Какими бывают металлы?

Когда мы слышим слово «металл», то представляем себе: твердый, крепкий, холодный, проводит электричество. Все металлы проводят электричество и теплопроводны, а потому кажутся холодными, если их потрогать рукой (при комнатной температуре). А вот остальное…

Не будем разбираться в тонкостях науки, просто отметим, что металлы и их сплавы бывают очень и очень разными.

Мы считаем металлы твердыми, но ртуть плавится при -39оС, галлий — при 30оС, цезий — при 28оС (правда, заметить это сложно, т.к. он на воздухе мгновенно воспламеняется). А еще несколько металлов, хотя и твердые в комфортном для нас температурном диапазоне, но плавятся при температуре до +500оС. Это цинк (419оС), свинец (327оС), кадмий (321оС), таллий (303оС), висмут (271оС), олово (232оС), литий (170оС) (хотя он очень чувствителен к влажности воздуха), индий (157оС). И это при том, что вольфрам плавится при 3380оС!

Мы считаем, что металлы тяжелые (т.е. имеют высокую плотность). А у лития плотность (0.531 г/см3) почти вдвое меньше, чем плотность воды, что позволяло бы ему плавать в воде — если бы он не реагировал так активно с водой, начиная с ней реагировать при малейшей влажности воздуха. При этом осмий в 22.5 раза тяжелее воды.

Мы считаем, что металлы прочные, понимая под прочностью способность сопротивляться разрушению, притом что по шкале прочности металлы делятся на:

— непрочные (свинец, олово, висмут и несколько других), прутки из таких металлов без труда гнутся руками, их сопротивление не выше 50 МПа;

— прочные, чье сопротивление от 50 до 500 МПа, это титан, железо, медь, алюминий… руками их не погнуть, но хороший инструмент позволит… заставить их поменять форму.

— высокопрочные, такие как молибден, вольфрам, ниобий, чья прочность превышает 500 МПа; их крайне сложно обработать — как можно заточить победитовый наконечник?

А еще металлы распределяют по пластичности. Это способность твердых тел при снятии нагрузок сохранять часть деформации, вызванной нагрузками. По этому свойству металлы разделяют на:

- хрупкие (относительное удлинение меньше 3%), это сурьма, кобальт, марганец, хром… (приложи к ним силу — и они растрескаются).

- пластичные (относительное удлинение от 3% до 40%), это вольфрам, молибден, висмут, магний и др.

- высокопластичные — это металлы, из которых делают большинство современных конструкционных сплавов (медь, железо, титан, алюминий, свинец, олово…).

И рекордсмен по пластичности тут, несомненно, золото. Один грамм золота можно вытянуть в проволоку длиной 2500 метров. А сусальное золото, которое и в наше время широко применяют для декоративного золочения, состоит из листочков золота толщиной примерно 100 нм. Сто нанометров, или 0.0001 мм! Сусальное золото продают обычно книжками. При этом книжка в 60 листов 91.5×91.5 см (общая площадь листочков сусального золота — почти 60 кв. м) содержит 1.1 грамм золота.

Все металлы электропроводны, но их сопротивление варьируется в очень широких пределах — от 0,015 Ом·мм2/м у серебра, до 1,40 Ом·мм2/м у нихрома.

…Впрочем, нихром — сплав никеля, хрома, с добавками железа, марганца и других металлов, обладающий высокой жаропрочностью, стойкостью к коррозии и высоким электрическим сопротивлением — изначально и был придуман для изготовления электрических нагревательных элементов.

Вот так и выходит, что металлы — и пластичные, и хрупкие, и твердые, и жидкие… Совершенно разные!