Какими особыми свойствами отличаются эти металлы

Металлами называют несомненно вещества, обладающие следующими основными и характерными для них признаками:
хорошей проводимостью тепла и электричества, ковкостью, непрозрачностью и особым блеском в изломе, называемым в народе металлическим;
металлы одноатомны и образуют обычно основного характера окислы;
ионы металлов электроположительны;
в обычных условиях в твердом состоянии металл имеет определенное кристаллическое строение.

О структуре строения различных металлов можно получить представление прежде всего по самому виду излома, наблюдаемого простым невооруженным глазом; структура наблюдаемая невооруженным глазом или с увеличением не больше чем в десять раз называется макро структурой. Таким образом из числа открытых в мире элементов к собственно металлам следует отнести семьдесят один элемент.

На современном и стремительном этапе развития экономической деятельности появилась тенденция к применению более редких металлов и всевозможных экстравагантных соединений, которые способны выполнять совсем новые, мало изученные действия и реакции, особенно в результате перестановки атомов с применением нанотехнологий.

Кроме того к преимуществам металла можно отнести и высокую электро- и теплопроводность, которая имеет свойство увеличиваться, когда температура понижается.
Свойства металлов

Именно благодаря своему электронному строению металл обладает отмеченными свойствами.

Сплавы металлов – состоящие из двух и более металлов вещества с примесью неметаллов. Получают сплавлением.

Свойствами и строением металлы отличаются друг от друга, тем не менее имеют схожие признаки, по которым их можно сортировать в определённые группы.

В первую очередь, металлы относят к двум большим группам – цветные металлы и чёрные. Характерная окраска (красная, желтая, белая) говорит о том, что это цветной металл. Металлы такого типа обладают большой пластичностью, плавятся при относительно низкой температуре, особой твёрдостью не обладают, полиморфизм отсутствует. Медь является наиболее типичным металлом этой группы.

Цветные металлы можно разделить на: благородные, лёгкие и лёгкоплавкие металлы. Темно-серый цвет имеют черные металлы. К его свойствам можно также отнести достаточно большую плотность, относительно не малую твёрдость, полиморфизм, высокую температуру плавления. Наиболее ярким примером этой группы является железо. А как известно, железо – это основа стали.

Чёрные металлы разделяются следующим образом:
тугоплавкие металлы (температура плавления которых выше, чем железа) ;
железные металлы – кобальт, марганец, железо и никель;
урановые металлы – актиниды, применяются в основном в сплавах использующихся атомной энергетикой;
редкоземельные металлы – церий, неодим, празеодим, лантан и другие;
щелочноземельные металлы (используют только в особых случаях) .

Использование того или металла зависит от его распространённости в природе, а также зависит от уровня и развития техники.

Медь, серебро и золото – первые металлы, с которыми начал работать человек. Человечество ещё ничего не знало о металлургии, не было знакомо со способами извлечения металлов из руд, а эти металлы можно встретить в природе в самородном (чистом) виде. Затем нашлось применение металлам, которые относительно не сложно восстанавливаются (свинец и олово) их также достаточно в природе.

О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. (5) тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — сплав олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.

Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.

В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.

Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.

Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:

• механически прочнее и твёрже,
• со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
• устойчивее к коррозии,
• устойчивее к высоким температурам,
• практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.

Например, чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь (содержание углерода менее (2) % по массе), чугун ((С) — более (2) %). Но не только углерод изменяет свойства стали. Добавленный в сталь хром делает её нержавеющей, вольфрам делает сталь намного более твёрдой, добавка марганца делает сплав износостойким, а ванадия — прочным.

Применение сплавов в качестве конструкционных материалов

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми.

В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия.

Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.

Чугуны используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.

Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — сплавы алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении.

В некоторых узлах самолётов используются сплавы магния, очень лёгкие и жароустойчивые.

В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие сплавы на основе титана.

Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав сплава вводят хром.

Инструментальные сплавы

Инструментальные сплавы предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие сплавы должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).

Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.

Применение сплавов в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении

Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии.

Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт сплав никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из сплавов кобальта.

Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.

Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.

Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.

Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.