Что такое металлы ?
Ответить на этот вопрос довольно трудно. Сегодня мы знаем о металлах больше, чем любое предшествующее поколение, но многие вопросы до сих пор так и остались не выясненными до конца. Это и не удивительно. Наука о металлах молода, а корни, на которых она произросла, точные естественные науки простираются в глубины веков.
Больше двухсот лет назад великий русский ученый М.В.Ломоносов (1711 1765) в своем труде Первые основания металлургии или рудных дел дал металлам такое определение: металлы суть ковкие блестящие тела.
Для того времени эта краткая формулировка была достаточно верной. Ломоносов называл шесть металлов: золото, серебро, медь, железо, свинец и олово. Ртуть и сурьма, известные и применявшиеся еще в древности, не подходили под его определение металлов, потому что ртуть при нормальных условияхжидкость, а сурьма слишком хрупка и ее нельзя ковать.
Позже, объясняя понятие металлы, стали называть и другие металлические свойства. Так, в энциклопедическом словаре Мейера (1897) о металлах говорится следующее:
...элементы, которые являются хорошими проводниками тепла и электричества, обладают характерным сильным блеском, непрозрачны (в не слишком тонком слое) и образуют с кислородом соединения преимущественно основного Типа.
Сегодня к этому определению следует добавить также, что электро- и теплопроводность металлов уменьшаются с повышением температуры.
К металлам относятся 80 элементов периодической системы Менделеева. Каждый металл обладает своими особенностями. Некоторые металлы по ряду свойств сходны между собой, и их можно объединить в группы. Одну из таких групп составляют так называемые благородные металлы: золото, серебро, платина и другие. Общее между ними заключается в том, что они стойки на воздухе и сохраняют свой блеск.
Сравнивая между собой разные металлы, мы видим, что наряду с общими свойствами и поведением они имеют и явные различия.
Например, металлы сильно различаются по температуре плавления. Ртуть при комнатной температуре остается жидкой и затвердевает только при 38,5 С; галлий плавится, если его держать в рукеего температура плавления составляет 29,5 С, а чтобы расплавить вольфрам, его нужно нагреть до 3450 С.
По определению металлы являются хорошими проводниками электричества. Для серебра и железа это справедливо без оговорок, хотя серебро проводит электрический ток приблизительно в шесть раз лучше, чем железо, а электропроводность последнего в несколько тысяч раз больше, чем германиятоже металла. Разница, как видим, весьма существенна.
Еще один пример.
В определенных границах металлы упруги. Это означает, что изменения их формы и размеров, вызванные нагрузкой, при снятии ее исчезают. Упругие свойства металлов хорошо знакомы нам из повседневной жизни. Достаточно вспомнить хотя бы спиральные пружины, которые сжимаются под нагрузкой и восстанавливают свою первоначальную форму после того, как нагрузка снята.
Количественно упругость металлов характеризуется так называемым модулем упругости.
У железа этот модуль в тринадцать раз больше, чем у свинца, и в сотню раз больше, чем у цезия.
Нетрудно было бы привести еще множество примеров значительных различий в свойствах разных металлов. Естественно может возникнуть вопрос: какие же свойства металловобщие или разныепреобладают? Безусловно, для металлов характерны определенные общие свойства, но чтобы их четко установить, необходимо все металлы каким-то образом упорядочить, привести в систему.
Тогда встает очередной вопрос:
- по какому признаку следует классифицировать металлы?
Если их расположить в ряд, скажем, по цвету, либо температуре плавления, либо по плотности, то это не приведет к какому-либо удовлетворительному результату.
Однако все металлыхимические элементы,поэтому вернее всего будет прибегнуть к химическому принципу классификации,т.е.воспользоваться периодической системой элементов.
Металлы как химические элементы
Прежде чем говорить о металлах как о химических элементах, следует разобраться еще в одном весьма каверзном вопросе. Ведь если к металлам относить лишь химические элементы, то тогда сталь и чугун, бронза и латунь, т. е. все сплавы, не должны быть металлами? Разумеется, это не так. Большинство металлов применяется не в чистом виде, а в виде сплавов.
Но чтобы составить представление о металлических свойствах как таковых, следует для начала ограничиться только чистыми металлами. Способность образовывать сплавыэто, по сути дела, не что иное, как одно из металлических свойств. Поэтому далее мы прежде всего рассмотрим чистые металлы.
В периодической системе элементы располагаются в порядке возрастания их атомного номера (заряда ядра их атомов). Когда Лотар Мейер (18301895) и Д. И. Менделеев (18341907) независимо друг от друга пришли к периодической системе, еще не существовало общеизвестной сегодня модели строения атома, да и самого понятия строение атома(атомпо-греческинеделимый).
Место элемента в системе определялось его относительной атомной массой (до недавнего времени было принято говорить атомный вес).
Но из известных тогда 63 элементов только 36 подчинялись принципу возрастания атомной массы. 20 элементов не полностью соответствовали этому правилу, у 7 остальных элементов Менделеев скорректировал величину атомной массы, исходя из убеждения, что место элемента в периодической системе должно определяться не одним-единственным его физическим свойством, т. е. атомной массой, но и другими свойствами.
Последовательное применение этого фундаментального принципа привело Менделеева к замечательному успехуему удалось предсказать свойства еще не открытых в то время химических элементов.
Так выглядел первый вариант таблицы Менделеевав 1869 году ,а вот таеая она сейчас.
