Metallerin fiziksel özellikleri. Metallerin fiziksel özellikleri - Bilgi Hipermarket IVB grubu metallerin fiziksel özellikleri

Tüm metaller ve metal alaşımları belirli özelliklere sahiptir. Özellikler metaller ve alaşımlar fiziksel, kimyasal, mekanik ve teknolojik olmak üzere dört gruba ayrılır.

Fiziki ozellikleri. Fiziksel özelliklere metaller ve alaşımlarşunları içerir: yoğunluk, erime noktası, termal iletkenlik, termal genleşme, özgül ısı, elektriksel iletkenlik ve mıknatıslanabilirlik. Bazı metallerin fiziksel özellikleri tabloda verilmiştir:

Metallerin fiziksel özellikleri

İsim	Özel ağırlık, gr 1cm3	Erime noktası, °C	Doğrusal genleşme katsayısı, α 10 -6	Özgül ısı kapasitesi C, cal/g-derece	Isı iletkenliği λ, Cal/cm sn-derece	20°'de elektriksel direnç, Ohm mm / M
Alüminyum

Tungsten



Manganez

Molibden

Yoğunluk. Birim hacimde bulunan madde miktarına denir yoğunluk. Metalin yoğunluğu, üretim yöntemine ve işlemenin niteliğine bağlı olarak değişebilir.

Sıcaklıkerime. Bir metalin tamamen katı halden sıvı hale geçtiği sıcaklığa denir. erime noktası. Her metal veya alaşımın kendi erime noktası vardır. Metallerin erime noktasının bilinmesi, metallerin ısıl işlemi sırasında ısıl işlemlerin doğru şekilde yapılmasına yardımcı olur.

Termal iletkenlik. Cisimlerin ısıyı daha fazla ısıtılmış parçacıklardan daha az ısıtılmış parçacıklara aktarma yeteneğine termal iletkenlik denir. . Bir metalin ısıl iletkenliği, kesiti 1 cm2 olan bir metal çubuktan geçen ısı miktarı ile belirlenir. , 1 cm uzunluğunda 1 saniye içinde 1°C sıcaklık farkıyla.

Termaleklenti. Bir metalin belirli bir sıcaklığa ısıtılması onun genleşmesine neden olur.

Metal a'nın doğrusal genleşme katsayısı biliniyorsa, ısıtıldığında metalin uzama miktarını belirlemek kolaydır. Metal ß'nin hacimsel genleşme katsayısı 3α'ya eşittir.

Özelısı kapasitesi. Sıcaklığı yükseltmek için gereken ısı miktarı 1 G 1°C başına düşen maddeye özgül ısı kapasitesi denir. Metallerin ısı kapasitesi diğer maddelere göre daha düşük olduğundan fazla ısıya gerek kalmadan ısıtılırlar.

Elektiriksel iletkenlik. Metallerin elektrik akımını iletme yeteneğine denir elektiriksel iletkenlik. Bir metalin elektriksel özelliklerini karakterize eden ana miktar, elektriksel direnç ρ, yani belirli bir metalin 1 m uzunluğundaki telinin akıma karşı gösterdiği dirençtir. ve bölüm 1 mm2. Ohm cinsinden tanımlanır. Elektriksel direncin karşılığına denir elektrikiletkenlik.

Gümüş, bakır ve alüminyum gibi metallerin çoğu oldukça iletkendir. Sıcaklık arttıkça elektriksel iletkenlik azalır, sıcaklık azaldıkça artar.

Manyetik özellikler. Metallerin manyetik özellikleri şu niceliklerle karakterize edilir: kalıcı indüksiyon, zorlayıcı kuvvet ve manyetik geçirgenlik.

Artık indüksiyon (İÇİNDER) mıknatıslandıktan ve manyetik alan kaldırıldıktan sonra bir numunede kalan manyetik indüksiyondur. Artık indüksiyon Gauss cinsinden ölçülür.

Zorlayıcı kuvvet (NS) artık indüksiyonu sıfıra indirmek, yani numunenin manyetikliğini gidermek için numuneye uygulanması gereken manyetik alan kuvvetidir. Zorlayıcı kuvvet oersted cinsinden ölçülür.

Manyetik geçirgenlik μ, bir metalin aşağıdaki formüle göre mıknatıslanma yeteneğini karakterize eder

Demir, nikel, kobalt ve gadolinyum diğer metallere göre çok daha güçlü bir dış manyetik alan tarafından çekilir ve mıknatıslanma özelliğini kalıcı olarak korur. Bu metallere ferromanyetik denir (Latince ferrum - demir kelimesinden gelir) ve manyetik özelliklerine ferromanyetizma denir. 768°C sıcaklığa (Curie sıcaklığı) ısıtıldığında ferromanyetizma kaybolur ve metal manyetik olmayan hale gelir.

Kimyasal özellikler. Metallerin kimyasal özellikleri ve metal alaşımlarıÇeşitli aktif ortamların kimyasal etkileriyle ilişkilerini belirleyen özellikleri adlandırın. Her metal veya metal alaşımının bu ortamların etkilerine karşı belirli bir direnç gösterme yeteneği vardır.

Çevrenin kimyasal etkileri çeşitli şekillerde kendini gösterir: demir paslanır, bronz yeşil bir oksit tabakasıyla kaplanır, çelik, koruyucu atmosfer olmadan sertleştirme fırınlarında ısıtıldığında oksitlenir, kireç haline gelir ve sülfürik asitte çözünür vb. Bu nedenle metallerin ve alaşımların pratik kullanımı için kimyasal özelliklerinin bilinmesi gerekir. Bu özellikler, birim yüzey başına, birim zaman başına test numunelerinin ağırlığındaki değişiklik ile belirlenir. Örneğin çeliğin tufal oluşumuna karşı direnci (ısı direnci), numunelerin ağırlığının 1 saatte 1 arttırılmasıyla belirlenir. DM gram cinsinden yüzey alanı (oksit oluşumu nedeniyle kazanç elde edilir).

Mekanik özellikler. Mekanik özellikler performansı belirler metal alaşımları dış kuvvetlere maruz kaldığında. Bunlara dayanıklılık, sertlik, esneklik, süneklik, darbe dayanımı vb. dahildir.

Mekanik özellikleri belirlemek için metal alaşımlarıçeşitli testlere tabi tutulurlar.

Duruşmaçekme(kırmak). Bu, akma dayanımı olan σ pts oransal sınırını belirlemek için kullanılan ana test yöntemidir. σ S, gerilme direnci σ B bağıl uzama σ ve bağıl daralma ψ.

Çekme testi için özel numuneler yapılır - silindirik ve düz. Metali test etmek için kullanılan çekme testi makinesinin tipine bağlı olarak farklı boyutlarda olabilirler.

Çekme test makinesi şu şekilde çalışır: test numunesi kafa kelepçelerine sabitlenir ve artan kuvvetle kademeli olarak gerilir R molaya kadar.

Testin başlangıcında, küçük yükler altında numune elastik olarak deforme olur, uzaması yükteki artışla orantılıdır. Bir numunenin uzamasının uygulanan yüke bağımlılığına denir. orantılılık kanunu.

Bir numunenin orantı kanunundan sapmadan dayanabileceği en büyük yüke denir. önceorantılılık levyesi:

σ adet = Рр/Fo

FÖ mm2.

Yük arttıkça eğri yana doğru sapar, yani orantı kanunu ihlal edilir. Diyeceğim şey şu ki R r numunenin deformasyonu elastikti. Numunenin boşaltılmasından sonra deformasyon tamamen ortadan kalkıyorsa deformasyona elastik denir. Uygulamada çeliğin elastik sınırı orantı sınırına eşit olarak alınır.

Yükte daha fazla artışla (noktanın üstünde) Tekrar) eğri önemli ölçüde sapmaya başlar. Yükte gözle görülür bir artış olmadan numunenin deforme olduğu en düşük yüke denir akma dayanımı:

σ S=Not/Fo

Nerede , kgf;

F o - numunenin başlangıç kesit alanı, mm2. Akma noktasından sonra yük bir noktaya kadar artar Tekrar, maksimuma ulaştığı yer. Maksimum yükü numunenin kesit alanına bölerek, gerilme direnci:

σb=Pb/Fo,

F o - numunenin başlangıç kesit alanı, mm2. Noktada Rkörnek bozulur. Kopma sonrasında numunede meydana gelen değişiklikle, göreceli uzama δ ve daralma ψ ile karakterize edilen metalin plastisitesine karar verilir.

Bağıl uzama, kopmadan sonra numunenin uzunluğundaki artışın, yüzde olarak ifade edilen başlangıç uzunluğuna oranı olarak anlaşılır:

δ= ben 1 - ben 0 / ben 0 · 100%

Nerede ben 1 - numunenin kopma sonrasındaki uzunluğu, mm;

ben 0 - başlangıç numune uzunluğu, mm.

Bağıl daralma, kopmadan sonra numunenin kesit alanındaki azalmanın başlangıçtaki kesit alanına oranıdır.

φ= F o- F 1 / F 0 · 100%,

Nerede F o - numunenin başlangıç kesit alanı, mm2;

F 1 - numunenin kopma bölgesindeki (boyun) kesit alanı, mm2.

Sürünme testi. Sürünme bir özelliktir metal alaşımları Sabit yük ve yüksek sıcaklıklar altında yavaş ve sürekli olarak plastik olarak deforme olur. Sürünme testinin temel amacı, belirli bir sıcaklıkta uzun süre etki eden gerilmenin büyüklüğü olan sürünme sınırını belirlemektir.

Yüksek sıcaklıklarda uzun süre çalışan parçalar için yalnızca sabit bir işlem sırasındaki sürünme hızı dikkate alınır ve sınır koşulları örneğin 1000 saatte 1°/o olarak ayarlanır. veya 10.000 saatte 1°/o.

DuruşmaDarbe dayanımı için. Metallerin darbe yüklerine dayanma kabiliyetine denir darbe dayanımı. Yapısal çelikler, yalnızca yüksek statik dayanıma değil, aynı zamanda yüksek darbe dayanıklılığına da sahip olmaları gerektiğinden, temel olarak darbe dayanımı testine tabi tutulur.

Test için standart şekil ve boyutta bir numune alın. Numune, test sırasında bu yerden kırılacak şekilde ortasından kesilir.

Numune aşağıdaki gibi test edilir. Test numunesi sarkaçlı kazık çakıcının destekleri üzerine yerleştirilir yatağa çentik . Sarkaç ağırlık G yüksekliğe yükseltilmiş H 1 . Sarkaç bu yükseklikten düşerken bıçağın kenarıyla numuneyi yok eder ve ardından yüksekliğe yükselir. H 2 .

Harcanan iş, sarkacın ağırlığından ve numunenin tahrip edilmesinden önceki ve sonraki yükseliş yüksekliğinden belirlenir. A.

Numuneyi yok etme işini bilerek, darbe gücünü hesaplıyoruz:

α İle=A/F

Nerede A- numunenin imhası için harcanan iş, kgsm;

F - Numunenin kesi bölgesindeki kesit alanı, cm2.

YolBrinell. Bu yöntemin özü , mekanik bir pres kullanılarak sertleştirilmiş bir çelik bilyenin belirli bir yük altında test edilen metale preslenmesidir. ve sertlik, ortaya çıkan baskının çapına göre belirlenir.

Rockwell yöntemi. Rockwell yöntemini kullanarak sertliği belirlemek için tepe açısı 120° olan bir elmas koni kullanılır. veya 1,58 çapında çelik bilye mm. Bu yöntemle ölçülen izin çapı değil, elmas koninin veya çelik bilyenin girinti derinliğidir. Sertlik, testin bitiminden hemen sonra gösterge okuyla gösterilir. Yüksek sertliğe sahip sertleştirilmiş parçaları test ederken bir elmas koni ve 150'lik bir yük kullanılır. kgf. Bu durumda sertlik bir terazide ölçülür. İLE ve belirtmek H.R.C. Test sırasında çelik bir bilye ve 100 kgf'lik bir yük alınırsa sertlik bir terazide ölçülür. İÇİNDE ve belirtmek HRB.Çok sert malzemeleri veya ince ürünleri test ederken bir elmas koni ve 60°C'lik bir yük kullanın. kgf. Sertlik bir ölçekte ölçülür A ve belirtmek İHD.

Rockwell cihazında sertliği belirleyen parçalar iyice temizlenmeli ve derin izler olmamalıdır. Rockwell yöntemi metalleri doğru ve hızlı bir şekilde test etmenizi sağlar.

Vickers yöntemi . Vickers yöntemini kullanarak sertliği belirlerken, malzemeye bastırılan uç olarak 136° arayüz açısına sahip dört yüzlü bir elmas piramit kullanılır. Ortaya çıkan baskı, cihaza dahil olan bir mikroskop kullanılarak ölçülür. Daha sonra tabloyu kullanarak sertlik numarasını bulun H.V. Sertlik ölçülürken aşağıdaki yüklerden biri kullanılır: 5, 10, 20, 30, 50, 100 kgf. Küçük yükler, ince ürünlerin sertliğinin ve nitrürlenmiş ve siyanürlenmiş parçaların yüzey katmanlarının belirlenmesini mümkün kılar. Vickers cihazı laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Mikro sertliği belirleme yöntemi . Bu yöntem çok ince yüzey katmanlarının ve bazı yapısal bileşenlerin sertliğini ölçer. metal alaşımları.

Mikro sertlik, 0,005-0,5 yük altında bir elmas piramidin girintilenmesine yönelik bir mekanizmadan oluşan PMT-3 cihazı kullanılarak belirlenir. kgf ve metalografik mikroskop. Test sonucunda ortaya çıkan baskının köşegen uzunluğu belirlenir ve ardından tablodan sertlik değeri bulunur. Parlatılmış yüzeye sahip mikro kesitler, mikro sertliği belirlemek için numune olarak kullanılır.

Elastik geri tepme yöntemi. Elastik geri tepme yöntemini kullanarak sertliği belirlemek için aşağıdaki şekilde çalışan bir Shore cihazı kullanılır. Test parçasının iyi temizlenmiş yüzeyinde bir yükseklikten N Elmas uçlu forvet düşüyor. Parçanın yüzeyine çarpan forvet yüksekliğe yükselir H. Sertlik sayıları forvetin ribaunt yüksekliğine göre hesaplanır. Test edilen metal ne kadar sert olursa forvetin geri tepme yüksekliği de o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Shore'un cihazı esas olarak büyük krank millerinin, biyel kolu kafalarının, silindirlerin ve sertliğinin diğer cihazlarla ölçülmesi zor olan diğer büyük parçaların sertliğini test etmek için kullanılır. Shore'un cihazı, yüzey kalitesinden ödün vermeden zemin parçalarını kontrol etmenize olanak tanır, ancak elde edilen test sonuçları her zaman doğru değildir.

Sertlik dönüşüm tablosu

Baskı çapı (m m) Brinell'e göre, bilya çapı 10 mm, yük 3000 kgf	Sertlik numarası
	Brinell NV	Rockwell ölçeği	Vickers HV
	Brinell NV		Vickers HV

Kazıma yöntemi. Bu yöntem, açıklananlardan farklı olarak, test sırasında test edilen malzemenin sadece elastik ve plastik deformasyonunun değil, aynı zamanda tahribatının da meydana gelmesiyle karakterize edilir.

Şu anda, çelik boşlukların ve bitmiş parçaların ısıl işleminin sertliğini ve kalitesini tahribatsız kontrol etmek için bir cihaz kullanılıyor - endüktif kusur dedektörü DI-4. Bu cihaz, kontrol edilen parçalardaki sensörler ve referans tarafından oluşturulan alternatif bir elektromanyetik alan tarafından uyarılan girdap akımları üzerinde çalışır.

Yoğunluk. Bu, metallerin ve alaşımların en önemli özelliklerinden biridir. Yoğunluklarına göre metaller aşağıdaki gruplara ayrılır:

akciğerler(yoğunluk 5 g/cm3'ten fazla değil) - magnezyum, alüminyum, titanyum vb.:

ağır- (yoğunluk 5 ila 10 g/cm3 arası) - demir, nikel, bakır, çinko, kalay vb. (bu en kapsamlı gruptur);

Çok ağır(yoğunluk 10 g/cm3'ten fazla) - molibden, tungsten, altın, kurşun vb.

Tablo 2'de metallerin yoğunluk değerleri gösterilmektedir. (Bu ve aşağıdaki tablolar sanatsal döküm için alaşımların temelini oluşturan metallerin özelliklerini karakterize etmektedir).

Tablo 2. Metal yoğunluğu.

Erime sıcaklığı. Erime noktasına bağlı olarak metal aşağıdaki gruplara ayrılır:

eriyebilir(erime noktası 600 o C'yi geçmez) - çinko, kalay, kurşun, bizmut vb.;

orta erime noktalı(600 o C'den 1600 o C'ye kadar) - bunlar magnezyum, alüminyum, demir, nikel, bakır, altın dahil olmak üzere metallerin neredeyse yarısını içerir;

dayanıklı(1600 o C'den fazla) - tungsten, molibden, titanyum, krom vb.

Cıva bir sıvıdır.

Sanatsal dökümler yaparken metalin veya alaşımın erime noktası, eritme ünitesi ve refrakter kalıplama malzemesi seçimini belirler. Bir metale katkı maddeleri eklendiğinde erime noktası kural olarak düşer.

Çizelge 3. Metallerin erime ve kaynama noktaları.

Özısı. Bu, birim kütlenin sıcaklığını bir derece artırmak için gereken enerji miktarıdır. Periyodik tablodaki bir elementin atom numarası arttıkça özgül ısı kapasitesi azalır. Katı haldeki bir elementin özgül ısı kapasitesinin atom kütlesine bağımlılığı yaklaşık olarak Dulong ve Petit yasasıyla tanımlanır:

m a c m = 6.

Nerede, anne- atom kütlesi; santimetre- özgül ısı kapasitesi (J/kg * o C).

Tablo 4'te bazı metallerin özgül ısı kapasitesi gösterilmektedir.

Tablo 4. Metallerin özgül ısı kapasitesi.

Metallerin gizli füzyon ısısı. Bu karakteristik (Tablo 5), metallerin özgül ısı kapasitesiyle birlikte, eritme ünitesinin gerekli gücünü büyük ölçüde belirler. Düşük erime noktalı bir metalin eritilmesi bazen refrakter bir metalden daha fazla termal enerji gerektirir. Örneğin bakırı 20 o C'den 1133 o C'ye ısıtmak, aynı miktarda alüminyumu 20 o C'den 710 o C'ye ısıtmaktan bir buçuk kat daha az termal enerji gerektirecektir.

Tablo 5. Metalin gizli ısısı

Isı kapasitesi. Isı kapasitesi, termal enerjinin vücudun bir kısmından diğerine transferini veya daha doğrusu, bir sıcaklık gradyanının varlığı nedeniyle ısının sürekli bir ortamda moleküler transferini karakterize eder. (Tablo 6)

Tablo 6. Metallerin 20 o C'deki ısıl iletkenlik katsayısı

Sanatsal dökümün kalitesi metalin ısıl iletkenliğiyle yakından ilgilidir. Eritme işlemi sırasında, yalnızca metalin yeterince yüksek bir sıcaklığının sağlanması değil, aynı zamanda sıvı banyosunun tüm hacmi boyunca eşit bir sıcaklık dağılımının elde edilmesi de önemlidir. Isıl iletkenlik ne kadar yüksek olursa sıcaklık o kadar düzgün dağılır. Elektrik arkı ergitme sırasında çoğu metalin yüksek ısı iletkenliğine rağmen banyonun kesiti boyunca sıcaklık farkı 70-80 o C'ye ulaşır ve düşük ısı iletkenliğine sahip bir metal için bu fark 200 o C veya daha fazlasına ulaşabilir.

İndüksiyonla eritme sırasında sıcaklık dengelemesi için uygun koşullar yaratılır.

Termal genleşme katsayısı. 1 m uzunluğundaki numunenin 1 o C ısıtıldığında boyutlarındaki değişimi karakterize eden bu değer, emaye çalışmaları için önemlidir (Tablo 7).

Emayenin pişirildikten sonra çatlamaması için metal taban ve emayenin termal genleşme katsayıları mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Katı bir silikon oksit katsayısını ve diğer elementleri temsil eden emayelerin çoğu, düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptir. Uygulamanın gösterdiği gibi, emayeler demir ve altına çok iyi, bakır ve gümüşe ise daha az sıkı yapışır. Titanyumun emayeleme için çok uygun bir malzeme olduğu varsayılabilir.

Tablo 7. Metallerin ısıl genleşme katsayısı.

Yansıtıcılık. Bu, bir metalin insan gözünün renk olarak algıladığı belirli uzunluktaki ışık dalgalarını yansıtabilme yeteneğidir (Tablo 8). Metal renkleri Tablo 9'da gösterilmektedir.

Tablo 8. Renk ve dalga boyu arasındaki yazışma.

Tablo 9. Metal renkleri.

Saf metaller dekoratif ve uygulamalı sanatlarda pratikte kullanılmaz. Çeşitli ürünlerin üretimi için, renk özellikleri ana metalin renginden önemli ölçüde farklı olan alaşımlar kullanılır.

Uzun bir süre boyunca, mücevher, ev eşyaları, heykeller ve diğer birçok sanatsal döküm türünün üretiminde çeşitli döküm alaşımlarının kullanımı konusunda geniş deneyim birikmiştir. Ancak alaşımın yapısı ile yansıtıcılığı arasındaki ilişki henüz ortaya konamamıştır.

8. sınıf kimya dersinden itibaren, metal kristallerinde bulunan kimyasal bağın (metalik bağ) doğası hakkında zaten bir fikriniz var. Metal kristal kafeslerin düğümlerinde, tüm kristale ait ortak dış elektronlar aracılığıyla bağlanan atomların ve pozitif metal iyonlarının bulunduğunu hatırlayalım. Bu elektronlar, pozitif iyonlar arasındaki elektrostatik itme kuvvetlerini telafi eder ve böylece onları bağlayarak metal kafesin stabilitesini sağlar.

Metalik bağ, metallerin en önemli fiziksel özelliklerinin tamamını belirler: plastisite, elektriksel ve termal iletkenlik, metalik parlaklık ve bu basit madde sınıfının diğer özellikleri.

Plastisite, bir maddenin dış etki altında şekil değiştirme ve bu etkinin sona ermesinden sonra benimsenen şekli koruma özelliğidir.

Bir darbeyle düzleşebilme veya kuvvet etkisi altında tel halinde çekilebilme özelliği metallerin en önemli mekanik özelliğidir. Demirci mesleği gibi dünyanın çoğu halkının saygı duyduğu bir mesleğin temeli budur. Ateş tanrısının farklı halklar arasında demirciliğin koruyucu azizi olması boşuna değil: Yunanlılar arasında - Hephaestus, Romalılar arasında - Vulcan, Slavlar arasında - Svarog.

Metallerin plastisitesi, dış etki altındaki kristallerdeki bazı atom iyonu katmanlarının, aralarındaki bağları koparmadan diğer katmanlara göre kolayca (kayıyormuş gibi) kayma yeteneğinden kaynaklanmaktadır (Şekil 26).

Pirinç. 26.
Mekanik etki altında metal kristal kafesteki katmanların yer değiştirmesi

En sünek olanlar altın, gümüş ve bakırdır. Örneğin altın, ürünleri yaldızlamak için kullanılan 0,003 mm kalınlığındaki “altın folyoyu” yapmak için kullanılabilir (Şek. 27).

Pirinç. 27.
Altının yüksek sünekliği sarayların içlerinin yaldızlanmasında kullanılır

Çoğu metalin yüksek elektrik iletkenliği, kristal kafeslerinde bir elektrik alanının etkisi altında yönsel olarak hareket eden hareketli elektronların varlığından kaynaklanmaktadır (Şekil 28).

Pirinç. 28.
Metal kristal kafeslerde hareketli elektronlar bir elektrik alanının etkisi altında hareket ederek bir elektrik akımı oluşturur.

Isıtıldığında kristaldeki iyonların salınım hareketleri artar, bu da elektronların yönsel hareketini engeller ve elektriksel iletkenliğin azalmasına yol açar. Soğutulduğunda metallerin elektriksel iletkenliği artar ve mutlak sıfıra yakın bir yerde süperiletkenliğe dönüşür. Gümüş ve bakır en yüksek elektrik iletkenliğine sahipken, manganez, kurşun, cıva ve tungsten en düşük elektrik iletkenliğine sahiptir.

Metallerin termal iletkenliği gibi bir özellik aynı zamanda serbest elektronların yüksek hareketliliğiyle de ilişkilidir: kafes bölgelerinde titreşen iyonlarla çarpışarak elektronlar onlarla enerji alışverişinde bulunur. Sıcaklık arttıkça iyonların titreşimleri elektronlar aracılığıyla diğer iyonlara iletilir ve tüm metal nesnenin sıcaklığı hızla eşitlenir.

Metallerin pürüzsüz yüzeyi, ışık ışınlarının yansımasının sonucu olan metalik bir parlaklık ile karakterize edilir. Toz haline getirildiğinde çoğu metal parlaklığını kaybeder, rengi siyah veya gri olur ve yalnızca alüminyum ve magnezyum toz haline getirildiğinde parlaklığını korur. Aynalar, spot ışıklarında kullanılanlar da dahil olmak üzere en yüksek yansıtıcılığa sahip olan alüminyum, gümüş ve paladyumdan yapılmıştır.

Çoğu metal beyaz veya gri renkle karakterize edilir. Altın ve bakır sırasıyla sarı ve sarı-kırmızı renktedir.

Metallerin diğer fiziksel özellikleri arasında sertlik, yoğunluk ve erime noktası pratikte en büyük ilgiyi çekmektedir.

Normal koşullar altında tüm metaller (cıva hariç) katı bir toplanma durumuyla karakterize edilir. Ancak sertlikleri farklıdır. En sert olanı, D. I. Mendeleev'in periyodik tablosunun VI. grubunun (grup VIB) ikincil alt grubunun metalleridir. Bu nedenle krom sertlik açısından elmasa yakındır. En yumuşak olanı, D.I. Mendeleev'in periyodik tablosunun I. grubunun (grup IA) ana alt grubunun metalleri - alkali metallerdir. Örneğin sodyum ve potasyum bıçakla kolaylıkla kesilebilir.

Yoğunluklarına göre metaller hafif (yoğunluğu 5 g/cm3'ten az) ve ağır (yoğunluğu 5 g/cm3'ten fazla) olarak ikiye ayrılır. Hafif metaller arasında alkali, toprak alkali metaller ve alüminyum bulunur. Geçiş metalleri arasında skandiyum, itriyum ve titanyum bulunur. Bu metaller hafiflikleri ve refrakterlikleri nedeniyle teknolojinin çeşitli alanlarında giderek daha fazla kullanılmaktadır.

En hafif metal lityumdur (p = 0,53 g/cm3). En ağırı osmiyumdur (p = 22,6 g/cm3).

Hafif metaller genellikle düşük erime noktalıdır, galyum avucunuzun içinde eriyebilir ve ağır metaller refrakterdir. Tungsten en yüksek erime noktasına (3380°C) sahiptir. Tungstenin bu özelliği akkor lambaların yapımında kullanılır (Şekil 29, 1). Buna ek olarak lambanın tasarımında yedi metal daha yer alıyor.

Pirinç. 29.
İmalatında çeşitli metallerin kullanıldığı lambalar: 1 - akkor lamba; 2 - halojen lamba; 3 - floresan lamba; 4 - LED lamba

Şu anda Rusya Federasyonu'nda, daha önce Avrupa Birliği ve Amerika Birleşik Devletleri'nde olduğu gibi, geleneksel akkor lambaların halojen, floresan ve LED gibi daha ekonomik ve dayanıklı modern lambalarla değiştirilmesine eyalet düzeyinde bir karar verilmiştir. Bir halojen lamba (Şekil 29, 2), halojen buharı (brom veya iyot) ilavesiyle inert gazlarla doldurulmuş, tungsten filamentli aynı akkor lambadır. Floresan (Şekil 29, 3), size tanıdık gelen ancak önemli bir dezavantajı olan floresan lambalardır - cıva içerirler ve bu nedenle özel toplama noktalarında özel imha kuralları gerektirirler. LED lambalar (Şekil 29, 4) en ekonomik ve en dayanıklı olanıdır (100 bin saate kadar çalışma ömrü), ancak aynı zamanda şu ana kadar lambaların en pahalısıdır.

Pirinç. otuz.
Metaller geleneksel olarak iki gruba ayrılır: demir (a - dökme demir; b - çelik); renkli (c - bakır; d - alüminyum)

Teknolojide, bildiğiniz gibi, metaller demir (demir ve alaşımları) ve demir dışı (diğerleri, bir sonraki paragrafta daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır) olarak ikiye ayrılır (Şekil 30). Altın, gümüş, platin ve diğer bazı metaller değerli metaller olarak sınıflandırılır (Şekil 31).

Pirinç. 31.
Değerli metaller: altın (1, 2); platin (3); gümüş (4, 5);

Yeni kelimeler ve kavramlar

Plastik.
Elektriksel iletkenlik ve termal iletkenlik.
Metalik parlaklık.
Metallerin sertliği.
Metallerin yoğunluğu.
Hafif ve ağır metaller.
Demirli ve demirsiz metaller.
Değerli metaller.

Bağımsız çalışma için görevler

En kolay eriyen metali adlandırın.
Teknolojide metallerin hangi fiziksel özellikleri kullanılıyor?
Fotoelektrik etki, yani metallerin ışık ışınlarının etkisi altında elektron yayma özelliği, sezyum gibi alkali metallerin karakteristiğidir. Neden? Bu özellik nerede kullanılıyor?
Akkor lambalarda kullanımının altında tungstenin hangi fiziksel özellikleri yatmaktadır?
Mecazi edebi ifadelerin altında metallerin hangi özellikleri yatıyor: "gümüş don", "altın şafak", "kurşun bulutlar"?

Amaç: Metallerin özel fiziksel özelliklerinin nedenini ortaya çıkarmak.
Görevler:
1. Metallerin fiziksel özelliklerini göz önünde bulundurun;
2. Metallerin fiziksel özelliklerini ayırt etme yeteneğini geliştirmek; özellikleri tanımlayın;
3. Kolektivizmi, dikkati ve doğruluğu teşvik edin.
Ekipman: PSHE, görsel materyal “Metaller”
Ders türü: yeni materyal öğrenme
Yöntemler: sözlü, görsel
Çalışma biçimleri: bireysel, kolektif
Dersler sırasında
Zamanı organize etmek
Selamlama, sınıfın derse hazır olup olmadığını kontrol etme, psikolojik ruh hali.
Ödev anketi
Ön anket
1. “Metal” kelimesi ne anlama geliyor?
2. PSHE'de toplam kaç metal vardır? Nerede bulunuyorsun?
3. Ana ve küçük alt grupların elementlerinin atomlarındaki dış elektron katmanında kaç elektron vardır? Neden?
4. Metal atomları birbirine nasıl bağlanır?
2. Kimyasal dikte
BaCO3, CaO, LiOH, HNO3, SO3, CrO, Fe2O3, NaCl, Al(OH)3, HCl, CaCO3, KNO3
Yeni materyalin sunumu
Büyük Rus bilim adamı M.V. Lomonosov metaller hakkında şunları söyledi: "Metal, ateşte eritilebilen ve soğuk dövülebilen sağlam, opak ve hafif bir gövdedir."
1. Metalik parlaklık, metallerin dış elektron sayısına göre belirlenen optik bir özelliğidir. Bu özellik insanlar tarafından her zaman değer görmüş ve hatta canlı sanatsal görüntülerin yaratılmasına katkıda bulunmuştur. Bu özellik sadece kristallerde görülür, toz halindeki metallerin parlaklığı yoktur. Tüm metaller parlak, opak ve genellikle gri renktedir çünkü kristallerinin etrafındaki boşluk elektron gazıyla doludur. Elektronlar ışığı emdiklerinde salınmaya başlarlar ve insan gözünün algılayabileceği radyasyon dalgaları yaymaya başlarlar. Metaller aynı zamanda radyo dalgalarını da geçirmez; onları yansıtırlar. Radarın temeli budur; metal nesneleri tespit etmek.
2. Elektriksel ve termal iletkenlik. Elektrik iletkenliği serbestçe hareket eden elektronların varlığıyla belirlenir. Gümüş ve bakır en yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir, bunu altın, alüminyum ve demir takip etmektedir. Merkür en azına sahiptir.
Termal iletkenlik, kristaldeki elektronların hareketliliği ve parçacıkların titreşim hareketiyle ilgilidir. Bu olaylar sayesinde metal parçasındaki sıcaklık hızla eşitlenir. Gümüş kaşık cam bardaktan 500 kat daha hızlı ısınır.
3. Dövülebilirlik ve süneklik. Çarpma anında metaller küçük parçalara ayrılmaz, düzleşir ve şekil değiştirir; dövmeye uygundur. Bunun nedeni, bir metal kristalindeki ayrı ayrı atom ve iyon katmanlarının, metal bağı kopmadan birbirine göre hareket edebilmesidir. Elektronlar metal parçası boyunca hareket eder ve yer değiştirmiş katmanları bağlar.
Metallerin plastisitesi şu serilerde azalır: Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.
Altın en sünek metaldir: 1 g altından 2 km'ye kadar tel çekilebilir ve kibrit başı büyüklüğündeki bir numuneden 50 m2 alana sahip bir levha haddelenebilir.
4. Metallerin yoğunluğu farklıdır. ρ< 5 г/см3 – легкие (Li, Mn, Al, Ti), ρ >5 g/cm3 – ağır (Os, Cr, Zn, Sn, Mn, Fe, Pb, Au, Pt). En hafifi lityum (ρ = 0,54 g/cm3), en ağırı osmiyumdur (ρ = 22,6 g/cm3)
5. Sertlik. Metaller sert ve yumuşaktır. Alkali metaller bıçakla kesilebilir ve kesici ve delici aletler tungsten, tantal ve kromdan yapılır. Sami sert – krom.
6. Erime noktası. 10000C'nin üzerindeki sıcaklıklarda eriyen metallere refrakter (tungsten - 33900C) adı verilir ve altında eriyebilir (cıva = -390C), alkali metal sezyum insan elinde erimeye başlar (t = 290C)
Başvuru.
Metal hassastır.
Metal güçtür
Hız, yükseklik,
Parıltı ve güzellik.
Metal hemen eve girmedi,
Hemen kaşık ya da çatal kullanmadım.
Hemen kupa haline gelmedi
Ve bir fabrika oyuncağı.
Metalin yolu uzundu:
Jeolog birinci oldu.
İçinde maden bulunan bir dağ buldu.
Ve madenciler oraya geldi.
Ve sürücü kornasını çalıyor:
Cevherin fırınlara zamanında teslim edilmesi sağlanacaktır.
Ve bir metal akışı
Ateşli fırınlardan akar.
İş henüz bitmedi:
Hem tornacı hem de demirci gelecek,
Mekanik ve damgacı
Kaynakçı, freze makinesi operatörü.
Ve herkes metale emek verecek,
Böylece metal çalışmaya başlar.
Bize tellere ışık getiriyor,
Metal – patenler, bisiklet,
Metro, tramvay, çalar saat,
Ütü ve buzdolabı. E. Efimovsky.
Metaller nerelerde kullanılır? İnsanlar metallerle hangi mesleklerde çalışıyor?
Eski. 1-10 (sözlü), s.140
Eski çalışma kitabında çalışın. 186, 187, 188, s.58-59
D/z. §29, s. 137-139

Okumak faydalı olabilir: