2. Metālu īpašības

Galvenās metālu fizikālās īpašības ir blīvums, kušanas temperatūra, elektrovadītspēja, siltumvadītspēja, magnētiskās īpašības.

Pēc blīvuma metālus iedala vieglajos metālos un smagajos metālos.

Vieglie metāli ir visi IA un IIA grupas metāli, kā arī alumīnijs, skandijs, itrijs un titāns.

Visvieglākais metāls ir litijs (${\mathrm{\rho }}_{\mathit{Li}}=\mathrm{0,53}g/{\mathit{cm}}^3$), bet vissmagākais metāls ir osmijs (${\mathrm{\rho }}_{\mathit{Os}}=\mathit{22},\mathit{61g}/{\mathit{cm}}^3$).

Pēc kušanas temperatūras metālus iedala viegli kūstošajos metālos, metālos ar vidēju kušanas temperatūru un grūti kūstošajos metālos.

Metāli labi vada elektrisko strāvu, jo to kristālrežģī elektroni brīvi pārvietojas starp atomiem un joniem, elektriskajā laukā iegūstot noteiktu kustības virzienu. Vislabākā elektrovadītspēja ir sudrabam.

Elektrovadītspējas samazināšanās secībā pazīstamākie metāli veido šādu rindu:

Metālu siltumvadītspēja ir atkarīga no tiem pašiem faktoriem, kas nosaka elektrovadītspēju, tāpēc metālu siltumvadītspēja atbilst elektrovadītspējai.

Pēc magnētiskajām īpašībām metālus iedala feromagnētiķos, paramagnētiķos un diamagnētiķos.

Feromagnētiķi ir vielas, kam piemīt stipri izteiktas magnētiskās īpašības. Tie labi magnetizējas ārējā magnētiskajā laukā.

Paramagnētiķi ir vielas, kas vāji pievelkas pie magnēta un vāji magnetizējas.

Diamagnētiķi ir vielas, kas no magnēta atgrūžas.

Metālu galvenās mehāniskās īpašības ir cietība un plastiskums. Plastiskajiem metāliem piemīt kaļamība, stiepjamība un velmējamība.

Metālu cietību un plastiskumu izskaidro ar to, ka ārējā slodze kristālrežģī nobīda atomu un pozitīvo jonu slāņus, bet saistību starp tiem saglabā brīvie elektroni.

Metālu cietību raksturo Mosa relatīvās cietības skala, ko izmanto mineraloģijā. Pēc šīs skalas viscietākā minerāla dimanta cietību pieņem par 10, bet minerāla talka cietību - par 1. Dažādu materiālu cietību nosaka pēc Mosa skalas diapazonā no 10 līdz 1 un zemāk, pamatojoties uz īpašību, ka cietāks metāls ieskrāpē mīkstāku metālu.

Metālu un to sakausējumu plastiskumu raksturo spēja deformēties ārējas slodzes iedarbībā un šo deformāciju saglabāt. Liels plastiskums piemīt sārmu un sārmzemju metāliem, kā arī svinam, sudrabam, zeltam, varam.

Metālu plastiskums ir saistīts ar atomu elektronstruktūru, jo plastiskums piemīt lielākajai daļai s elementu veidoto metālu. Mehāniski izturīgāki ir tie metāli, kurus veido V B, VI B, VII B, VIII B apakšgrupas elementi.

Par kaļamību sauc metālu spēju bez plaisāšanas deformēties impulsveida spiediena iedarbības rezultātā. Metāla kaļamība izpaužas temperatūrās, kas ir zemākas par tā kušanas temperatūru. Paaugstinoties temperatūrai, metālu deformēšanas spēja palielinās, jo pavājinās atomu un jonu saistība kristālrežģī. Noteiktā temperatūrā kaļamība sasniedz maksimumu un, turpinot temperatūras paaugstināšanu, metāls kļūst trausls, jo sākas oksīdu veidošanās kristāla iekšienē, kas vājina metālisko saiti.

 

Par velmējamību sauc metālu spēju deformēties nepārtraukta spiediena iedarbībā.

Viena un tā paša metāla īpašības un to pārmaiņas kalšanas un velmēšanas procesā ir līdzīgas, tāpēc arī pazīstamāko metālu kaļamību un velmējamību iespējams attēlot ar vienu un to pašu rindu (kaļamības un velmējamības pavājināšanās virzienā):

Par stiepjamību sauc metāla spēju veidot garas stieples (diegus) ar mazu diametru. Vislabāk stiepjami ir zelts, sudrabs un varš. Maza stiepjamība ir bismutam, mangānam, antimonam. Metāli ar mazu stiepjamību ir arī trausli.

Trauslumu raksturo materiāla sadrupšana sitiena ietekmē. Trauslumu nosaka kovalentās saites, kas līdz ar metālisko saiti pastāv trauslo metālu kristālrežģos. Ar kovalentās saites esamību trauslajos metālos izskaidrojama arī šo metālu līdzība nemetāliem.