Anunturi online!

Metalele

Metalele sunt substante solide la temperatura obisnuita, cu exceptia mercurului, care este lichid.
Proprietatile caracteristice ale metalelor, ca de exemplu conductibilitatea electrica si conductibilitatea termica, sunt explicate prin natura structurala si electronica a metalelor.
In cristalele metalelor, asezarea atomilor se face dupa principiul unei structuri cat mai compacte. De aceea metalele cristalizeaza in unul din cele trei tipuri de retele cristaline: cubica compacta, hexagonala compacta si cubica centrata intern.
In metalele compacte, atomii sunt legati intre ei prin electronii de valenta care insa nu mai apartin fiecarui atom in parte, ci tuturor atomilor invecinati, fiind repartizati pe benzi de energie.
Proprietatile metalelor
Metalele prezinta proprietati diferite de cele ale nemetalelor. Toate proprietatile caracteristice metalelor sunt valabile pentru metalele in stare solida si lichida. In stare gazoasa metalele nu se mai deosebesc de nemetale.
Proprietati fizice
Metalele au luciu caracteristic, numit luciu metalic, datorita puterii lor de reflexie a luminii. Metalele sunt opace, chiar in strat subtire, deoarece undele luminoase lovind electronii mobili din metal
sunt amortizate si nu sunt transmise mai departe.
1) Culoarea metalelor este variata. Cele mai multe metale in stare compacta sunt albe, intelegand prin alb, albul metalic; astfel, plumbul, argintul sunt considerate metale albe. Cateva metale sunt insa colorate: cuprul este galben-rosiatic, aurul—galben, cesiul—galbui etc. Cand sunt in pulbere fina, aproape toate metalele au culoare cenusie-neagra.
In tehnica, metalele sunt clasificate in: metale negre sau feroase, prin care se intelege fierul (impreuna cu fontele si otelurile), si metalele colorate, adica neferoase.
2) Densitatea metalelor variaza in limite largi; de exemplu, litiul are densitatea 0,53 sau potasiul are densitatea 0,86, pe cand platina are densitatea 21,45, iar osmiul, cel mai greu metal, are densitatea22,5. Se obisnuieste sa se considere metalele cu densitatea mai mica decat 5, metale usoare, iar cele cu densitatea peste 5, metale grele. Astfel, potasiul, sodiul, calciul, magneziul, aluminiul sunt considerate metale usore, pe cand zincul, staniul, fierul, cuprul sunt metale grele.
3) Punctul de topire variaza forte mult de la metal la metal. Mercurul, singurul metal lichid, are punctul de topire –39°C; potasiul si sodiul se topesc la temperaturi sub 100°C (potasiul la 63,5°C, decat 1000°C; de exemplu, cuprul se topeste la 1083°C, fierul la sodiul la 97,8°C). Sunt, insa, metale al caror punct de topire este mai inalt 1536°C, wolframul la 3410°C. In general, metalele cu volum atomic mic se topesc la temperaturi ridicate, pe cand metalele cu volum atomic mare se topesc la temperaturi scazute, deoarece reteaua lor cristalina se distruge mai usor. Diferenta intre punctele de topire a metalelor este folosita pentru separarea metalelor intre ele, la fabricarea aliajelor si la prelucrarea metalelor.
4) Conductibilitatea electrica specifica, adica conductivitatea, γ, a metalelor este mare. Cand nu este sub influenta unui camp electric exterior, in metalul compact nu se manifesta un transport de sarcini, sesizabil; electronii din orbitalii moleculari ocupati ai benzii se misca fara o directie privilegiata. Ca urmare, electronii din orbitali ocupati nu participa la transportul curentului electric.
La aplicarea unei diferente de potential, electronii din orbitalii moleculari ocupati capatand un surplus de energie sunt promovati in orbitali moleculari vecini, neocupati, din banda de energie partial ocupata si preiau transportul de curent.
Se intelege ca metalele alcaline, la care banda de valenta este umpluta pe jumatate, au conductibilitatea electrica mai buna decat metalele alcalino-pamantoase, la care banda de valenta este complet ocupata. Buna conductibilitate electrica manifesta si metalele din grupa I B, adica Cu, Ag, Au, explicata prin volumele lor atomice, care sunt mici.
Conductibilitatea electrica a metalelor este influentata de oscilatiile atomilor in jurul pozitiilor fixe din reteaua cristalina, de neregularitatile retelei cristaline, cum si de prezenta unor atomi straini continuti ca impuritati in retea.
Deoarece prin cresterea temperaturii, oscilatiile atomilor se intensifica, undele stationare ale electronilor se formeaza mai greu, deci conductibilitatea electrica a metalului scade. La racire, fenomenul este invers: oscilatiile atomilor in jurul pozitiilor lor din reteaua cristalina slabesc, undele stationare ale electronilor se formeaza mai usor, deci conductibilitatea electrica a metalului creste. Aproape de zero absolut (-273°C), metalele isi pierd complet rezistenta electrica si devin conductori "ideali". Acest fenomen se numeste supraconductibilitate.
5) Rezistenta electrica specifica sau rezistivitatea, adica rezistenta pe care o opune curentului electric o portiune din metal cu o sectiune de 1 cm2 si o lungime de 1 cm, se exprima in Ω·cm. La 20°C, rezistenta electrica specifica a argintului este1,62·106 Ω·cm, a cuprului 1,72·106 Ω·cm, a aluminiului 2,82·106 Ω·cm, a plumbului 20,63·106 Ω·cm ,a mercurului 95,9·106 Ω·cm etc.
Continutul de substante straine intr-un metal mareste rezistenta lor electrica, deoarece atomii substantelor straine intra in reteaua cristalina a metalului si impiedica astfel formarea undelor stationare
ale electronilor. De aceea, pentru rezistente electrice se folosesc aliaje si nu metale pure. Astfel, pe cand rezistenta electrica specifica a nichelului este 7·106 Ω·cm si a cromului este 15,8·106 Ω·cm, un aliaj cu 20% nichel si 80% crom are rezistenta electrica specifica 110·106 Ω·cm.
Cu cat un metal are rezistenta electrica specifica mai mica, cu atat conduce mai bine curentul electric. Cea mai mare conductibilitate electrica o au argintul (0,98 Ω-1·cm-1), cuprul (0,593 Ω-1·cm-1), aurul (0,42 Ω-1·cm-1) si aluminiul (0,38 Ω-1·cm-1) si cea mai mica o au plumbul (0,046 Ω-1·cm-1) si mercurul (0,011 Ω-1·cm-1). Asa se explica de ce conductoarele electrice (sarmele) se fac din cupru sau aluminiu.
6) Conductibilitatea termica specifica, adica conductivitatea termica, se datoreaza de asemenea miscarilor electronilor in banda de valenta. Ea se masoara prin cantitatea de caldura care se propaga timp de o secunda printr-un centimetru cub din metalul respectiv si se exprima in J·cm-1·s-1·grd-1.
Dintre metale, cea mai mare conductivitate termica au argintul (4,1 J·cm-1·s-1·grd-1), cuprul (3,9 J·cm-1·s-1·grd-1), aurul (3 J·cm-1·s-1·grd-1) si aluminiul (2,1 J·cm-1·s-1·grd-1); cea mai slaba conductivitate termica au plumbul (0,13 J·cm-1·s-1·grd-1) si mercurul (0,08 J·cm-1·s-1·grd-1).
Conductibilitatea termica a metalelor are mare importanta in tehnica. Astfel, instalatiile la care se cere o incalzire si racire rapida, cum sunt cazanele de abur, schimbatoarele de caldura, caloriferele, radiatoarele automobilelor, se fabrica din metale cu buna conductibilitate termica.
Proprietati mecanice
Datorita starii metalice, metalele se caracterizeaza prin proprietati de plasticitate, maleabilitate, ductilitate, tenacitate etc., care au deosebita importanta practica.
1) Plasticitatea este proprietatea metalelor (si aliajelor) de a se deforma permanent cand sunt supuse unei tensiuni exercitate din exterior. Deformarea plastica nu dispare cu cauza care a produs-o.
Se considera ca deformarile plastice produse la metale in stare compacta cauzeaza o translatie in reteaua cristalina de-a lungul unor planuri reticulare. Trebuie observat ca si in retelele ionice, fortele de legatura nu sunt dirijate. In cursul translatiei, insa, simetria repartizarii sarcinilor este puternic perturbata, iar fortele de respingere rezultate sunt atat de puternice incat pot conduce la scindarea cristalului.
Plasticitatea influenteaza maleabilitatea si ductilitatea.
2) Maleabilitatea unui metal este capacitatea lui de a fi tras in foi prin comprimare la o temperatura inferioara punctului de topire. Sub actiunea fortelor exterioare, cristalele metalelor se deformeaza dupa anumite planuri de reticulare.
Maleabilitate depinde de structura cristalina a metalelor; ea se manifesta cel mai intens la metalele care cristalizeaza in retele cubice cu fete centrate. Ea depinde de asemenea de temperatura, si anume creste pana la o anumita temperatura, dupa care scade si metalele devin casante. Cresterea maleabilitatii cu temperatura se datoreaza slabirii coeziunii dintre cristale, iar scaderea ei este cauzata de formarea unor pelicule de oxid intre cristale.
Exista si alti factori care influenteaza maleabilitatea cristalelor.
3) Ductilitatea este proprietatea unui metal de a fi tras in fire; ea depinde de plasticitate si de maleabilitate.
4) Tenacitatea este proprietatea unui metal de a cuprinde o energie mare de deformare plastica. Metalele care au tenacitate mare sunt rezistente, pe cand cele cu tenacitate mica sunt casante.
Proprietati chimice
Metalele au caracter electropozitiv, deoarece atomii lor au tendinta sa cedeze electronii din straturile electronice exterioare si astfel trec in ioni cu sarcina pozitiva. Prin faptul ca cedeaza electroni, metalele sunt reducatori.
Prin asezarea metalelor dupa ordinea crescanda a potentialelor de oxidare standard, se obtine seria potentialelor electrochimice sau seria tensiunilor metalelor.
Li Cs K Ba Ca Na Mg Al Zn Pb Cr Fe Cd Ni Sn Pb H Cu Hg Pt Au
Comenteaza pe Facebook
Adauga anunt nou

Stiri noi
De ultima ora
© 2003 - 2018 Interactiuni.RO

Inregistrare cu Facebook
Sau inregistreaza-te in site
Oferta speciala
Te inregistrezi, adaugi anunt si noi te promovam gratuit 100%!
Autentificare cu Facebook
Sau conecteaza-te in site:
Am uitat parola
Nu ai cont? Creeaza cont gratuit!