Металы

Метал (мн. лік “металы”; ад лац.: metallum — шахта) – простае рэчыва, атамы якіх вызначаюцца здольнасцю аддаваць валентныя электроны і пераходзіць у дадатна зараджаныя іоны. Абагуленыя валентныя электроны свабодна перамяшчаюцца ў крысталічнай рашотцы, забяспечваючы сувязь паміж атамамі. Структура М. апісваецца зоннай теорыяй.

Большасць (больш за 85) вядомых хімічных элементаў – М. і толькі каля 22 — неметалы.

Адрозніваюць М. галоўных і пабочных падгруп Перыядычнай сістэмы. М. галоўных падгруп завуцца непераходнымі, у іх атамах адбываецца запаўненне s- і р-электронных абалонак. М. пабочных падгруп завуцца пераходнымі, у іх дабудоўваюцца d- і f-абалонкі, у адпаведнасці з чым яны падзяляюцца на d-групу и дзве f-групы — лантаноіды и актыноіды.

Фізічныя ўласцівасці

М. вызначаюцца высокай электра- і цеплаправоднасцю, здольнасцью адбіваць светлавыя хвалі, пластычнацю. У цвёрдым выглядзе звычайна маюць крышталічную будову. Большасць М. крышталізуецца ў простых структурах (кубічных і гексаганальных) якія адпавядаюць найшчыльнейшай кампаноўцы атамаў. Шмат М. могуць існаваць у дзвюх і больш крышталічных мадыфікацыях (гл. Палімарфізм). Паліморфныя пераходы часам спалучаюцца са стратай металічных уласцівасцей (напрыклад, пераход белага волава (b-Sn) ў шэрае (a-Sn).

Цвёрдасць некаторых металаў па шкале Моаса:

Цвёрдасць	Метал
0.2	Цэзій
0.3	Рубідый
0.4	Калій
0.5	Натрый
0.6	Літый
1.2	Індый
1.2	Талій
1.25	Барый
1.5	Стронцый
1.5	Галій
1.5	Волава
1.5	Свінец
1.5	Ртуць(цв.)
1.75	Кальцый
2.0	Кадмій
2.25	Вісмут
2.5	Магній
2.5	Цынк
2.5	Лантан
2.5	Серабро
2.5	Золата
2.59	Ітрый
2.75	Алюміній
3.0	Медзь
3.0	Сурма
3.0	Торый
3.17	Скандый
3.5	Плаціна
3.75	Кобальт
3.75	Паладый
3.75	Цырконій
4.0	Жалеза
4.0	Нікель
4.0	Гафній
4.0	Марганец
4.5	Ванадый
4.5	Малібдэн
4.5	Родый
4.5	Тытан
4.75	Ніёбій
5.0	Ірыдый
5.0	Рутэній
5.0	Тантал
5.0	Тэхнецый
5.0	Хром
5.5	Берылій
5.5	Осмій
5.5	Рэній
6.0	Вальфрам
6.0	β-Уран

Хімічныя ўласцівасці

Агульныя для М. хімічныя ўласцівасці абумоўленыя слабой сувяззю валентных электронаў з ядром атама: утварэнне дадатна зараджаных іонаў (катыёнаў), станоўчая ступень акіслення ў злучэннях, утварэнне асновных аксідаў і гідраксідаў, выцясненне вадароду з кіслотаў і г.д.

Металічныя ўласцівасці элемента праяўляюцца тым яскравей, чым, ніжэй яго электраадмоўнасць. У падгрупах Перыядычнай сістэмы з узрастаннем атамнага нумару электраадмоўнасць у цэлым змяншаецца, а металічныя ўласцівасці ўзрастаюць.

М. ад Li да Na лёгка рэагуюць з кіслародам на холадзе, іншыя злучаюцца з кіслародам толькі пры награванні, а Ir, Pt, Au з кіслародам не ўзаемадзейнічаюць. Уласцівасці М. характарызуюцца іх месцам у электрахімічным радзе. М. ад Li да Na выцясняюць вадарод з вады пры нармальных умовах, а ад Mg да Tl — пры награванні. М., якія стаяць у электрахімічным радзе перад вадародам, выцясняюць яго з разбаўленых кіслотаў (на холадзе або пры награванні). М., якія стаяць у электрахімічным радзе пасля вадароду, раствараюцца толькі ў кіслародных кіслотах (канцэнтраваная H2SO4 ці HNO3), а Pt, Au — толькі ў сумесі гэтых кіслотаў. Аксіды М. ад Li да Al і ад La да Zn аднаўляюцца цяжка, бліжэй да канца рада схільнасць да аднаўлення павялічваецца, аксіды апошніх у радзе М. распадаюцца на М. і кісларод ужо пры невялікім награванні. Ступені акіслення непераходных М.: +1 для падгрупы I а; +2 для II a; +1 і +3 для III a; +2 і +4 для IV a; +2, +3 і +5 для V a; — 2, +2, +4, +6 для VI a. У пераходных М.: +1, +2, +3 для падгрупы I б, +2 для II б; +3 для III б; +2, +3, +4 для IV б; +2, +3, +4, +5 для V б; +2, +3, +4, +5, +6 для VI б, +2, +3, +4, +5, +6, +7 для VII б, от +2 до +8 в VIII б. У лантаноідаў: +2, +3 и +4, у актыноідаў — ад +3 да +6. Аксіды М. з малой ступенню акіслення маюць асноўныя ўласцівасці, аксіды з высокай ступенню акіслення з'яўляюцца ангідрыдамі кіслотаў. М. з пераменнаю валентнасцю (напрыклад, Cr, Mn, Fe), у злучэннях, дзе яны маюць нізкія ступені акіслення, (Cr (+2), Mn (+2), Fe (+2)), выяўляюць аднаўленчыя ўласцівасці, а ў злучэннях, дзе яны маюць вышэйшыя ступені акіслення (Cr (+6), Mn (+7), Fe (+3)) уласцівасці акісляльныя.

Здольнасць М. да ўтварэння злучэнняў і паліморфных пераходаў стварае аснову для атрымання шмаатлікіх спаваў з разнастайнымі карыснымі ўласцівасцямі. Колькасць вядомых спаваў перавысіла 10 000.

Гісторыя

Назоў «метал» паходзіць ад грэчаскага métallon (ад metalléuo — выкапваю, здабываю з зямлі), якое спачатку азначала копі, руднікі (у Геродота, 5 ст. да н.э.). У старажытнасці і сярэднявеччы лічылі, што ёсць 7 М.: золата, серабро, медзь, волава, свінец, жалеза, ртуць. М. В. Ламаносаў налічваў 6 М. (Au, Ag, Cu, Sn, Fe, Pb) і вызначаў М. як «светлое тело, которое ковать можно». У 1-й палове 19 ст. былі атрыманыя М. платынавай групы, Шчолачныя і шчолачназямельныя М., адкрытыя невядомыя М. пры хімічным аналізе мінералаў. В 1860—63 метадам спектральнага аналізу былі адкрыты Cs, Rb, Tl, In. У другой палове 20 ст. былі штучна атрыманыя радыеактыўныя М., у прыватнасці, трансураніды.

М. і іх сплавы шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах вытворчасці, перш за ўсё як канструкцыйны матэрыял.

Гл. таксама

• Сталь
• Сплаў
• Металургія
• Металічнасць