Что такое металл? М. В. Ломоносов в своем труде «Первые основания металлургии или рудных дел» дал металлам такое определение: «Металлы суть ковкие блестящие тела». Позже, объясняя понятие «металлы», стали называть и другие металлические свойства. В энциклопедическом словаре Мейера 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».

Металлы в твердом состоянии обладают рядом характерных свойств:

· высокой тепло- и электропроводностью;

· положительным температурным коэффициентом электросопротив- ления (с повышением температуры электросопротивление чистых метал- лов возрастает; большое число металлов обладает сверхпроводимостью – у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, электро- сопротивление падает скачкообразно практически до нуля);

· термоэлектронной эмиссией, т. е. способностью испускать электроны при нагреве;

· хорошей отражательной способностью (металлы непрозрачны и об- ладают металлическим блеском);

· повышенной способностью к пластической деформации.

Эти свойства металлов обусловлены их электронным строением. Ме- таллическое состояние возникает в комплексе атомов, если при их сбли- жении внешние электроны теряют связь с отдельными атомами, становят- ся общими, т. е. коллективизируются и свободно перемещаются по опре- деленным энергетическим уровням между положительно заряженными и периодически расположенными в пространстве ионами. Устойчивость ме- талла, представляющего собой ионно-электронную систему, определяется электрическим взаимодействием между положительно заряженными ио- нами и коллективизированными электронами. Такое взаимодействие меж- ду ионным скелетом и электронным газом получило название металличе- ской связи.

Сила связи в металлах определяется соотношением между силами от- талкивания и силами притяжения между ионами и электронами. Атомы (ионы) располагаются на таком расстояния один от другого, чтобы энергия взаимодействия была минимальной. Этому положению соответствует рав- новесное расстояние d₀ (рис. 1.1).

Сближение атомов (ионов) на расстояние меньшее d₀ или удаление на расстояние больше d₀, осуществимо лишь при совершении определенной работы против сил отталкивания или притяжения.

Рис. 1.1. Силы взаимодействия двух атомов

Каждый металл отличается от других строением и свойством, но по не- которым признакам их можно объединить в группы (рис. 1.2).

Щелочноземельные металлы

Легкие

Тугоплавкие металлы Железные

металлы           металлы

Рис.1.2. Классификация металлов периодической системы Д.И. Менделеева

Металлы делятся на две большие группы – черные и цветные. Черные металлы делятся на:

· железные – железо, кобальт, никель, марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в каче- стве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали;

· тугоплавкие – титан, вольфрам, хром, молибден и др. – температура плавления выше, чем железа (выше 1539 °С). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов;

· урановые – актиний и актиноиды, имеющие преимущественное при- менение в сплавах для атомной энергетики;

· редкоземельные – лантан, церий, неодим и др., объединяемые под названием лантаноиды. Эти металлы обладают близкими химическими свойствами, но различными физическими (температура плавления и т. д.). Их применяют как присадки к сплавам др. элементов;

· щелочноземельные – литий, натрий, кальций и др., которые в сво- бодном металлическом состоянии не применяются.

Цветные металлы подразделяются на:

· легкие – бериллий, магний, алюминий, обладающие малой плотно- стью;

· благородные – серебро, золото, металлы платиновой группы. Обла- дают высокой устойчивостью против коррозии;

· легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец и др.