Mikä on metalli? Tämän aineen luonne on kiinnostanut muinaisista ajoista lähtien. Tähän mennessä on löydetty noin 96 metallityyppiä. Puhumme niiden ominaisuuksista artikkelissa.
Mikä on metalli?
Jaksollisen taulukon suurin määrä alkuaineita koskee metalleja. Tällä hetkellä ihminen tuntee vain 96 niiden lajia. Jokaisella niistä on omat ominaisuutensa, joista monia ei ole vielä tutkittu.
Mikä on metalli? Tämä on yksinkertainen aine, jolle on ominaista korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus, positiivinen lämpötilan johtavuuskerroin. Useimmilla metalleilla on korkea lujuus, sitkeys ja niitä voidaan takoa. Yksi erottuvista piirteistä on metallin kiilto.
Sanan "metalli" merkitys liitetään kreikkalaiseen metallioniin, jossa se tarkoittaa "kaivaa maasta" sekä "minun, minun". Se tuli venäjän terminologiaan Pietari I:n hallituskaudella saksan kielestä (German Metall), johon sana siirtyi latinasta.
Fysikaaliset ominaisuudet
Metallielementeillä on yleensä hyvä sitkeys, tinaa, sinkkiä ja mangaania lukuun ottamatta. Tiheyden mukaan ne jaetaan valoon(alumiini, litium) ja raskas (osmium, volframi). Useimmilla on korkea sulamispiste, ja yleinen vaihteluväli vaihtelee elohopean -39 celsiusasteesta volframin 3410 celsiusasteeseen.
Normaaleissa olosuhteissa kaikki metallit paitsi elohopea ja francium ovat kiinteitä. Niiden kovuusaste määräytyy Moss-asteikon pisteissä, joissa maksimi on 10 pistettä. Kovimmat ovat siis volframi ja uraani (6,0), pehmein cesium (0,2). Monissa metalleissa on hopean, sinertävän ja harmaan sävyjä, vain muutamat ovat keltaisia ja punertavia.
Liikkuvat elektronit ovat kidehiloissaan, minkä ansiosta ne ovat erinomaisia sähkövirran ja lämmön johtimia. Hopea ja kupari toimivat parhaiten tämän kanssa. Elohopealla on alhaisin lämmönjohtavuus.
Kemialliset ominaisuudet
Metallit on jaettu useisiin ryhmiin niiden kemiallisten ominaisuuksien mukaan. Niitä ovat alkali-, maa-alkali-, valo-, aktinium- ja aktinidit, lantaani ja lantanidit, puolimetallit. Magnesium ja beryllium löytyvät erikseen.
Pääsääntöisesti metallit toimivat ei-metallien pelkistysaineina. Niillä on eri aktiivisuus, joten reaktiot aineisiin eivät ole samoja. Aktiivisimmat ovat alkalimetallit, ne ovat helposti vuorovaikutuksessa vedyn, veden kanssa.
Tietyissä olosuhteissa metallien vuorovaikutusta hapen kanssa tapahtuu lähes aina. Vain kulta ja platina eivät reagoi siihen. Ne eivät myöskään reagoi rikin ja kloorin kanssa, toisin kuin muut metallit. Alkaliryhmä hapettuutavallisessa ympäristössä, loput korkeille lämpötiloille.
Luonnossa oleminen
Luonnossa metalleja löytyy pääasiassa malmeista tai yhdisteistä, kuten oksideista, suoloista, karbonaateista. Ne käyvät läpi pitkiä puhdistusvaiheita ennen käyttöä. Monet metallit ovat mukana mineraaliesiintymien mukana. Joten kadmium on osa sinkkimalmeja, skandium ja tantaali ovat tinan vieressä.
Vain inerttejä eli inaktiivisia metalleja löytyy välittömästi puhtaassa muodossaan. Alhaisen hapettumis- ja korroosioherkkyytensä vuoksi ne voittivat jalotittelin. Näitä ovat kulta, platina, hopea, rutenium, osmium, palladium jne. Jalometallit ovat erittäin sitkeitä ja niillä on tyypillinen kirkas kiilto valmiissa tuotteissa.
Metalleja on kaikkialla ympärillämme. Niitä löytyy suuria määriä maankuoresta. Yleisimmät ovat alumiini, rauta, natrium, magnesium, kalsium, titaani ja kalium. Niitä löytyy merivedestä (natrium, magnesium), ne ovat osa eläviä organismeja. Ihmiskehossa metalleja löytyy luista (kalsium), verestä (rauta), hermostosta (magnesium), lihaksista (magnesium) ja muista elimistä.
Oppiminen ja käyttö
Muinaiset sivilisaatiot tiesivät mitä metalli on. Egyptiläisistä arkeologisista löydöistä, jotka ovat peräisin 3-4 vuosituhatta eKr., löydettiin jalometalleista valmistettuja esineitä. Ensimmäinen ihminen löysi kullan, kuparin, hopean, lyijyn, raudan, tinan ja elohopean. Niitä käytettiin korujen, työkalujen, rituaaliesineiden ja aseiden valmistukseen.
Keskiajalla löydettiin antimonia, arseenia, vismuttia ja sinkkiä. Heille annettiin usein maagisia ominaisuuksia, jotka liittyivät kosmokseen, planeettojen liikkeeseen. Alkemistit suorittivat lukuisia kokeita toivoen muuttaa elohopean vedeksi tai kullaksi. Vähitellen löytöjen määrä lisääntyi, ja 2000-luvulle mennessä kaikki tähän mennessä tunnetut metallit löydettiin.
Nyt niitä käytetään melkein kaikilla elämänaloilla. Metalleja käytetään korujen, laitteiden, laivojen ja autojen valmistukseen. Niistä valmistetaan kehyksiä rakennusten, huonekalujen ja erilaisten pienten osien rakentamiseen.
Erinomainen sähkönjohtavuus on tehnyt metallista välttämättömän johtojen valmistuksessa, hänen ansiostaan käytämme sähkövirtaa.
