Metalle sind Stoffe, die habenKristallstruktur. Wenn sie erhitzt werden, können sie schmelzen, dh sie gehen in einen flüssigen Zustand über. Einige von ihnen haben einen niedrigen Schmelzpunkt: sie können geschmolzen werden, indem sie in einen normalen Löffel gegeben werden und Kerzen über der Flamme gehalten werden. Es ist Blei und Zinn. Andere können nur in speziellen Öfen geschmolzen werden. Kupfer und Eisen haben einen hohen Schmelzpunkt. Um es zu reduzieren, werden dem Metall Additive hinzugefügt. Die resultierenden Legierungen (Stahl, Bronze, Gusseisen, Messing) haben einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmetall.
Worauf hängt der Schmelzpunkt von Metallen ab?Alle von ihnen haben bestimmte Eigenschaften - Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Metallen. Wärmekapazität bezieht sich auf die Fähigkeit, Wärme zu absorbieren, wenn sie erhitzt wird. Sein numerischer Index ist die spezifische Wärme. Es bedeutet die Energiemenge, die eine Masseinheit Metall aufnehmen kann, die um 1 ° C erhitzt wird. Von diesem Indikator hängt der Kraftstoffverbrauch zum Erwärmen der Metallvorform auf die gewünschte Temperatur ab. Die Wärmekapazität der meisten Metalle liegt im Bereich von 300-400 J / (kg * K), Metalllegierungen - 100-2000 J / (kg * K).
Wärmeleitfähigkeit von Metallen ist die Übertragung von Wärmevon den heißeren Partikeln zu den kälteren nach dem Fourier-Gesetz für ihre makroskopische Immobilität. Es hängt von der Struktur des Materials, seiner chemischen Zusammensetzung und der Art der interatomaren Bindung ab. In Metallen wird Wärme durch Elektronen übertragen, in anderen festen Materialien durch Phononen. Die Wärmeleitfähigkeit von Metallen ist umso höher, je perfekter die Kristallstruktur ist. Je mehr Metall Verunreinigungen aufweist, desto verzerrter ist das Kristallgitter und desto geringer ist die Wärmeleitfähigkeit. Dotierung führt zu solchen Verzerrungen in der Struktur von Metallen und senkt die Wärmeleitfähigkeit relativ zum Grundmetall.
Alle Metalle haben eine gute Wärmeleitfähigkeit, abereinige höher als andere. Ein Beispiel für solche Metalle ist Gold, Kupfer, Silber. Die niedrigere Wärmeleitfähigkeit findet sich in Zinn, Aluminium und Eisen. Eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit von Metallen ist eine Tugend oder ein Nachteil, abhängig von dem Umfang ihrer Verwendung. Zum Beispiel ist es notwendig, Metallgeschirr zum schnellen Erhitzen von Lebensmitteln. Gleichzeitig macht die Verwendung von Metallen mit hoher Wärmeleitfähigkeit für die Griffe von Geschirr die Bedienung schwierig - die Knöpfe erhitzen sich zu schnell und können nicht berührt werden. Daher werden hier wärmeisolierende Materialien verwendet.
Ein weiteres Merkmal eines Metalls, das seine Wirkung beeinflusstEigenschaften - Wärmeausdehnung. Es sieht aus wie eine Zunahme des Volumens des Metalls, wenn es erwärmt wird, und eine Abnahme, wenn es abgekühlt wird. Dieses Phänomen muss bei der Herstellung von Metallprodukten berücksichtigt werden. So werden beispielsweise die Deckel von Töpfen über Kopf hergestellt, und Teekannen haben auch einen Spalt zwischen dem Deckel und dem Körper, damit der Deckel beim Erhitzen nicht verklemmt.
Für jedes Metall der KoeffizientWärmeausdehnung. Es wird durch Erhitzen eines Prototyps mit einer Länge von 1 m auf 1 ° C bestimmt. Der größte Koeffizient ist Blei, Zink, Zinn. Es ist kleiner in Kupfer und Silber. Noch niedriger ist Eisen und Gold.
Durch die chemischen Eigenschaften werden Metalle unterteilt inmehrere Gruppen. Es gibt aktive Metalle (wie Kalium oder Natrium), die sofort mit Luft oder Wasser reagieren können. Die sechs aktivsten Metalle, aus denen sich die erste Gruppe des Periodensystems zusammensetzt, werden als alkalisch bezeichnet. Sie haben einen niedrigen Schmelzpunkt und sind so weich, dass sie mit einem Messer geschnitten werden können. Zusammen mit Wasser bilden sie alkalische Lösungen, daher ihr Name.
Die zweite Gruppe besteht aus Erdalkalimetallen- Kalzium, Magnesium usw. Sie sind Bestandteil vieler härterer und feuerfester Mineralien. Beispiele für Metalle der folgenden, dritten und vierten Gruppe sind Blei und Aluminium. Dies sind ziemlich weiche Metalle und werden oft in Legierungen verwendet. Übergangsmetalle (Eisen, Chrom, Nickel, Kupfer, Gold, Silber) sind weniger aktiv, mehr geschmiedet und werden in der Industrie häufig in Form von Legierungen eingesetzt.
Die Position jedes Metalls in einer Reihe von Aktivitätenkennzeichnet seine Reaktionsfähigkeit. Je aktiver das Metall ist, desto leichter nimmt es Sauerstoff auf. Sie lassen sich nur sehr schwer aus den Verbindungen isolieren, während Metalle mit geringer Aktivität in reiner Form vorliegen. Die aktivsten von ihnen - Kalium und Natrium - werden in Kerosin gespeichert, außerhalb davon werden sie sofort oxidiert. Von den in der Industrie verwendeten Metallen ist Kupfer das am wenigsten aktive. Es stellt Tanks und Rohre für heißes Wasser sowie elektrische Leitungen her.
