Metal

Trabalho de metal quente de um ferreiro.

Em química, um metal ( grego : Metallon) é um elemento que facilmente perde elétrons para formar positivos íons (cátions) e tem ligações metálicas entre os átomos de metal. Forma Metals ligações iônicas com não-metais. Eles são, por vezes descrito como um treliça de íons positivos cercados por uma nuvem de deslocalizados elétrons . Os metais são um dos três grupos de elementos que se distingue pelas suas propriedades de ligação e de ionização, juntamente com o metalóides e não-metais. No tabela periódica, desenhada uma linha diagonal a partir de boro (B) para polónio (Po) separa os metais dos não metais. A maioria dos elementos desta linha são metalóides, chamado às vezes semi-metálicos; elementos para o canto inferior esquerdo são metais; elementos para o canto superior direito são não-metais.

Uma definição alternativa de metais é que eles têm sobreposição bandas de condução e bandas de valência em sua estrutura eletrônica. Esta definição abre a categoria para polímeros metálicos e outros metais orgânicos, que têm sido feitas por pesquisadores e empregados em dispositivos de alta tecnologia. Estes materiais sintéticos têm muitas vezes a reflexividade cinza-prateado característico (brilho) de metais elementares.

A definição tradicional centra-se nas propriedades de volume de metais. Eles tendem a ser brilhante, dúctil e maleável, e bom condutores de eletricidade, enquanto não-metais são geralmente frágeis (se sólida ), falta brilho, e são isoladores.

Propriedades químicas

A maioria dos metais são quimicamente reativos, que reage com o oxigênio do ar para formar óxidos de mais de mudança de prazos (por exemplo ferro ferrugens mais anos e potássio queimaduras em segundos). Os metais alcalinos reagem mais rápida seguido por os metais alcalino-terrosos , encontrados nos dois grupos mais à esquerda da tabela periódica . Exemplos:

4Na + _O2 → 2Na ₂ O (óxido de sódio)

2Ca + _O2 → 2CaO (óxido de cálcio)

4Al + 3O ₂ → 2Al ₂ O ₃ (óxido de alumínio)

Os metais de transição leva muito mais tempo para se oxidar (tais como ferro , cobre , zinco , níquel ). Outros, como paládio , platina e ouro , não reagem com a atmosfera. Alguns metais formar uma camada de barreira de de óxido sobre a sua superfície que não pode ser penetrada por outras moléculas de oxigénio e, assim, mantêm a sua aparência brilhante e uma boa condutividade para muitas décadas (como o alumínio , alguns aços , e titânio ). O óxidos de metais são de base (em oposição aos dos não metais, que são ácidas ), embora isto possa ser considerada uma regra do polegar, em vez de um fato.

Pintura , anodização ou chaparia metais são boas maneiras de prevenir a sua corrosão . No entanto, um metal mais reactivo na séries electroquímicas deve ser escolhido para o revestimento, especialmente quando o lascamento do revestimento é esperado. A água e os dois metais formar um célula electroquímica, e se o revestimento é menos reactivo do que o coatee, o revestimento promove efectivamente a corrosão.

Propriedades físicas

Tradicionalmente, os metais têm certas propriedades físicas características: eles são geralmente brilhante (eles têm metálico brilho), têm uma alta densidade , são dúctil e maleável, têm um alto ponto de fusão , são difíceis, são geralmente um sólido à temperatura ambiente e conduzir eletricidade , calor e som bem. Embora existam vários metais que são de baixa densidade, macio, e tem pontos de fusão baixos, estas (os alcalinos e alcalino-terrosos metais) são extremamente reactivos, e são raramente encontrados na sua forma elementar, metálico.

A condutividade eléctrica e térmica de metais originam a partir do facto de que na ligação metálica os elétrons exteriores dos metais átomos formam um gás de elétrons quase livres, movendo-se como um gás de elétrons em um fundo de carga positiva formada pela núcleos de íons. Boas previsões matemáticas para condutividade elétrica, bem como a contribuição dos elétrons para a capacidade de calor e condutividade térmica de metais pode ser calculada a partir da modelo de elétrons livres, que não tem a estrutura detalhada da estrutura de iões em conta.

Ao considerar a estrutura exacta banda e energia de ligação de um metal, é necessário ter em conta o potencial positivo causado pelo arranjo específico dos núcleos de iões - que é periódica em cristais . A consequência mais importante do potencial periódica, é a formação de um pequeno lacuna da banda no limite do zona de Brillouin. Matematicamente, o potencial de os núcleos de iões é tratado da modelo de elétrons quase-free.

Alloys

Uma liga é uma mistura de dois ou mais elementos em solução sólida na qual o componente principal é um metal. A maioria dos metais puros são demasiado macio, quebradiço ou quimicamente reactivo para o uso prático. Combinando diferentes proporções de metais como ligas de modificar as propriedades dos metais puros para produzir características desejáveis. O objectivo de tornar ligas é geralmente a torná-los menos quebradiços, mais duro, resistente à corrosão, ou tem uma cor desejável e mais brilho. Exemplos de ligas são de aço ( ferro e carbono ), bronze ( cobre e zinco ), bronze ( cobre e estanho ), e duralumínio ( alumínio e cobre ). Ligas especialmente concebidos para aplicações altamente exigentes, como motores a jato , pode conter mais de dez elementos.

Categorias

Metal comum

Em química , o termo "base de metal" é utilizado para se referir a informalmente um metal que ou oxida corrói de forma relativamente fácil, e reage variavelmente diluído com ácido clorídrico (HCl) para formar hidrogénio . Exemplos incluem o ferro , níquel , chumbo e zinco . cobre é considerado um metal de base, uma vez que oxida de forma relativamente fácil, embora não reage com HCl. É comumente usado em oposição ao metal nobre.

Em alquimia , um metal de base foi um metal comum e barato, em oposição a metais preciosos, principalmente ouro e prata . Um gol de longa data dos alquimistas era a transmutação de metais básicos em metais preciosos.

Em numismática , moedas usadas para derivar seu valor, principalmente, da conteúdo de metal precioso. A maioria das moedas são modernos moeda fiduciária, permitindo que as moedas a serem feitas de metais comuns.

Metais ferrosos

O termo "ferrosos" é derivado da palavra latina que significa "contendo ferro". Isto pode incluir ferro puro, tal como ferro forjado, ou uma liga, tais como aço . Os metais ferrosos são frequentemente magnética , mas não exclusivamente.

Metal nobre

Os metais nobres são metais que são resistentes à corrosão ou oxidação, ao contrário da maioria metais de base. Elas tendem a ser de metais preciosos, frequentemente devido à raridade percebida. Exemplos incluem tântalo , ouro , platina e ródio .

Metal precioso

Um metal precioso é um raro metálico elemento químico de alta valor econômico.

Quimicamente, os metais preciosos são menos reativa do que a maioria dos elementos, tem alta brilho e alta condutividade eléctrica. Historicamente, os metais preciosos eram importantes como moeda , mas agora são considerados principalmente como investimento e industrial commodities. Ouro , prata , platina e paládio cada um tem uma ISO 4217 código da moeda. Os metais preciosos mais conhecidos são o ouro ea prata. Embora ambos têm usos industriais, eles são mais conhecidos por seus usos em arte , jóias e moedas . Outros incluem o metais preciosos metais do grupo da platina: ruténio , ródio , paládio , ósmio , irídio e platina , de que a platina é o mais amplamente negociadas. plutônio e urânio também pode ser considerado metais preciosos.

A procura de metais preciosos é impulsionado não somente pela sua utilização prática, mas também pelo seu papel como investimentos e um reserva de valor. Palladium foi, como de Verão de 2006, no valor de um pouco menos de metade do preço do ouro e platina em cerca de duas vezes a de ouro. A prata é substancialmente menos dispendioso do que os metais, mas muitas vezes é tradicionalmente considerado um metal precioso para o seu papel na cunhagem e jóias.

Extração

Os metais são frequentemente extraído da terra por meio de mineração, resultando em minérios que são relativamente ricas fontes de os elementos necessários. O minério é localizado por prospecção técnicas, seguindo-se a exploração e análise de depósitos. Fontes minerais são geralmente divididos em minas de superfície, que são minadas pela escavação utilizando equipamentos pesados, e as minas de subsolo .

Uma vez que o minério é extraído, os metais devem ser extraiu-se, geralmente por redução química ou electrolítica. Pirometalurgia usa temperaturas elevadas para converter minério em metais brutos, enquanto hidrometalurgia emprega química aquosa para a mesma finalidade. Os métodos utilizados dependem do metal e dos seus contaminantes.

Metalurgia

Metalurgia é um domínio da ciência dos materiais que estuda o comportamento físico e químico de elementos metálicos, seus compostos intermetálicos, e suas misturas, que são chamados ligas.

Aplicações

Alguns metais e ligas metálicas possuem a resistência estrutural elevada por unidade de massa, tornando-os materiais úteis para o transporte de grandes cargas ou resistir danos de impacto. Ligas de metal podem ser modificados para terem alta resistência ao cisalhamento, momento e deformação. No entanto, o mesmo metal também pode ser vulnerável a danos por fadiga através do uso repetido, ou a partir de tensão de ruptura súbita quando uma capacidade de carga é excedido. A força ea resistência dos metais levou a sua utilização frequente em prédio alto e construção de pontes, bem como a maioria dos veículos, muitos aparelhos, ferramentas, canos, sinais não-iluminados e trilhos de trem.

Os metais são bons condutores, tornando-os valiosos em aparelhos elétricos e para transportar uma corrente elétrica através de uma distância com pouca energia perdida. Redes de energia elétrica dependem de cabos metálicos para distribuir energia elétrica. Início sistemas elétricos, em sua maior parte, são ligados com fio de cobre por suas boas propriedades condutoras.

A condutividade térmica do metal é útil para recipientes para aquecer materiais sobre uma chama. Metal é também usado para dissipadores de calor para proteger equipamentos sensíveis de superaquecimento.

A alta reflectividade de alguns metais é importante na construção de espelhos, incluindo os instrumentos de precisão astronómicas. Esta última propriedade também pode fazer a jóia metálico esteticamente atraente.

Alguns metais têm usos especializados; Metais radioativos, como urânio e plutónio são usados em usinas de energia nuclear para produzir energia através da fissão nuclear . O mercúrio é um líquido à temperatura ambiente e é utilizado em comutadores para completar um circuito, quando ele flui ao longo dos contactos do interruptor. Liga com memória de forma é usado para aplicações tais como tubos, parafusos e vascular stents. No entanto, eles são muito bons em conduzir eletricidade e calor.

Comércio

Metal e As importações de minério em 2005

O Banco Mundial relata que a China foi o maior importador de minérios e metais, em 2005, seguidos pelo Japão e EUA.

Astronomia

No uso especializado de astronomia e astrofísica , o termo "metal" é muitas vezes usado para se referir a qualquer elemento diferente de hidrogénio ou hélio , incluindo substâncias como quimicamente não-metálicos como neon , flúor e oxigênio . Quase todo o hidrogênio e hélio no Universo foi criado em Nucleossíntese do Big Bang, ao passo que todos os "metais" foram produzidos por nucleossíntese em estrelas ou supernovas. A Sun ea Via Láctea são compostas por cerca de 70% de hidrogênio, 30% de hélio e 2% "metais" em massa.