2 ↑
Що ж стосується нітратної кислоти, то за взаємодії її з усіма металами незалежно від їх місця в ряду напруг водень з HNO3 не виділяється, а утворюються оксиди азоту і сіль металу. Наприклад:
- 3Zn + 2HNO3 + 6HNO3 = 3Zn(NO3)2 + 2NO ↑ + 4H2O
- Ag + 2HNO3 (конц.) = AgNO3 + NO2↑ + H2O
Метали в природі
Метали складають понад 80 % усіх хімічних елементів. Переважна більшість металів зустрічається в природі у вигляді різних сполук і лише деякі з них — у вільному стані. Це так звані самородні метали (золото і платина), а також інколи срібло, ртуть, мідь та інші метали.
Мінерали і гірські породи, придатні для добування з них металів заводським способом, називаються рудами. Важливішими рудами є оксиди (Fe2O3, Fe3O4, Al2O3 • nH2O, MnO2 тощо); сульфіди (ZnS, PbS, Cu2S, HgS і ін.), солі (NaCl, KCl, MgCl2 CaCO3 і т. д.). Малоактивні метали зустрічаються переважно у вигляді оксидів і сульфідів, а активні (лужні і лужноземельні) — винятково у вигляді солей.
Одержання металів з руд
В більшості випадків руди містять різні домішки у вигляді піску, глини, вапняку тощо. Ці домішки називають пустою породою. Коли в руді багато пустої породи, тобто коли руда є бідною на корисну речовину, таку руду піддають збагаченню, тобто видаляють з неї частину пустої породи. Різні руди збагачують різними способами.
Для збагачення сульфідних руд зазвичай застосовують спосіб флотації (спливання). При цьому способі руду розмелюють у тонкий порошок і заливають у великих чанах водою. До води додають певні органічні речовини (наприклад, соснове масло, вищі жирні кислоти тощо), молекули яких добре адсорбуються частинками сульфідів, і вкривають їх тонкою плівкою, внаслідок чого вони не змочуються водою. Крізь воду продувають повітря, пухирці якого з маслом утворюють піну, а також прилипають до частинок сульфідів, і вони спливають та збираються зверху разом з піною, а змочені водою частинки пустої породи осідають на дно (див. мал. Схема флотаційного апарату). Піну з сульфідами металів зливають з чана і віджимають сульфіди. Так одержують збагачену на корисну речовину руду.
Вільні метали добувають з руд різними способами. З оксидних руд метали одержують відновленням їх за високих температур. При цьому як відновник частіше всього використовують вугілля (кокс) і монооксид вуглецю СО. Наприклад:
- Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO ↑
- Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 ↑
- SnO2 + C = Sn + CO2 ↑
- 2Cu2O + C = 4Cu + CO2 ↑
Інколи відновником служать активні метали. Наприклад, при добуванні хрому, берилію, мангану та інших як відновник застосовують алюміній (алюмінотермія):
- Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
- 3MnO2 + 4Al = 3Mn + 2Al2O3
У деяких випадках як відновник використовують водень, зокрема, при добуванні молібдену, вольфраму, порошкоподібного заліза тощо:
- Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
- WO3 + 3H2 = W + 3H2O
Сульфідні руди спочатку обпалюють, переводячи їх в оксиди металів, які потім відновлюють. Наприклад:
- 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 ↑
- PbO + C = Pb + CO ↑
Найактивніші метали — калій, натрій, кальцій та інші — не можна одержати способом хімічного відновлення їх сполук. Ці метали одержують лише електролізом їх розплавлених солей. Наприклад:
Застосування металів
Конструкційні матеріали
Метали і їх сплави — одні з головних конструкційних матеріалів сучасної цивілізації. Це визначається насамперед їх високими міцністю, жорсткістю та іншими механічними властивостями, технологічністю у переробці, відносною доступністю, однорідністю і непроникністю для рідин і газів, стійкістю до температурних впливів та впливів навколишнього середовища. Крім того, змінюючи рецептуру сплавів, можна впливати на їх властивості у потрібному напрямку і в дуже широких межах.
Електротехнічні матеріали
Метали та сплави використовуються як хороші провідники електрики (мідь, алюміній), так і як матеріали з підвищеним опором, котрі працюють за високих температур: для виготовлення резисторів, реостатів та електронагрівальних елементів (ніхром тощо)
Інструментальні матеріали
Метали і їх сплави широко застосовуються для виготовлення інструментів (їх робочої частини). В основному це інструментальні сталі і тверді сплави.
Науки, що вивчають метали
(металофізика) — розділ фізики, який вивчає атомно-кристалічну, дефектну і гетерофазну структури металів і сплавів, їх фізико-хімічні властивості. Вивчає також процеси, що мають місце у металах і сплавах за їх отримання, механічної і термічної обробки та в різних умовах експлуатації. Металофізика є теоретичною основою металознавства.
Металознавство — наука, що вивчає взаємозв'язки складу, будови та властивостей металів і сплавів, а також закономірності їх зміни при теплових, механічних, фізико-хімічних та інших видах впливу. Металознавство є науковою основою пошуку складу, способів отримання і обробки металевих матеріалів з різноманітними механічними, фізичними і хімічними властивостями.
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Метали |
Див. також
Література
- Булатна сталь. Індія, Росія, Україна / В. Р. Назаренко. – К. ; Черкаси : [Інлес], 2013. – 436 с. –
- Вплив газів на структуру та властивості металів і сплавів : навч. посіб. / Ю. М. Помарін, О. М. Бялік, Г. М. Григоренко; Нац. техн. ун-т України "Київ. політехн. ін-т". - К., 2007. - 128 c.
- Деркач Ф. А. Хімія. - Л., 1968.
- Дивосвіт металів / С. Є. Кондратюк, О. Л. Геллер ; НАН України, Фіз.-технол. ін-т металів та сплавів. – Київ : Академперіодика, 2015. – 204 с. : іл. – Бібліогр.: с. 202 (15 назв). –
- Елементарний вступ до фізичної статистики (зокрема до теорії металів) / К. Дарроу ; пер. з нім. вид. І. В. Радченко ; за ред. Б. Н., Фінкельштейна. – Х. ; К. : ОНТИ НКТП, 1934. – 96 с.
- Коллоидные металлы и металлополимеры / Э. М. Натансон, З. Р. Ульберг. – К. : Наук. думка, 1971. – 348 с.
- Металознавство і термічна обробка зварних з'єднань : Підруч. для студ. вищ. навч. закл. зварюв. спец. / М. Г. Єфіменко, Н. О. Радзівілова. - Х., 2003. - 488 c.
- Металознавство : Підруч. для студ. вузів / О. М. Бялік, В. С. Черненко, В. М. Писаренко, Ю. Н. Москаленко. - К. : "Політехніка", 2001. - 374 c.
- Металознавство та обробка металів : наук.-техн. журн. - К. - Видається з 1995.
- Металознавство та термічна обробка металів : наук. та інформ. журн. - Дніпро. - Видається з 1997.
- Металознавство та термічна обробка металів : Підруч. для студ. вищ. навч. закл. / О. А. Кузін, Р. А. Яцюк; Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Л. : Афіша, 2002. - 304 c.
- Металознавство та термічна обробка чорних та кольорових металів : підручник / Б. П. Середа; Запоріз. держ. інж. акад. - Запоріжжя, 2008. - 302 c.
- Металознавство : Тлумач. слов. / М. А. Сологуб; Нац. ун-т харч. технологій. - К., 2006. - 160 c.
- Механіка руйнування та довговічність металевих матеріалів у водневмісних середовищах / О. Є. Андрейків, О. В. Гембара ; ред. І. Л. Абрам'юк. – К. : Наук. думка, 2008. – 345 с. –
- Микромеханические исследования свойств металлов и сплавов / Г. Г. Максимович ; отв. ред. В. В. Панасюк. – К. : Наук. думка, 1974. – 243 с.
- Модельні методи у фізиці металів : монографія / П. М. Якібчук, В. Т. Швець ; Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка. - Л. : ЛНУ імені Івана Франка, 2012. - 650 с. - Бібліогр. в кінці розд. - 300 экз. -
- Неметаллические включения и усталость стали / А. Б. Куслицкий. – К. : Техніка, 1976. – 126 с.
- Оповідання про метали / С. Й. Венецький ; скор. пер. з рос. Л. П. Яворовської. – К. : Техніка, 1972. – 128 с.
- Станіди рідкісноземельних та перехідних металів : монографія / В. В. Ромака, Л. П. Ромака, В. Я. Крайовський, Ю. В. Стадник ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т "Львів. політехніка". – Львів : Вид-во Львів. політехніки, 2015. – 224 с. : іл. – Бібліогр.: с. 197-221 (262 назви). –
- Старение металлических сплавов / К. В. Чуистов. – К. : Наук. думка, 1985. – 232 с.
- Сучасні уявлення про природу металів / А. А. Смирнов. – К. : Знання, 1966. – 54 с.
- Физика металлов / М. В. Белоус, М. П. Браун. – К. : Вища школа, 1986. – 343 с.
- Фізика невпорядкованих металів / В. Т. Швець. - О. : Маяк, 2007. - 512 c. - Бібліогр.: с. 498-509. -
Примітки
- μέταλλον [ 29 червня 2011 у Wayback Machine.] Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon, on Perseus Digital Library
- . Архів оригіналу за 6 січня 2017. Процитовано 5 січня 2017.
- . Архів оригіналу за 31 березня 2022. Процитовано 29 червня 2022.
Посилання
- Легкі метали // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 116. — .
- Металь // Українська мала енциклопедія : 16 кн. : у 8 т. / проф. Є. Онацький. — Буенос-Айрес, 1961. — Т. 4, кн. VIII : Літери Ме — На. — С. 965-966. — 1000 екз.
- Фізика металів // Сайт Віктора Присяжнюка.
- Наукова школа «Металознавство та термічна обробка металів»
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Meta li vid grec metallon shahta kar yer dobuvannya z nadr zemli klas himichnih elementiv i rechovin z takimi himichnimi ta fizichnimi vlastivostyami dobre provodyat elektrichnij strum i teplo neprozori ale zdatni vidbivati svitlo mayut metalevij blisk kovki sho dozvolyaye nadavati virobam z nih potribnoyi formi ta rozvalcovuvati yih plastichni sho daye mozhlivist vityagati yih u tonkij drit za uchasti u himichnih reakciyah ye donorami elektroniv viddayut elektroni MetaliNebezpechnist miscevostitoksichni metaliGeshtegmetalKod MCN7109 00 00 Metali u VikishovishiKristali galiyuSamorodok zolotaShmatok zaliza visokoyi 99 97 chistotiKraplina rtutiViplavka midiU Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Metal znachennya U tverdomu stani mayut kristalichnu budovu chasto kubichni abo geksagonalni gratki vidznachayutsya kovkistyu Atomi metaliv mayut nizki energiyi jonizaciyi ta malu sporidnenist do elektrona otzhe legko vtrachayut elektroni z utvorennyam kationiv U spoluki zazvichaj vhodyat yak kationi V kompleksah de voni vistupayut centralnimi atomami nesut pozitivnij zaryad Zv yazok atomiv u metalichnih kristalah zumovlenij nadzvichajnoyu ruhlivistyu valentnih elektroniv u kristalichnih gratkah utvorenih pozitivnimi metalichnimi jonami V atomah metaliv 1 i 2 luzhni i luzhnozemelni metali ta 13 17 grup zapovnyuyutsya s i p elektronni pidobolonki atomiv u metalah d ta f blokiv pidobolonki d perehidni metali i f lantanoyidi i aktinoyidi Blizko 80 himichnih elementiv ye metalami Istorichna dovidkaDokladnishe Istoriya metalurgiyi ta Vidkrittya pershih virobnichih metaliv Same ponyattya metalleo perekladayetsya z latini yak vidobuvayu iz zemli metallum shahta rudnik sho j dalo nazvu metalam yaki pohodili iz zemli z rudnikiv V starodavni chasi i v seredni viki vvazhalosya sho isnuye lishe sim metaliv zoloto sriblo mid olovo svinec zalizo rtut Za uyavlennyami alhimikiv metali zarodzhuvalisya v zemnih nadrah pid vplivom promeniv planet i postupovo ukraj povilno udoskonalyuvalisya peretvoryuyuchis na sriblo i zoloto Alhimiki vvazhali sho metali rechovini skladni yaki skladayutsya z metalichnogo nachala rtuti i nachala goryuchosti sirki Na pochatku 18 stolittya nabula poshirennya gipoteza za yakoyu metali skladayutsya iz zemli i vognyanoyi substanciyi flogistonu Naprikinci 18 stolittya A L Lavuazye sprostuvav gipotezu flogistonu i pokazav sho metali prosti rechovini U 1789 Lavuazye u posibniku z himiyi dav spisok prostih rechovin v yakij vklyuchiv vsi vidomi todi 17 metaliv Sb Ag As Bi Co Cu Sn Fe Mn Hg Mo Ni Au Pt Pb W Zn U miru rozvitku metodiv himichnogo doslidzhennya chislo vidomih metaliv zrostalo U pershij polovini 19 stolittya buli vidkriti elementi suputniki platini platinoyidi otrimano shlyahom elektrolizu deyaki luzhni i luzhnozemelni metali vidkriti nevidomi metali pri himichnomu analizi mineraliv U 1860 1863 rokah metodom spektralnogo analizu buli vidkriti Cs Rb Tl In Vidkrittya radioaktivnosti naprikinci 19 stolittya dalo poshtovh uspishnim poshukam prirodnih radioaktivnih metaliv I nareshti metodom yadernih peretvoren pochinayuchi z seredini 20 stolittya shtuchno otrimano radioaktivni metali zokrema transuranovi elementi Civilizacijne znachennya vidkrittya metalivFenomen vidkrittya metaliv mav viznachalnij vpliv na zhittya lyudskogo suspilstva rozmezhuvavshi jogo rozvitok na doistorichnu kam yana doba ta istorichnu epohi Vidobutok rud zabezpechiv lyudstvo principovo novimi materialami yaki mali nevidomi ranishe vlastivosti kovkist plavkist ta vazhlivi perevagi zdatnist do zmini formi visoka micnist ekspluatacijna dovgovichnist Ce dozvolilo ne tilki efektivno vdoskonalyuvati nayavni znaryaddya ale j stvoryuvati yih chislenni novi tipi sho vidkrilo mozhlivosti dlya tehnichnogo progresu Vidomij amerikanskij etnograf G Morgan stverdzhuvav Koli varvar prosuvayuchis krok za krokom vpered vidkriv samorodni metali pochav plaviti yih u tigli j vidlivati v formi koli vin splaviv samorodnu mid z olovom i stvoriv bronzu j ureshti koli she bilshim napruzhennyam dumki vin vinajshov gorn i vidobuv iz rudi zalizo dev yat desyatih borotbi za civilizaciyu bulo vigrano Modelyuyuchi davni virobnichi procesi ucheni porivnyuvali efektivnist vikoristannya kam yanih i midnih znaryad U rezultati dijshli visnovku pro te sho produktivnist praci pidvishuyetsya pri zastosuvanni midi dlya rubannya derev u 3 razi dlya tesannya u 6 7 raziv dlya sverdlinnya u 22 razi doslidzhennya prof S Semenova Osoblive znachennya mali metalevi znaryaddya praci v zemlerobstvi de voni znachno priskorili obrobku zemli zbirannya vrozhayiv sporudzhennya irigacijnih sistem She bilshe znadobilisya vlastivosti metaliv dlya vigotovlennya zbroyi zokrema mechiv Viniknennya voyen pidkorennya plemen i narodiv stanovlennya derzhavnogo ustroyu znachnoyu miroyu umozhlivilis zavdyaki perevagam midnoyi zbroyi Odnim z rezultativ stanovlennya girnicho metalurgijnogo virobnictva stav mizhnarodnij rozpodil praci j rozvitok na cij osnovi rozgaluzhenoyi sistemi komunikacij davnogo svitu transportuvannya rud metaliv ta virobiv iz nih Poshuk ta rozrobka novih rodovish spriyali migraciyi naselennya zaselennyu j osvoyennyu viddalenih zemel Pomitno vplinuli metali na rozvitok torgivli oskilki buli pershimi universalnimi ekvivalentami zasobiv torgovelnogo obminu Civilizacijni zmini viklikani girnicho metalurgijnoyu diyalnistyu mali globalnij harakter i poyednuvali yak tehnologichni tak i socialni skladovi rozvitku suspilstva Klasifikaciya metalivMetalami ye prosti rechovini bilshosti himichnih elementiv priblizno 80 elementiv periodichnoyi sistemi elementiv Najposhirenishim himichnim elementom metalom u zemnij kori ye alyuminij Vmist metaliv u zemnij kori Metali masi zemnoyi koriAlyuminij 8 8Zalizo 5 1Kalcij 3 6Natrij 2 6Kalij 2 6Magnij 2 1Titan 0 6Marganec 0 09Mid 0 01 Dolya inshih metaliv zagalom ne perevishuye 2 0 Grupi metaliv za vikoristannyam Shiroko vikoristovuyutsya taki grupi metaliv chorni metali zalizo mangan hrom ye osnovnimi produktami chornoyi metalurgiyi a yih splavi vikoristovuyut u vsih galuzyah mashinobuduvannya dorogocinni metali zoloto sriblo i platina vikoristovuyut v yuvelirnij promislovosti elektronici elektrotehnici himichnij promislovosti vazhki metali mid cink olovo i svinec zastosovuyut v mashinobuduvanni elektrotehnici energetici ridkisni vazhki metali nikel kadmij volfram molibden mangan kobalt vanadij bismut vikoristovuyut yak tugoplavki konstrukcijni materiali a takozh v splavah z chornimi metalami yak leguyuchi elementi legki metali alyuminij titan i magnij vikoristovuyut yak konstrukcijni materiali v aviaciyi kosmichnij galuzi avtomobilebuduvanni luzhni metali kalij natrij i litij vikoristovuyut perevazhno u spolukah u viglyadi solej ta elektrolitiv luzhnozemelni metali kalcij barij i stroncij zastosovuyut v himiyi U tehnici najbilshogo zastosuvannya nabuli zalizo alyuminij mid svinec cink olovo nikel Voni she mayut nazvu tehnichni metali Splavi metaliv Metalevimi splavami nazivayut rechovini yaki skladayutsya ne menshe yak z dvoh komponentiv i odnim z nih obov yazkovo povinen buti metal Splavi metaliv vidigrayut veliku rol oskilki zazvichaj voni mayut vishi funkcionalni mehanichni elektrichni i tehnologichni vlastivosti nizh yihni skladovi chisti metali Komponentami nazivayut himichni elementi abo yih spoluki u skladi splavu Za kilkistyu komponentiv splavi podilyayut na podvijni potrijni i t d U tehnici najchastishe zastosovuyut splavi na osnovi zaliza chavun stal i splavi kolorovih metaliv na osnovi midi latun bronza alyuminiyu silumin dyuralyuminij svincyu cinku olova nikelyu Deyaki splavi stvoryuyut na osnovi volframu titanu vanadiyu molibdenu j inshih metaliv Zalezhno vid harakteru vzayemodiyi komponentiv splavu viriznyayut taki riznovidi splaviv mehanichna sumish komponentiv ci sumishi neodnoridni voni ye najdribnishoyu sumishshyu kristalitiv komponentiv neobmezhenij tverdij rozchin komponentiv odnoridnij mozhe utvoryuvatisya za bud yakogo spivvidnoshennya komponentiv obmezhenij tverdij rozchin komponentiv odnoridnij zazvichaj mozhe utvoryuvatisya yaksho sklad splavu ye blizkim do odnogo z chistih komponentiv abo do pevnoyi himichnoyi spoluki komponentiv himichna spoluka komponentiv odnoridnij mozhe utvoryuvatisya za chitko viznachenogo spivvidnoshennya komponentiv U tverdih rozchinah atomi rozchinenoyi rechovini zamishuyut atomi rozchinnika u kristalichnij gratci abo pronikayut u neyi himichni spoluki utvoryuyut novu vidminnu kristalichnu gratku Pislya kristalizaciyi splavu utvoryuyetsya abo odna faza tverdij rozchin himichna spoluka abo splav yakij mistit sumish faz Fazoyu nazivayut odnoridnu chastinu sistemi viddilenu vid inshih skladovih faz poverhneyu podilu U sumishi pevnogo skladu evtektika komponenti kristalizuyutsya odnochasno prichomu temperatura kristalizaciyi takogo splavu minimalna U neevtektichnih splavah dvoh komponentiv sho ne rozchinyayutsya odin v odnomu i ne utvoryuyut himichnih spoluk vidbuvayetsya rozdilennya splavu na dvi fazi spochatku z rozplavu vidilyayutsya kristali nadlishkovogo porivnyano z evtektikoyu komponentu todi temperatura rozplavu znizhuyetsya a sklad ridkoyi fazi nablizhayetsya do evtektiki kristalizaciya yakoyi nareshti vidbuvayetsya pri stalij temperaturi Takim chinom utvoryuyetsya dvofaznij splav Splavi rechovin neobmezheno rozchinnih odna v odnij u tverdomu stani napriklad zoloto sriblo evtektiki ne utvoryuyut Hocha spochatku z rozplavu vidilyayutsya kristali bilsh tugoplavkogo elementu zolota pri povilnomu ostiganni voni rozchinyayutsya u sribli vidbuvayetsya difuziya i splav vihodit odnoridnim Shvidkim oholodzhennyam odnak mozhna dobuti splav sho mistitime kristali riznogo skladu BudovaGranecentrovana struktura kristalichnoyi gratkiOb yemnocentrovana struktura kristalichnoyi gratkiGeksagonalna struktura kristalichnoyi gratki Vsi metali mayut kristalichnu budovu Roztashovani tim abo inshim sposobom atomi utvoryuyut elementarnu komirku prostorovoyi kristalichnoyi gratki Tip gratki zalezhit vid himichnoyi prirodi i fazovogo stanu metalu Zalizo hrom molibden volfram i deyakih inshi metali mayut elementarnu komirku u viglyadi kuba iz atomami u vershinah i dodatkovim u centri ob yemnocentrovana kubichna gratka Za temperaturi ponad 910 S u kristalichnij strukturi zaliza vidbuvayetsya perebudova kilkist atomiv u elementarnij komirci zbilshuyetsya do 14 U rezultati perebudovi simetriya elementarnoyi komirki zminyuyetsya atomi rozmishuyutsya u vershinah kuba j dodatkovo v centri kozhnoyi grani granecentrovana kubichna gratka Isnuvannya odnogo metalu v dekilkoh kristalichnih formah zvetsya polimorfizmom chi alotropiyeyu a temperatura za yakoyi metal perehodit z odnogo stanu v inshij temperaturoyu polimorfnogo peretvorennya Zalizo napriklad maye dvi temperaturi polimorfnogo peretvorennya 910 C i 1400 C Cink magnij titan mayut elementarnu komirku v formi shestigrannoyi prizmi Yak i zalizo olovo nikel titan kobalt ta deyaki inshi metali zi zminoyu temperaturi zminyuyut tip svoyih gratok Napriklad nikel mozhe mati kubichnu granecentrovanu chi geksagonalnu gratki a kalcij kubichnu granecentrovanu geksagonalnu i kubichnu ob yemno centrovanu Elementarni komirki kozhnogo danogo kristala odnakovo oriyentovani v prostori roztashovuyuchis poslidovno voni mayut spilni z susidnimi komirkami atomi j utvoryuyut razom prostorovu gratku Prote rizni metali z identichnoyu kristalichnoyu gratkoyu mayut rizni parametri tobto vidstani mizh susidnimi atomami Parametr reshitki storona kuba abo shestigrannika u midi 0 36 nm v alyuminiyu 0 405 nm u cinku 0 267 nm tosho Perehid z ridkogo stanu u tverdij dlya metaliv ce proces peretvorennya nevporyadkovanogo roztashuvannya atomiv u zakonomirne z utvorennyam kristalichnih gratok i otzhe kristaliv Takij proces nazivayetsya pervinnoyu kristalizaciyeyu Ustanovleno sho kristalizaciya skladayetsya z dvoh elementarnih procesiv perebig yakih vidbuvayetsya odnochasno pershij zarodzhennya centriv kristalizaciyi drugij rist kristaliv z cih centriv U zvichajnih umovah kristali ne mozhut nabuti pravilnoyi formi tomu sho yihnij rist obmezhuyetsya sumizhnimi kristalami Kristali sho mayut nepravilni zovnishni obrisi nazivayutsya kristalitami abo zernami Vnutrishnya budova zeren kristalichna Vazhlivij vpliv na shvidkist kristalizaciyi ta formu kristaliv u procesi zatverdinnya metalu chinyat shvidkist i napryam vidvedennya tepla U napryamku vidvedennya tepla kristali rostut shvidshe utvoryuyuchi osi vid yakih vidgaluzhuyutsya chislenni vidrostki Taki derevopodibni kristali nazivayut dendritami Dendritna budova harakterna dlya litogo metalu VlastivostiVimogi do metaliv ta yih splaviv stavlyatsya v zalezhnosti vid yihnogo priznachennya Napriklad metal rejok i bandazhiv povinen buti micnim i stijkim proti znosu metal resor pruzhnim metal zaklepok plastichnim metal elektrichnih provodok povinen mati malij elektrichnij opir metal zvarnih konstrukcij dobre zvaryuvatisya i ne gartuvatisya pri oholodzhennya na povitri a metal detalej sho pracyuyut v agresivnih seredovishah buti stijkim do koroziyi Oblast zastosuvannya metaliv viznachayetsya yih vlastivostyami Vlastivosti metaliv podilyayut na mehanichni udarna v yazkist pruzhnist plastichnist micnist i tverdist metalu tehnologichni i tehnologichna zvaryuvanist znosostijkist kovkist obroblyuvanist rizannyam livarni vlastivosti zdatnist do payannya tosho fizichni kolir pitoma masa teplova i elektrichna providnist magnitni yakosti temperatura plavlennya temperaturnij koeficiyent linijnogo rozshirennya tosho himichni stijkist proti koroziyi zharomicnist zharotrivkist Mehanichni ta fizichni vlastivosti Osnovni fizichni i mehanichni vlastivosti najposhirenishih metaliv privedeni v tablici Metali Gustina r kg m3 Temperatura plavlennya C Temperatura kipinnya C Granicya micnosti sv MPa Vidnosne vidovzhennya d Tverdist HB Linijnij koeficiyent teplovogo rozshirennya a pri 20 C 10 6 C Zalizo 7860 1539 2380 300 21 55 50 70 11 5Alyuminij 2700 660 2500 80 110 40 20 30 23 1Mid 8930 1083 2600 220 60 35 16 5Magnij 1740 651 1103 170 200 10 12 25 30 25 7Nikel 8900 1455 3080 400 500 40 60 13 9Titan 4500 1665 3260 300 550 20 30 100 1 2Molibden 10200 2620 4800 800 1200 46 150 160 5 8 6 2 Usi metali za vinyatkom rtuti za zvichajnih umov ye kristalichnimi rechovinami Yihni atomi roztashovani v pevnomu geometrichnomu poryadku i utvoryuyut prostorovu kristalichnu gratku U vuzlah kristalichnoyi gratki mistyatsya ioni metaliv Valentni elektroni duzhe slabo zv yazani z atomami i mozhut legko ruhatisya po vsomu ob yemu metalu perehodyachi vid odnih ioniv do inshih Legkoyu ruhlivistyu valentnih elektroniv poyasnyuyetsya visoka elektroprovidnist i teploprovidnist metaliv Na vidminu vid rozchiniv i rozplaviv pri prohodzhenni elektrichnogo strumu cherez metalichnij providnik perenosu chastinok rechovini ne vidbuvayetsya Metali mayut elektronnu elektroprovidnist Za elektroprovidnistyu i teploprovidnistyu metali rozmishuyutsya v odnakovomu poryadku Najkrashimi providnikami elektrichnogo strumu ye sriblo mid zoloto i alyuminij Harakterna osoblivist metaliv metalichnij blisk tobto zdatnist dobre vidbivati svitlo Ale cya zdatnist proyavlyayetsya lishe todi koli metal utvoryuye sucilnu i gladku polirovanu poverhnyu Duzhe vazhlivoyu vlastivistyu bilshosti metaliv ye plastichnist tobto zdatnist zminyuvati zovnishnyu formu za diyi storonnoyi sili i zberigati nabutu formu pislya pripinennya vplivu zovnishnoyi diyi Na cij zdatnosti bazuyutsya rizni sposobi mehanichnoyi obrobki metaliv valcyuvannya kuvannya shtampuvannya volochinnya tosho Odnak cya vlastivist u riznih metaliv viyavlyayetsya neodnakovo Zdatnist rozkatuvatis u tonenki listi i vityaguvatis u tonenkij drit najkrashe viyavlyayetsya u zolota sribla midi alyuminiyu i olova trohi girshe v zaliza i cinku Deyaki metali zovsim ne viyavlyayut plastichnosti voni duzhe krihki ce bismut mangan i osoblivo stibij surma Pri udari voni rozpadayutsya na shmatochki Za gustinoyu metali umovno podilyayut na legki gustina yakih do 5 g sm i vazhki gustina yakih ponad 5 g sm Do najlegshih metaliv nalezhat litij kalij i natrij Legki metali mangan alyuminij i titan Najvazhchimi vvazhayutsya rtut zoloto platina i osmij Za tverdistyu metali tezh duzhe vidriznyayutsya odin vid odnogo Najtverdishim metalom ye hrom yakij dryapaye sklo Za nim ide volfram nikel tosho Do najm yakshih metaliv nalezhat kalij i natrij yaki legko rizhutsya nozhem Duzhe m yakim ye takozh svinec Div Za temperaturami plavlennya metali tezh rizko vidriznyayutsya odin vid odnogo Najnizhchu temperaturu plavlennya maye rtut 39 S za neyu jde cezij 28 5 C rubidij 38 5 C kalij 62 3 C a najvishu volfram 3410 C Div Za zabarvlennyam metali umovno podilyayut na chorni zalizo mangan ta yih chislenni splavi chavun stal i kolorovi do yakih vidnosyat usi inshi metali Vidpovidno do cogo i promislovist yaka yih dobuvaye nazivayut chornoyu i kolorovoyu metalurgiyeyu Himichni vlastivosti Harakternoyu osoblivistyu metaliv ye zdatnist yih atomiv viddavati svoyi valentni elektroni i utvoryuvati pozitivno zaryadzheni ioni Na vidminu vid nemetaliv metali negativno zaryadzhenih ioniv ne utvoryuyut Otzhe vilni metali ye vidnovnikami Chim legshe danij metal viddaye svoyi valentni elektroni tim vin aktivnishij vidnovnik Za himichnoyu aktivnistyu metali mozhna rozpodiliti na tri grupi visokoaktivni kalij natrij barij kalcij i in serednoyi aktivnosti cink zalizo nikel tosho i maloaktivni sriblo zoloto i platina Vidnosnu aktivnist metaliv mozhna viznachiti za polozhennyam elementa v periodichnij sistemi D I Mendelyeyeva metalichnij harakter elementiv i himichna aktivnist metaliv posilyuyetsya v periodah sprava nalivo a v golovnih pidgrupah zgori donizu Tipovi metalichni elementi perebuvayut u livomu nizhnomu kuti dovgogo varianta periodichnoyi sistemi Ce francij cezij radij Visokoaktivni metali z kisnem povitrya energijno vzayemodiyut vzhe za zvichajnoyi temperaturi utvoryuyuchi oksidi napriklad 2Ca O2 2CaO Tomu luzhni i luzhnozemelni metali zberigayut pid sharom gasu shob zapobigti yih okisnennyu kisnem povitrya Metali serednoyi aktivnosti okisnyuyutsya kisnem povitrya lishe z poverhni pokrivayuchis tonkoyu oksidnoyu plivkoyu yaka zapobigaye dalshomu okisnennyu metalu Napriklad 2Zn O2 2ZnO Ale za visokoyi temperaturi voni energijno vzayemodiyut z kisnem i peretvoryuyutsya v oksidi Maloaktivni blagorodni metali z kisnem bezposeredno ne reaguyut vzagali Bilshist metaliv mozhe bezposeredno reaguvati z sirkoyu hlorom ta majzhe usima nemetalami osoblivo za visokoyi temperaturi Z vodoyu silno aktivni luzhni i luzhnozemelni metali vzayemodiyut vzhe za zvichajnoyi temperaturi z vidilennyam vodnyu i utvorennyam rozchinnih gidroksidiv lugiv napriklad 2Na 2H2O 2NaOH H2 Ba 2H2O Ba OH 2 H2 Metali serednoyi aktivnosti napriklad zalizo reaguyut z vodoyu vodyanoyu paroyu lishe za silnogo rozzharennya 3Fe 4H2O Fe3O4 4H2 Maloaktivni metali z vodoyu ne reaguyut ni za yakih umov Vidnoshennya metaliv do kislot viznachayetsya yih miscem v elektrohimichnomu ryadu naprug ryadu aktivnosti Usi metali sho zajmayut misce v ryadu naprug livishe vid vodnyu vzayemodiyut z kislotami z utvorennyam solej i vidilennyam vodnyu z nitratnoyi kisloti voden ne vidilyayetsya Metali sho zajmayut misce v ryadu naprug pravishe vid vodnyu vodnyu z kislot ne vitisnyayut Ale deyaki z nih mozhut reaguvati z koncentrovanoyu sulfatnoyu kislotoyu za nagrivannya z utvorennyam soli i vidilennyam dioksidu sirki SO2 napriklad Cu 2H2SO4 CuSO4 2H2O SO2 Sho zh stosuyetsya nitratnoyi kisloti to za vzayemodiyi yiyi z usima metalami nezalezhno vid yih miscya v ryadu naprug voden z HNO3 ne vidilyayetsya a utvoryuyutsya oksidi azotu i sil metalu Napriklad 3Zn 2HNO3 6HNO3 3Zn NO3 2 2NO 4H2O Ag 2HNO3 konc AgNO3 NO2 H2OMetali v prirodiMetali skladayut ponad 80 usih himichnih elementiv Perevazhna bilshist metaliv zustrichayetsya v prirodi u viglyadi riznih spoluk i lishe deyaki z nih u vilnomu stani Ce tak zvani samorodni metali zoloto i platina a takozh inkoli sriblo rtut mid ta inshi metali Minerali i girski porodi pridatni dlya dobuvannya z nih metaliv zavodskim sposobom nazivayutsya rudami Vazhlivishimi rudami ye oksidi Fe2O3 Fe3O4 Al2O3 nH2O MnO2 tosho sulfidi ZnS PbS Cu2S HgS i in soli NaCl KCl MgCl2 CaCO3 i t d Maloaktivni metali zustrichayutsya perevazhno u viglyadi oksidiv i sulfidiv a aktivni luzhni i luzhnozemelni vinyatkovo u viglyadi solej Oderzhannya metaliv z rudV bilshosti vipadkiv rudi mistyat rizni domishki u viglyadi pisku glini vapnyaku tosho Ci domishki nazivayut pustoyu porodoyu Koli v rudi bagato pustoyi porodi tobto koli ruda ye bidnoyu na korisnu rechovinu taku rudu piddayut zbagachennyu tobto vidalyayut z neyi chastinu pustoyi porodi Rizni rudi zbagachuyut riznimi sposobami Dlya zbagachennya sulfidnih rud zazvichaj zastosovuyut sposib flotaciyi splivannya Pri comu sposobi rudu rozmelyuyut u tonkij poroshok i zalivayut u velikih chanah vodoyu Do vodi dodayut pevni organichni rechovini napriklad sosnove maslo vishi zhirni kisloti tosho molekuli yakih dobre adsorbuyutsya chastinkami sulfidiv i vkrivayut yih tonkoyu plivkoyu vnaslidok chogo voni ne zmochuyutsya vodoyu Kriz vodu produvayut povitrya puhirci yakogo z maslom utvoryuyut pinu a takozh prilipayut do chastinok sulfidiv i voni splivayut ta zbirayutsya zverhu razom z pinoyu a zmocheni vodoyu chastinki pustoyi porodi osidayut na dno div mal Shema flotacijnogo aparatu Pinu z sulfidami metaliv zlivayut z chana i vidzhimayut sulfidi Tak oderzhuyut zbagachenu na korisnu rechovinu rudu Flotacijna mashina Vilni metali dobuvayut z rud riznimi sposobami Z oksidnih rud metali oderzhuyut vidnovlennyam yih za visokih temperatur Pri comu yak vidnovnik chastishe vsogo vikoristovuyut vugillya koks i monooksid vuglecyu SO Napriklad Fe2O3 3C 2Fe 3CO Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 SnO2 C Sn CO2 2Cu2O C 4Cu CO2 Inkoli vidnovnikom sluzhat aktivni metali Napriklad pri dobuvanni hromu beriliyu manganu ta inshih yak vidnovnik zastosovuyut alyuminij alyuminotermiya Cr2O3 2Al 2Cr Al2O3 3MnO2 4Al 3Mn 2Al2O3 U deyakih vipadkah yak vidnovnik vikoristovuyut voden zokrema pri dobuvanni molibdenu volframu poroshkopodibnogo zaliza tosho Fe2O3 3H2 2Fe 3H2O WO3 3H2 W 3H2O Sulfidni rudi spochatku obpalyuyut perevodyachi yih v oksidi metaliv yaki potim vidnovlyuyut Napriklad 2PbS 3O2 2PbO 2SO2 PbO C Pb CO Najaktivnishi metali kalij natrij kalcij ta inshi ne mozhna oderzhati sposobom himichnogo vidnovlennya yih spoluk Ci metali oderzhuyut lishe elektrolizom yih rozplavlenih solej Napriklad Otrimannya kaliyu elektrolizomZastosuvannya metalivKonstrukcijni materiali Metali i yih splavi odni z golovnih konstrukcijnih materialiv suchasnoyi civilizaciyi Ce viznachayetsya nasampered yih visokimi micnistyu zhorstkistyu ta inshimi mehanichnimi vlastivostyami tehnologichnistyu u pererobci vidnosnoyu dostupnistyu odnoridnistyu i neproniknistyu dlya ridin i gaziv stijkistyu do temperaturnih vpliviv ta vpliviv navkolishnogo seredovisha Krim togo zminyuyuchi recepturu splaviv mozhna vplivati na yih vlastivosti u potribnomu napryamku i v duzhe shirokih mezhah Elektrotehnichni materiali Metali ta splavi vikoristovuyutsya yak horoshi providniki elektriki mid alyuminij tak i yak materiali z pidvishenim oporom kotri pracyuyut za visokih temperatur dlya vigotovlennya rezistoriv reostativ ta elektronagrivalnih elementiv nihrom tosho Instrumentalni materiali Metali i yih splavi shiroko zastosovuyutsya dlya vigotovlennya instrumentiv yih robochoyi chastini V osnovnomu ce instrumentalni stali i tverdi splavi Nauki sho vivchayut metali metalofizika rozdil fiziki yakij vivchaye atomno kristalichnu defektnu i geterofaznu strukturi metaliv i splaviv yih fiziko himichni vlastivosti Vivchaye takozh procesi sho mayut misce u metalah i splavah za yih otrimannya mehanichnoyi i termichnoyi obrobki ta v riznih umovah ekspluataciyi Metalofizika ye teoretichnoyu osnovoyu metaloznavstva Metaloznavstvo nauka sho vivchaye vzayemozv yazki skladu budovi ta vlastivostej metaliv i splaviv a takozh zakonomirnosti yih zmini pri teplovih mehanichnih fiziko himichnih ta inshih vidah vplivu Metaloznavstvo ye naukovoyu osnovoyu poshuku skladu sposobiv otrimannya i obrobki metalevih materialiv z riznomanitnimi mehanichnimi fizichnimi i himichnimi vlastivostyami Vikishovishe maye multimedijni dani za temoyu MetaliDiv takozhNemetali Metaloyidi Napivmetali Koroziya metaliv Splavi metaliv Metalichni korisni kopalini Samorodni metali Molekulyarnij metal Institut metalofiziki NAN Ukrayini Aktivnij metal Pasivovanij metalLiteraturaBulatna stal Indiya Rosiya Ukrayina V R Nazarenko K Cherkasi Inles 2013 436 s ISBN 966 7245 09 8 Vpliv gaziv na strukturu ta vlastivosti metaliv i splaviv navch posib Yu M Pomarin O M Byalik G M Grigorenko Nac tehn un t Ukrayini Kiyiv politehn in t K 2007 128 c Derkach F A Himiya L 1968 Divosvit metaliv S Ye Kondratyuk O L Geller NAN Ukrayini Fiz tehnol in t metaliv ta splaviv Kiyiv Akademperiodika 2015 204 s il Bibliogr s 202 15 nazv ISBN 978 966 360 303 2 Elementarnij vstup do fizichnoyi statistiki zokrema do teoriyi metaliv K Darrou per z nim vid I V Radchenko za red B N Finkelshtejna H K ONTI NKTP 1934 96 s Kolloidnye metally i metallopolimery E M Natanson Z R Ulberg K Nauk dumka 1971 348 s Metaloznavstvo i termichna obrobka zvarnih z yednan Pidruch dlya stud vish navch zakl zvaryuv spec M G Yefimenko N O Radzivilova H 2003 488 c Metaloznavstvo Pidruch dlya stud vuziv O M Byalik V S Chernenko V M Pisarenko Yu N Moskalenko K Politehnika 2001 374 c Metaloznavstvo ta obrobka metaliv nauk tehn zhurn K Vidayetsya z 1995 Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv nauk ta inform zhurn Dnipro Vidayetsya z 1997 Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv Pidruch dlya stud vish navch zakl O A Kuzin R A Yacyuk Nac un t Lviv politehnika L Afisha 2002 304 c Metaloznavstvo ta termichna obrobka chornih ta kolorovih metaliv pidruchnik B P Sereda Zaporiz derzh inzh akad Zaporizhzhya 2008 302 c Metaloznavstvo Tlumach slov M A Sologub Nac un t harch tehnologij K 2006 160 c Mehanika rujnuvannya ta dovgovichnist metalevih materialiv u vodnevmisnih seredovishah O Ye Andrejkiv O V Gembara red I L Abram yuk K Nauk dumka 2008 345 s ISBN 978 966 00 0685 0 Mikromehanicheskie issledovaniya svojstv metallov i splavov G G Maksimovich otv red V V Panasyuk K Nauk dumka 1974 243 s Modelni metodi u fizici metaliv monografiya P M Yakibchuk V T Shvec Lviv nac un t im Ivana Franka L LNU imeni Ivana Franka 2012 650 s Bibliogr v kinci rozd 300 ekz ISBN 978 966 613 960 6 Nemetallicheskie vklyucheniya i ustalost stali A B Kuslickij K Tehnika 1976 126 s Opovidannya pro metali S J Veneckij skor per z ros L P Yavorovskoyi K Tehnika 1972 128 s Stanidi ridkisnozemelnih ta perehidnih metaliv monografiya V V Romaka L P Romaka V Ya Krajovskij Yu V Stadnik M vo osviti i nauki Ukrayini Nac un t Lviv politehnika Lviv Vid vo Lviv politehniki 2015 224 s il Bibliogr s 197 221 262 nazvi ISBN 978 617 607 816 6 Starenie metallicheskih splavov K V Chuistov K Nauk dumka 1985 232 s Suchasni uyavlennya pro prirodu metaliv A A Smirnov K Znannya 1966 54 s Fizika metallov M V Belous M P Braun K Visha shkola 1986 343 s Fizika nevporyadkovanih metaliv V T Shvec O Mayak 2007 512 c Bibliogr s 498 509 ISBN 966 587 163 6Primitkimetallon 29 chervnya 2011 u Wayback Machine Henry George Liddell Robert Scott A Greek English Lexicon on Perseus Digital Library Arhiv originalu za 6 sichnya 2017 Procitovano 5 sichnya 2017 Arhiv originalu za 31 bereznya 2022 Procitovano 29 chervnya 2022 PosilannyaLegki metali Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 116 ISBN 978 966 7407 83 4 Metal Ukrayinska mala enciklopediya 16 kn u 8 t prof Ye Onackij Buenos Ajres 1961 T 4 kn VIII Literi Me Na S 965 966 1000 ekz Fizika metaliv Sajt Viktora Prisyazhnyuka Naukova shkola Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv