基本介紹
- 中文名：金屬
- 英文名：Metal
- 熔點：高低不等
- 沸點：高低不等
- 水溶性：難易不等
- 密度：高低不等
- 外觀：有金屬光澤，大部分呈銀白色
- 導熱性：一般優良
- 導電性：一般優良
- 標準物態：常溫下除汞是液體以外均為固體
金屬簡介,金屬原子結構,有色金屬,合成金屬,金屬分類,化學性質,部分金屬用途,金屬之最,
金屬簡介
由於金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的導電性，且金屬元素在化合物中通常帶正價電，但當溫度越高時，因為受到了原子核的熱震盪阻礙，電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結，這也是金屬伸展性良好的原因。
通常將具有正的溫度電阻係數的物質定義為金屬。使用的含112種元素的元素周期表中，金屬元素共90種。位於“硼-砹分界線”的左下方，在s區、p區、d區、f區等5個區域都有金屬元素，過渡元素全部是金屬元素。
金屬在元素周期表中
金屬在元素周期表中在固態金屬導體內，有很多可移動的自由電子。雖然這些電子並不束縛於任何特定原子，但都束縛於金屬的晶格內；甚至於在沒有外電場作用下，因為熱能，這些電子仍舊會隨機地移動。但是，在導體內，平均淨電流是零。挑選導線內部任意截面，在任意時間間隔內，從截面一邊移到另一邊的電子數目，等於反方向移過截面的數目。
金屬原子結構
除錫、銻、鉍等少數幾種金屬的原子最外層電子數大於或等於4以外，絕大多數金屬原子的最外層電子數均小於4，主族金屬原子的外圍電子排布為ns1或ns2或ns2 np(1-4)，過渡金屬的外圍電子排布可表示為(n-1)d(1-10) ns(1-2)。主族金屬元素的原子半徑均比同周期非金屬元素（稀有氣體除外）的原子半徑大。
有色金屬
狹義的有色金屬又稱非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大於50%)，加入一種或幾種其他元素而構成的合金。
有色金屬
有色金屬中國在1958年,將鐵、鉻、錳列入黑色金屬，並將鐵、鉻、錳以外的64種金屬列入有色金屬。這64種有色金屬包括：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈧、釔、矽、硼、硒、碲、砷、釷。
有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大、電阻溫度係數小，具有良好的綜合機械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鉭合金、鈦合金、鋅合金、鉬合金、鋯合金等。
有色金屬中的銅是人類最早使用的金屬材料之一。現代有色金屬及其合金已成為機械製造業、建築業、電子工業、航空航天、核能利用等領域不可缺少的結構材料和功能材料。
合成金屬
由兩種或兩種以上化學元素，且其中至少有一種是金屬元素所組成具有金屬特性的物質稱為合金。由兩種元素組成的合金統稱為“二元合金”，由三種以上元素組成的合金通稱為“多元合金”。合金的結構和性質，決定於組成合金的組分間相互作用的特性。
鈦合金
鈦合金合金的晶體由不同類的原子組成，根據組成元素的相互作用不同，具有不同的晶體結構和性質。鎳鉻合金具有較高的電阻率和耐熱性(1000℃～1200℃)，常用作電爐絲;鋁合金單位重量的強度高的接近於優質鋼;鈹青銅具有極高的硬度和強度，且有較好的彈性，抗腐蝕性強，可焊性和切削加工性良好，常用於製造特殊軸承、彈性元件、不發生火花的工具。由於合金的機械性、物理和化學性能往往優於純金屬，因此，工業上套用的金屬材料幾乎都是合金。
金屬分類
有色金屬：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈧、釔、釷。
常見金屬：如鐵、鋁、銅、鋅等。
稀有金屬：如鋯、鉿、鈮、鉭等。
輕金屬：密度小於4500千克/立方米，如鈦、鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。
重金屬：密度大於4500千克/立方米，如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。
準金屬元素：性質價於金屬和非金屬之間，如矽、硒、碲、砷、硼等。
稀有難熔金屬：如鋯、鉬、鎢等；
稀有分散金屬：如鎵、銦、鍺、鉈等；
稀土金屬：如鈧、釔、鑭系金屬；
放射性金屬：如鐳、鍅、釙及錒系元素中的鈾、釷等。
化學性質
金屬分為活性金屬和鈍性金屬兩種。 根據金屬活動性順序，氫前金屬稱為活性金屬，氫後金屬就是鈍性金屬。
鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛 (氫) 銅 汞 銀 鉑 金
鈦合金
鈦合金K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
如：Fe + 2HCl ═ FeCl2 + H2↑
2、活動性強的金屬能與活動性弱的金屬鹽溶液反應。
3、大多數金屬能與氧氣反應。
4、排在H前面的金屬，理論上講都能與水發生化學反應。在常溫下，鉀，鈣，鈉等能與水發生劇烈反應，鎂、鋁等能與熱水反應，鐵等金屬在高溫下能與水蒸氣反應。
5、金屬均無氧化性，但金屬離子有氧化性，活動性越弱的金屬形成的離子氧化性越強。
6、金屬都有還原性，活動性越弱的金屬還原性越弱。
部分金屬用途
金屬元素是化學元素的主體,是人們生產和生活的主要物質資源。
鎢(W) 在各種金屬元素中,鎢是最難熔化和最難揮發的金屬元素。鎢主要用於製造合金鋼;純鎢則主要用於製造燈炮中的鎢絲,也用於電子儀器、光學儀器等。
鉻(Cr) 鉻是銀白色金屬,硬度極高,具有抗腐蝕性,用於電鍍和製造特殊鋼材。本世紀,當人們致力於研究鉻的堅硬性質時,無意中發現了它的耐腐蝕性,從而誕生了不鏽鋼。現在,不鏽鋼及鍍鉻製品已在醫療器械、飲具、餐具等領域得到廣泛套用。
錳(Mn) 純淨的錳性堅而脆,難以在生產和生活中套用,但錳的合金則有廣泛的用途。錳鋼既堅硬、又堅韌,是製造鐵軌、軸承、裝甲板的理想材料。
鋰(Li) 鋰是最輕而比熱最大的金屬元素。鋰不僅用於製造超輕合金和鋰電池,而且是尖端技術的重要材料。鋰合金在航天工業上可大大減輕重量而降低能耗,在原子能工業上有重要作用;在冶金工業中,鋰常用作脫氧劑和脫氣劑,以消除金屬鑄件中的孔隙和氣泡。
鈦(Ti) 鈦的比強度(強度與比重的比值)在所有金屬元素中最高。鈦及鈦為主體的合金是新型的結構材料,質硬而輕,主要用於製造飛機、潛艇、耐腐蝕化工設備及各種機械零件。鈦合金在-253～ 500°C的溫度範圍內,都可保持高強度,是理想的航天材料。在煉鋼中,少量的鈦還是良好的脫氧、除氮及脫硫劑。
金屬之最
地殼中含量最高的金屬元素：鋁（含量為7.73%）
人體中含量最高的金屬元素：鈣（含量為1.5%）
目前世界年產量最高的金屬：鐵
密度最小的金屬：氫(2016年1月英國科學家在愛丁堡大學首次製成金屬態氫，氫成為密度最小的金屬)
密度最大的金屬：鋨（22.48×103㎏/m3）
最硬的金屬：鉻（莫氏硬度約為9）
最軟的金屬：銫（莫氏硬度約0.5）
導電性最強的金屬：銀
導熱性最強的金屬：銀
製造新型高速飛機最重要的金屬：鈦（被科學家稱為“二十一世紀的金屬”或“未來的鋼鐵”）
海水中儲量最大的放射性元素：鈾（陸地鈾礦的總儲量約200萬噸，海洋里含鈾的總量高達40萬萬噸）
含同位素最多的元素：錫（有10種穩定的同位素）
含同位素最少的元素：鈉（只有Na-23穩定）
展性最強的金屬：金（最薄的金厚度只有1/10000mm）
熔點最高的金屬：鎢（熔點：3410±20℃）
熔點最低的金屬：汞（熔點-38.8℃）
熔沸點相差最大的元素是鎵（熔點30℃，沸點2403℃）
地殼中含量最少的金屬是鍅（即使是在含量最高的礦石中，每噸也只有37×10負13次方克；地殼中的含量約為1×10^-21 %）
