Металеве стан пояснюється електронною будівлею. Елементи металу, вступаючи в хімічну реакцію з елементами, які є неметалами, віддають їм свої зовнішні, так звані валентні електрони. Це є наслідком того, що у металів зовнішні електрони неміцно пов'язані з ядром; крім того, на зовнішніх електронних оболонках трохи (всього 1-2), тоді як у неметалів електронів багато (5-8).
Всі елементи, розташовані лівіше галлііндія і талію - метали, а правіше миш'яку, сурми і вісмуту - неметали.
У техніці під неметаллом розуміють речовини, що володіють «металевим блиском» і пластичністю - характерні властивості.
Крім цього всі метали мають високу електропровідність і теплопровідність.
Особливість будови металевих речовин полягає в тому, що всі вони побудовані в основному з легких атомів, які мають зовнішні електрони слабо пов'язані з ядром. Це обумовлює особливий характер взаємодії атомів металу і металеві властивості. Метали є хорошими провідниками електричного струму.
З відомих (до 1985 г.) 106 хімічних елементів 83 - метали.
2. Класифікація металів
Кожен метал відрізняється будовою і властивостями від іншого, тим не менш, за деякими ознаками їх можна об'єднати в групи.
Дана класифікація розроблена російським ученим Гуляєвим А.П. і може не збігатися з загальноприйнятої.
Всі метали можна розділити на дві великі групи - чорні і кольорові метали.
Чорні метали найчастіше мають темно-сірий колір, велику щільність (крім лужно-земельних), високу температуру плавлення, відносно високу твердість. Найбільш типовим металом цієї групи є залізо.
Кольорові метали найчастіше мають характерну забарвлення: червону, жовту і білу. Мають великий пластичністю, малою твердістю, відносно низькою температурою плавлення. Найбільш типовим елементом цієї групи є мідь.
Чорні метали в свою чергу можна поділити наступним чином:
1. Залізні метали - залізо, кобальт, нікель (так звані ферромагнетики) і близький до них за властивостями марганець. Co, Ni, Mu часто застосовують як добавки до сплавів заліза, а також в якості основи для відповідних сплавів, схожих за своїми властивостями на високолеговані стали.
2. Тугоплавкі метали, температура плавлення яких вище, ніж заліза (тобто вище 1539С). Застосовують як добавки до легованих сталей, а також в якості основи для відповідних сплавів. До них відносять: Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Tc (технецій), Hf (гафій), Ta (тантал), W, Re (реній).
3. Уранові метали - актинідії, що мають переважне застосування в сплавах для атомної енергетики. До них відносять: Ас (актиній), Th (торій), U (уран), Np (нептуний), Pu (плутоній), Bk (берклій), Cf (калифорний), Md (менделевій), No (нобелій) і ін .
4. Рідкоземельні метали (РЗМ) - La (лантан), Ce (церій), Nd (неодим), Sm (САНАРЕ), Eu (европий), Dy (діспрозій), Lu (лютеций), Y (ітрій), Sc ( Сландо) і ін. об'єднуються під назвою лантаноїдів. Ці метали мають досить близькими хімічними властивостями, але досить різними фізичними (Тип. І ін.). Їх застосовують як присадки до сплавів інших елементів. У природних умовах вони зустрічаються разом і важко разделіми на окремі елементи. Зазвичай використовується змішаний сплав - 40-45% Се (церій) і 40-45% всіх інших РЗМ.
5. Лужноземельні метали - у вільному металевому стані не застосовуються, за винятком особливих випадків, наприклад, теплоносії в атомних реакторах. Li (літій), Na, K (калій), Rb (рубідій), Cs (цезій), Fr (Францій), Ca (кальцій), Sr (стронцій), Ba (барій), Ra (радій).
Кольорові метали поділяються на:
1. Легкі метали - Ве (берилий), Mg (магній), Al (алюміній), що володіють малою щільністю.
2. Благородні метали - Ag (срібло), Pt (платина), Au (золото), Pd (паладій), Os (осмій), Ir (іридій), і ін. Сu - полублагородний метал. Мають високу стійкість проти корозії.
3. Легкоплавкие метали - Zn (цинк), Cd (кадмій), Hg (ртуть), Sn (олово), Bi (вісмут), Sb (сурма), Pb (свинець), As (миш'як), In (індій) і т.д. і елементи з ослабленими металевими властивостями - Ga (галий), Ge (германій).
Застосування металів почалося з міді, срібла і золота. Так як вони зустрічаються в природі в чистому (самородному) вигляді.
Пізніше стали відновлювати метали з руд - Sn, Pb, Fe і ін.
Найбільшого поширення в техніці набули сплави заліза з вуглецем: сталь (0,025-2,14% С) чавун (2,14-6,76% С); причина широкого використання Fe-C сплавів пов'язано з рядом причин: малою вартістю, найкращими механічними властивостями, можливістю масового виготовлення і великий поширеністю руд Fe в природі.
Більше 90% виготовлених металів становить сталь.
Виробництво металів на 1980 р
Залізо - 718 000 тис. Тонн (в СРСР до 150 млн тонн на рік)
Марганець -> 10 000 тис. Тонн
Алюміній - 17 000 тис. Тонн
Мідь - 9 400 тис. Тонн
Цинк - 6200 тис. Тонн
Олово - 5400 тис. Тонн
Нікель - 760 тис. Тонн
Магній - 370 тис. Тонн
Золото -> 1,2 тис. Тонн
Вартість металу - фактор можливості і доцільності його застосування. У таблиці наведено відносна вартість різних металів (за одиницю прийнята вартість заліза, точніше простий вуглецевої сталі).