Кто-то ищет метал
Металы
Металы, простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность), пластичностью. Металы в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. В парообразном состоянии металы одноатомны.
Перечисленные выше характерные свойстваМетала обусловлены их электронным строением. Атомы метала легко отдают внешние (валентные) электроны. В кристаллической решётке метала не все электроны связаны со своими атомами. Некоторая их часть (~ 1 на атом) подвижна. Эти электроны могут более или менее свободно перемещаться по металу. Существование свободных электронов (электронов проводимости) в метале объясняется зонной теорией.Метал можно представить себе в виде остова из положительных ионов, погруженного в "электронный газ". Последний компенсирует силы электростатического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывает их в твёрдое тело (металическая связь).
Металы и неметалы
Из известных (1974) 105 химических элементов 83 - металы и лишь 22 - неметалы. Если в длинном или "полудлинном" варианте периодической системы элементов Менделеева провести прямую линию от бора до астата, то можно считать, что неметалы расположены на этой линии и справа от неё, металы - слева.
Не следует, однако, абсолютизировать ни свойства, характерные для металов, ни их отличия от неметалов.Металический блеск присущ только компактным металическим образцам. Тончайшие листки Ag и Au (толщиной 10-4 мм) просвечивают голубовато-зелёным цветом. Мельчайшие порошки метала часто имеют чёрный или черно-серый цвет. Некоторые металы (Zn, Sb, Bi) при комнатной температуре хрупки и становятся пластичными только при нагревании.
Вся совокупность перечисленных выше свойств присуща типичным металам (например, Cu, Au, Ag, Fe) при обычных условиях (атмосферном давлении, комнатной температуре). При очень высоких давлениях (~ 105-106 ам) свойства металов могут существенно измениться, а неметалы приобрести металические свойства.
Многие простые вещества по одним свойствам можно отнести к металам, по др. - к неметалам. Особенно много такого рода "нарушений" имеет место вблизи границы, проведённой в табл. Так, Ge по внешнему виду - метал, в химическом отношении проявляет себя скорее как метал (легче отдаёт электроны, чем принимает), а по величине и характеру электропроводности Ge - полупроводник. Сурьма Sb имеет электросопротивление слишком большое для метал, однако температурный коэффициент сопротивления у Sb положительный и большой, как у метала; по способности отдавать электроны Sb также относится к металам As, Sb и Bi иногда называют полуметалами. Po по внешнему виду -Метал, в химическом отношении ему присущи свойства метала, и неметала - наряду с положительной валентностью (точнее окислительным числом) проявляется и отрицательная (- 2).
Металичекие сплавы
Металические сплавы по свойствам имеют много общего сМеталл, поэтому в физической, технической и экономической литературе нередко к металам относят также и сплавы.
Термин "метал"
Историческая справка. Термин "метал" произошёл от греческого слова metallon (от metalleuo - выкапываю, добываю из земли), которое означало первоначально копи, рудники (в этом смысле оно встречается у Геродота, 5 в. до н. э.). То, что добывалось в рудниках, Платон называл metalleia. В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть (см. Знаки химические). По алхимическим представлениям, металы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно крайне медленно совершенствовались, превращаясь в серебро и золото (см. Алхимия). Алхимики полагали, что металы - вещества сложные, состоящие из "начала металичности" (ртути) и "начала горючести" (серы). В начале 18 в. получила распространение гипотеза, согласно которойМеталы состоят из земли и "начала горючести" - флогистона. М. В. Ломоносов насчитывал 6 металов (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) и определял метал как "светлое тело, которое ковать можно". В конце 18 в. А. Лавуазье опроверг гипотезу флогистона и показал, что металы - простые вещества. В 1789 Лавуазье в руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17 металов (Sb, Ag, As, Bi, Со, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известныхМеталл возрастало. В 1-й половине 19 в. были открыты спутники Pt, получены путём электролиза некоторые щелочные и щёлочноземельные металы, положено начало разделению редкоземельных металов, открыты неизвестныеМеталы при химическом анализе минералов. В 1860-63 методом спектрального анализа были открыты Cs, Rb, Tl, In. Блестяще подтвердилось существование металов, предсказанных И. Менделеевым на основе его периодического закона. Открытие радиоактивности в конце 19 в. повлекло за собой поиски природных радиоактивных металов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины 20 в. были искусственно получены радиоактивные металы, в частности трансурановые элементы.
Металургия
В конце 19 - начале 20 вв. получила физико-химическую основу металургия - наука о производстве металов из природного сырья. Тогда же началось исследование свойств металов и их сплавов в зависимости от состава и строения (Металловедение, Металофизика).
По материалам БЭС |
