Чим примітні метали?
В даний час людству відомо 118 хімічних елементів, з них 94 металу і 24 неметалла. Розраховано, що всі знову відкриваються елементи також повинні бути металами. Отже, металів в періодичної системи елементів переважна більшість.
Крім заліза, утворить разом зі сплавами групу чорних металів, інші 84 належать до кольорових. Однак 84 елемента - це досить багато для того, щоб, у свою чергу, розділити кольорові метали на легкі, важкі, благородні, рідкісні, радіоактивні. Виділяють також групи лужних, лужноземельних, рідкоземельних, перехідних та ін.
До металів відносяться всі елементи із зовнішніми d- і f- електронними оболонками, а також входять до головні підгрупи з першої по четверту групу Періодичної системи. Що це означає? Та не забивайте собі цим голову. Вважайте, що це магічне заклинання, в буденному житті абсолютно не застосовне. Як незастосовне багато чого з того, що ми роками вчили. Наприклад, формули тригонометрії.
Що ж стосується таких елементів, як вуглець, фосфор, миш'як, сурма, селен, телур та ін., То металеві властивості проявляють тільки деякі їх модифікації. Причому стійкість неметалів у великій мірі залежить від зовнішніх умов, наприклад, від тиску. Доведено, що, застосовуючи надвисокі тиску, можна перевести в металевий стан будь-яка речовина.
Надвисокі тиску і наднизькі температури, досяжні в наш час, дозволяють настільки сильно впливати на речовину, що типовий діелектрик стає провідником або навіть сверхпроводником. Так в умовах надвисокого тиску було зафіксовано появу надпровідності навіть у ксенону.
Кристалічна решітка металів складається з позитивно зарядженого атомного остова, скріпленого зв'язком металевого типу-навколо і всередині нього розподілено «хмару» делокалізованних електронів, так званий електронний газ. Такий характер хімічного зв'язку зумовлює не тільки електропровідність, але й високу теплопровідність металів. Відвід тепла з областей з більш високою температурою в менш нагріті може здійснюватися електронами внаслідок їх високої рухливості.
У надчистих металах при кріогенних температурах довжина вільного пробігу електронів в десятки тисяч разів більше, ніж у металів технічної чистоти. Це відкриває можливість використовувати принципово нові фізичні ефекти. Оскільки в металах кількість електронів, якими можна оперувати, тобто прискорювати, гальмувати або змінювати їх траєкторію, в мільйони разів більше, ніж в напівпровідниках, то очікується, що перехід електроніки на нову матеріальну основу буде рівнозначний стрибка, який стався в свій час при переході від електронно-вакуумних пристроїв до напівпровідникових.
Ненаправлену міжатомних зв'язків і щільноупакована кристалічна структура металів обумовлює їх здатність легко деформуватися під дією механічних зусиль, тобто проявляти властивість пластичності.
Впроваджені в структуру невеликі за розміром атоми є перешкодами для переміщення лінійних дефектів кристалічної структури металів - дислокацій, тим самим перешкоджаючи механічної деформації сплаву. Ця особливість дозволяє істотно підвищити твердість сплавів. Більш пластичні чисті метали, оскільки в них шари атомів можуть легше зміщуватися відносно один одного. Проте і вони володіють істотною міцністю.
З хімічної точки зору метали, як правило, нестійкі, легко окислюються при нагріванні, вступають в хімічну взаємодію з неметалами - вуглецем, азотом, сіркою та ін., а також утворюють сплави з іншими металами і неметалами.
Але про сплави ми поговоримо пізніше.
