Будова металів. Метали — це хімічні елементи, характерними ознаками яких є висока тепло- і електропровідність, плас­тичність та міцність

Метали — це хімічні елементи, характерними ознаками яких є висока тепло- і електропровідність, плас­тичність та міцність. М.В. Ломоносов метали визначав як «світлі тіла, які ковать можно». Це визначення не втратило значення і в даний час. Отже, властивість пластично дефор­муватись без руйнування — одна з головних ознак металів.

З відомих 106 хімічних елементів металічні властивості проявляють 83. Кожний з них різниться властивостями та будовою, але їх можна об'єднати в групи. Перш за все мета­ли розділяють на чорні та кольорові. Чорні метали в свою чергу розділяють на залізні (залізо, кобальт, нікель та ін.), тугоплавкі, уранові, рідкоземельні та лужноземельні.

Кольорові метали розділяють на легкі (берилій, магній, алюміній), благородні (срібло, золото, платина та ін.), лег­коплавкі (цинк, кадмій, ртуть, олово, свинець, вісмут, талій, сурьма, галій, германій).

Вказані властивості металів обумовлені їх електронною будовою. В них електрони, які знаходяться на зовнішніх обо­лонках (валентні електрони), не зв'язані з певними атомами, а відірвані від них і належать всьому металу в цілому. Тому метал можна уявити у вигляді іонної решітки, у вузлах якої розташовані позитивно заряджені іони, а між ними знаходять­ся колективізовані електрони. Якщо позитивно заряджені іони мислено з'єднати лініями, то утворяться геометрично пра­вильні фігури. їх називають елементарні комірки (рис. І). Най­частіше в поширених металах зустрічається об'ємоцентрована кубічна (рис. 1, а) (залізо), гранецентрована кубічна (рис. 1, б) (алюміній, мідь), гексагонально щільноупакована (рис. 1, в) (кобальт).

Кристалічні решітки характеризуються такими парамет­рами: період, базис, коефіцієнт упаковки, координаційне чис­ло та інші. Розташування вузлів у решітці визначається індексами Міллера.

Утворення кристалічної решітки в металі відбувається при переході з рідкого стану у твердий. При цьому відстань між атомами зменшується, а сили взаємодії між ними зростають. При наближенні атомів електрони, які знаходяться на зовнішніх оболонках, втрачають зв'язок 3^ісвоїми атомами. Відбувається утворення вільних електронів.

Рис. 1.

Зв'язок між атомами в металі здійснюється електроста­тичними силами. Між іонами і вільними електронами вини­кають електростатичні сили притягання, які стягують іони. Такий зв'язок називається металічним.

Тіла, в яких спостерігається правильне розташування атомів, прийнято називати кристалічними. Ті ж тіла, в яких атоми розташовані хаотично, називають аморфними.

Отже, метали є кристалічними тілами. Чи можна отри­мати аморфні метали? Так, можна, але для цього треба розп­лавлений метал дуже швидко охолодити. В даний час аморфні метали отримують у вигляді тонкого дроту чи пластинок, тоб­то таких тіл, які можна швидко охолодити по всьому пере­різу.