Фізика

Існує ряд параметрів, які об`єднують всі метали.

Загальна характеристика їх за фізичними властивостями виглядає так.

• Металевий блиск.
• Гнучкість і пластичність.
• Електро- і теплопровідність.
• Високі температури плавлення і кипіння.
• Твердість.

Перераховані параметри - це і є загальна характеристика металів, тобто все те, що їх об`єднує в одне велике сімейство. Однак слід розуміти, що з будь-якого правила є винятки.

• Усі метали, крім ртуті та францію, за звичайної температури – це тверді речовини кристалічної будови. 
• У кристалічному стані вони добре відбивають світло і тому непрозорі, мають характерний металічний блиск. Найкраще відбивають світло індій та срібло, тому їх використовують для виготовлення дзекал у прожекторах і рефлекторах. 
• Майже всі метали (за винятком золота та міді) мають білий або сірий колір з різними відтінками. У порошко-подібному стані більшість металів набувають чорного або темно-сірого кольору. 
• Усі метали добре проводять електричний струм і теплоту. 
• Метали – пластичні речовини.

Фізичні властивості металів:

1. Твердість.

 Самий твердий метал – хром ( ріже скло), наймякші- лужні метали( ріжуться ножем).За твердістю порівнюють з алмазом, твердість якого рівна 10. (Єдиний метал на землі у рідкому стані – ртуть).  Найм`якший - цезій, він тане в руках. 

2. Висока пластичність і ковкість. Так, золото можна прокатати в листки,що мають у товщину не більше 0. 003 мм. Ці листки використовують для позолоти різних предметів. Ряд зменшення пластичності:Au-Ag-Cu-Sn-Pb-Zn-Fe. Проте,Mn,  Bі,Сr,Sb – крихкі метали.

Пластичність – це здатність легко змінювати форму під дією зовнішніх сил і зберігати одержану форму після припинення цієї дії.
Найбільш пластичний метал – золото. З нього можна приготовляти дуже тонку фольгу і тягнути тонкі нитки. Характерні фізичні властивості металів пояснюються особливостями їх внутрішньої структури: наявністю електронного газу – вільних електронів.
Пластичність пояснюється особливістю металічного зв’язку: йони в металічній решітці один з одним безпосередньо не зв’язані, а тому їхні шари можуть вільно переміщатися один відносно одного.

Крихкість пояснюється наявністю у цих металів від 5 до 7 вільних електронів. Тому така кількість вільних електронів забезпечує міцність окремих шарів йонів, перешкоджає їх вільному сковзанню, а тому зменшує пластичність і ковкість. Отже, найкрихкіші метали розташовані у V,VІ,VІІ групах ПС.

3. Для всіх металів характерний металічний блиск, зазвичай сірий колір і непрозорість. 

Проблемне питання :чим можна пояснити цю властивість?

*Метали добре відбивають від своєї поверхні промені світла та радіохвилі. Це явище ще використовується в радіолокаторах, що виявляють літаки на великих відстанях.

4. Добра електропровідність. Ряд збільшення електропровідності металів    Hg-Pb-Fe-Zn-Mg-Al-Au-Cu-Ag. Метали відносяться до провідників I роду.

Проблемне питання :чим можна пояснити цю властивість?
 *Електропровідність  пояснюється наявністю вільних електронів. З підвищенням температури, коливання атомів у решітці збільшуються, це перешкоджає руху електронів і зменшує електропровідність. При низьких температурах електропровідність зростає. Біля абсолютного нуля метали проявляють надпровідність. Проте її не мають лужні, лужноземельні метали більшість металів УІІІ групи.

5. Теплопровідність  при звичайних умовах змінюється так як і електропровідність. 
Проблемне питання :чим можна пояснити цю властивість?
* Теплопровідність пояснюється великою рухливістю вільних електронів і коливальним рухом атомів(йонів), за рахунок чого відбувається швидке вирівнювання температури в масі металу.

•  Найкращі провідники електричного стуму та теплоти – срібло і мідь.

6. Густина металів різна. Чим менша атомна маса металу і чим більший радіус атома металу тим менша густина. Самий легкий метал –літій(густина =0,53 г/см³ ),найважчий – осмій (густина = 22,6 г/см³ ).Легкі метали – ті, у яких густина менша за 5 г/см³ , важкі – метали з густиною більшою від п’яти.

7. Температура плавлення і кипіння. Найбільш легкоплавкий метал – ртуть -38,9 ⁰ С, Сs – 29⁰, Ga -29,8⁰ С. Найбільш тугоплавкий  W -3390⁰ С. До 1000⁰С – легкоплавкі метали, більше тисячі-тугоплавкі.

8. Легкість і важкість. легкі і важкі метали в залежності від їх щільності. Вона тим менше, чим менше атомний вага елемента. Найлегший - це літій, а важкий - осмій.

•  За температурами плавлення розрізняють легкоплавкі та тугоплавкі метали. Найнижчу температуру плавління має ртуть (-38,87 ⁰С), найвищу – вольфрам (3410 ⁰С).
•  За твердістю метали поділяють на тверді та м’які. Найтвердішими є хром і вольфрам, найм’якшими – натрій, калій та індій.
• За густиною метали поділяють на легкі, густина яких не перевищує 5000 кг×м^-3 (літій, натрій, магній, алюміній тощо), і важкі з густиною понад 5000 кг×м^-3 (цинк, залізо, мідь, ртуть тощо).

Густина, температури плавління, кипіння та твердість металів залежать від їх індивідуальних властивостей – маси атома, заряду ядра, міцності металічного зв’язку.

За іншими ознаками розрізняють такі метали:

• чорні (залізо, марганець, хром)
• кольорові (усі інші), 
• рідкісні (літій, рубідій, цезій, берилій, молібден, вольфрам, цирконій, гафній, ванадій, ніобій, тантал та ін.),
• рідкісноземельні (скандій, ітрій, лантан і лантаноїди), 
• розсіяні (галій, індій, талій і германій), 
• лужні (літій, натрій, калій, рубідій, цезій, францій), 
• лужноземельні (кальцій, стронцій, барій, радій), 
• благородні (золото, срібло, платина, паладій, родій, іридій, рутеній та осмій), 
• радіактивні (технецій, прометій, полоній, францій, радій, актиній та актиноїди) тощо.