Glavni temelji čine metalni proizvodiinfrastrukturna podrška inženjerskih komunikacija, djeluju kao sirovine za inženjersku industriju i građevinarstvo. U svakom od ovih područja uporaba takvih elemenata povezana je s visokim stupnjem odgovornosti. I kemijska i mehanička opterećenja utječu na instalacijske i komunikacijske strukture, što zahtijeva primarnu analizu svojstava materijala. Za razumijevanje radnih parametara koristi se takav koncept kao metalna energija koji određuje ponašanje pojedinog elementa ili konstrukcije pod određenim radnim uvjetima.
Mnogi procesi u strukturi metalaproizvoda određuju karakteristike slobodne energije. Prisutnost iona s takvim potencijalom u materijalu dovodi do njihovog prelaska u druge medije. Na primjer, tijekom interakcije s otopinama koje sadrže slične ione, metalni elementi odlaze u kontaktnu smjesu. No, to se događa u slučajevima kada slobodna energija metala prelazi onu u otopini. Zbog toga se može stvoriti pozitivna ploča s dvostrukim električnim poljem zbog slobodnih elektrona koji ostaju blizu metalne površine. Jačanje ovog polja djeluje i kao prepreka prolasku novih iona - tako se stvara fazna granica koja sprječava prijelaz elemenata. Proces takvog kretanja nastavlja se do trenutka kada se dosegne granična razlika potencijala u novonastalom polju. Granica vrha određena je ravnotežom razlika potencijala u otopini i metalu.
Kad nove molekule udare u metalpovršina je razvoj slobodnih zona. U procesu kretanja molekule zauzimaju mikropukotine na površini, a područja razdvajanja sitnih zrna su segmenti kristalne rešetke. Prema ovoj shemi dolazi do promjene slobodne površinske energije koja se smanjuje. U krutim tvarima također je moguće promatrati procese olakšavanja protoka plastike u površinskim površinama. Sukladno tome, površinska energija metala određena je silama privlačenja molekula. Ovdje vrijedi istaknuti vrijednost površinske napetosti koja ovisi o nekoliko čimbenika. Konkretno, to je određeno geometrijom molekula, njihovom jakošću i brojem atoma u strukturi. Raspored molekula u površinskom sloju također je važan.
Napeti procesi obično se odvijaju uheterogeni mediji, koji se razlikuju po sučelju faza koje se ne miješaju. No valja napomenuti da se uz napetost pojavljuju i druga svojstva površina, zbog parametara njihove interakcije s drugim sustavima. Kombinacija ovih svojstava određuje većinu tehnoloških pokazatelja metala. Zauzvrat, energija metala, sa stajališta površinske napetosti, može odrediti parametre koalescencije kapi u legurama. Tehnolozi, dakle, otkrivaju karakteristike vatrostalnih materijala i fluksa, kao i njihovu interakciju s metalnim medijem. Osim toga, svojstva površine utječu na brzinu termotehnoloških procesa, uključujući evoluciju plina i pjenjenje metala.
Već je primijećeno da je konfiguracija distribucijemolekule na strukturi metalne površine mogu odrediti pojedinačne karakteristike materijala. Konkretno, specifični odraz mnogih metala, kao i njihova neprozirnost, određeni su raspodjelom razina energije. Akumulacija energije na slobodnim i zauzetim razinama doprinosi obdarenju bilo kojeg kvantna s dvije razine energije. Jedan od njih bit će u valentnom pojasu, a drugi u područjima provođenja. Ne može se reći da je raspodjela energije elektrona u metalu stacionarna i da ne podrazumijeva promjene. Elementi valentnog pojasa, na primjer, mogu apsorbirati svjetlosne kvante migrirajući u vodljivo područje. Zbog toga se svjetlost više apsorbira nego reflektira. Iz tog razloga metali imaju neprozirnu strukturu. Što se tiče sjaja, on je uzrokovan procesom emisije svjetlosti kada se elektroni aktivirani zračenjem vraćaju na niske razine energije.
Ovaj potencijal stvara energija iona, itakođer toplinskim gibanjem elektrona vodljivosti. Posredno, ovu vrijednost karakteriziraju unutarnji naboji metalnih struktura. Konkretno, za čelik koji je u kontaktu s elektrolitima automatski se postavlja vlastiti potencijal. Mnogi nepovoljni procesi povezani su s promjenama unutarnje energije. Na primjer, ovaj pokazatelj može se koristiti za određivanje pojava korozije i deformacije. U takvim slučajevima unutarnja energija metala određuje prisutnost mikro- i makro oštećenja u strukturi. Štoviše, djelomično rasipanje ove energije pod djelovanjem iste korozije također dovodi do gubitka određenog dijela potencijala. U praksi, rad metalnih proizvoda, negativni čimbenici promjene unutarnje energije mogu se očitovati u obliku strukturnih oštećenja i smanjenja plastičnosti.
Prilikom opisivanja zbirke čestica kojemeđusobno djeluju u čvrstom, primjenjuju se kvantno-mehanički koncepti energije elektrona. Obično se koriste diskretne vrijednosti koje određuju prirodu raspodjele ovih elemenata po razinama energije. U skladu sa zahtjevima kvantne teorije, mjerenje energije elektrona vrši se u elektron voltima. Vjeruje se da u metalima potencijal elektrona premašuje energiju za dva reda veličine, što se izračunava prema kinetičkoj teoriji plinova pri sobnoj temperaturi. U tom slučaju energija oslobađanja elektrona iz metala, a posebno brzina kretanja elemenata ne ovisi o temperaturi.
Izračun energije iona omogućuje određivanjekarakteristike metala u procesima taljenja, sublimacije, deformacije itd. Tehnolozi posebno otkrivaju pokazatelje vlačne čvrstoće i elastičnosti. U tu svrhu uvodi se i pojam kristalne rešetke u čijim čvorovima postoje ioni. Energetski potencijal iona obično se računa uzimajući u obzir njegov potencijal za destruktivni učinak na kristalnu tvar s stvaranjem kompozitnih čestica. Na stanje iona može utjecati i kinetička energija elektrona izbijenih iz metala tijekom sudara. Budući da se u uvjetima povećanja razlike potencijala u mediju elektroda do tisuću volti, brzina kretanja čestica značajno povećava, akumulirani potencijal dovoljan je za razdvajanje brojača molekula u ione.
Metale karakteriziraju miješane vrste veza.Kovalentne i ionske veze nemaju oštru razliku i često se međusobno preklapaju. Dakle, proces stvrdnjavanja metala pod utjecajem legiranja i plastične deformacije objašnjava se upravo prelijevanjem metalne veze u kovalentnu interakciju. Bez obzira na vrstu ovih veza, sve su definirane kao kemijski procesi. Štoviše, svaka veza ima energiju. Na primjer, ionske, elektrostatičke i kovalentne interakcije mogu pružiti potencijal od 400 kJ. Specifična vrijednost ovisit će i o energiji metala pri interakciji s različitim medijima i pod mehaničkim naprezanjem. Metalne veze mogu se okarakterizirati različitim pokazateljima čvrstoće, ali u bilo kojem obliku neće biti usporedive sa sličnim svojstvima u kovalentnim i ionskim medijima.
Jedna od najvažnijih osobina kojakarakteriziraju energiju veza, je zasićenje. Ovo svojstvo određuje stanje molekula, a osobito njihovu strukturu i sastav. U metalu čestice postoje u diskretnom obliku. Ranije se teorija valentnih veza koristila za razumijevanje operativnih svojstava složenih spojeva, ali posljednjih godina izgubila je na značaju. Uprkos svim prednostima, ovaj koncept ne objašnjava niz važnih svojstava. Među njima su apsorpcijski spektri u spojevima, magnetska svojstva i druge karakteristike. No pri izračunavanju površinske energije u metalima može se otkriti takvo svojstvo kao zapaljivost. Mjeri sposobnost metalnih površina da se zapale bez aktiviranja aktivatora.
Većinu metala karakterizira valencijakonfiguracija s elektroničkom strukturom. Ovisno o svojstvima ove strukture, određuje se i unutarnje stanje materijala. Na temelju ovih pokazatelja i uzimajući u obzir veze mogu se donijeti zaključci o vrijednostima temperature taljenja određenog metala. Na primjer, meki metali poput zlata i bakra imaju nižu točku taljenja. To je posljedica smanjenja broja nesparenih elektrona u atomima. S druge strane, meki metali imaju visoku toplinsku vodljivost, što se, pak, objašnjava velikom pokretljivošću elektrona. Inače, metal koji skladišti energiju u uvjetima optimalne ionske vodljivosti osigurava visoku električnu vodljivost zbog elektrona. Ovo je jedno od najvažnijih svojstava izvedbe, koje je određeno metalnim stanjem.
Kemijska svojstva metala uvelike određujunjihove tehničke i fizičke kvalitete. To omogućuje stručnjacima da se usredotoče na energetske performanse materijala, sa stajališta mogućnosti njegove uporabe u određenim uvjetima. Osim toga, energija metala ne može se uvijek smatrati neovisnom. Odnosno, vlastiti potencijal može se promijeniti ovisno o prirodi interakcije s drugim okruženjima. Najizrazitije veze metalnih površina s drugim elementima primjer su procesa migracije, kada se napune razine slobodne energije.
