金属
发布时间:2019-1-7     浏览:916

金属简介

由于金属的电子倾向脱离,因此具有良好的导电性,且金属元素在化合物中通常带正价电,但当温度越高时,因为受到了原子核的热震荡阻碍,电阻将会变大。金属分子之间的连结是金属键,因此随意更换位置都可再重新建立连结,这也是金属伸展性良好的原因。

在自然界中,绝大多数金属以化合态存在,少数金属例如金、银、以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物,其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。

属于金属的物质有金、、铜、、锰、锌等。在一大气压及25摄氏度的常温下,除汞(液态)外,其他金属都是固体。大部分的纯金属是银白(灰)色,只有少数不是,如金为黄赤色,铜为紫红色。金属大多带“钅”旁。

通常将具有正的温度电阻系数的物质定义为金属。使用的含112种元素的元素周期表中,金属元素共90种。位于“硼-砹分界线”的左下方,在s区、p区、d区、f区等5个区域都有金属元素,过渡元素全部是金属元素。

在固态金属导体内,有很多可移动的自由电子。虽然这些电子并不束缚於任何特定原子,但都束缚於金属的晶格内;甚至于在没有外电场作用下,因为热能,这些电子仍旧会随机地移动。但是,在导体内,平均净电流是零。挑选导线内部任意截面,在任意时间间隔内,从截面一边移到另一边的电子数目,等于反方向移过截面的数目。

 

金属原子结构

、锑、等少数几种金属的原子最外层电子数大于或等于4以外,绝大多数金属原子的最外层电子数均小于4,主族金属原子的外围电子排布为ns1或ns2或ns2 np(1-4),过渡金属的外围电子排布可表示为(n-1)d(1-10) ns(1-2)。主族金属元素的原子半径均比同周期非金属元素稀有气体除外)的原子半径大。

 

化学性质

金属分为活性金属和钝性金属两种。 根据金属活动性顺序,氢前金属称为活性金属,氢后金属就是钝性金属。

钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

1、氢前面的金属能与弱氧化性强酸反应,置换出酸中的氢(浓硫酸硝酸强氧化性强酸与金属反应不生成氢气)。

如:Fe + 2HCl ═ FeCl2 + H2↑

2、活动性强的金属能与活动性弱的金属盐溶液反应。

3、大多数金属能与氧气反应。

4、排在H前面的金属,理论上讲都能与水发生化学反应。在常温下,钾,钙,钠等能与水发生剧烈反应,镁、铝等能与热水反应,铁等金属在高温下能与水蒸气反应。

5、金属均无氧化性,但金属离子有氧化性,活动性越弱的金属形成的离子氧化性越强。

6、金属都有还原性,活动性越弱的金属还原性越弱。

 

部分金属用途

金属元素是化学元素的主体,是人们生产和生活的主要物质资源。

钨(W) 在各种金属元素中,钨是最难熔化和最难挥发的金属元素。钨主要用于制造合金钢;纯钨则主要用于制造灯炮中的钨丝,也用于电子仪器、光学仪器等。

铬(Cr) 铬是银白色金属,硬度极高,具有抗腐蚀性,用于电镀和制造特殊钢材。本世纪,当人们致力于研究铬的坚硬性质时,无意中发现了它的耐腐蚀性,从而诞生了不锈钢。现在,不锈钢及镀铬制品已在医疗器械、饮具、餐具等领域得到广泛应用。

锰(Mn) 纯净的锰性坚而脆,难以在生产和生活中应用,但锰的合金则有广泛的用途。锰钢既坚硬、又坚韧,是制造铁轨、轴承、装甲板的理想材料。

锂(Li) 锂是最轻而比热最大的金属元素。锂不仅用于制造超轻合金和锂电池,而且是尖端技术的重要材料。锂合金在航天工业上可大大减轻重量而降低能耗,在原子能工业上有重要作用;在冶金工业中,锂常用作脱氧剂和脱气剂,以消除金属铸件中的孔隙和气泡。

钛(Ti) 钛的比强度(强度与比重的比值)在所有金属元素中最高。钛及钛为主体的合金是新型的结构材料,质硬而轻,主要用于制造飞机、潜艇、耐腐蚀化工设备及各种机械零件。钛合金在-253~ 500°C的温度范围内,都可保持高强度,是理想的航天材料。在炼钢中,少量的钛还是良好的脱氧、除氮及脱硫剂。 

 

金属之最

地壳中含量最高的金属元素:(含量为7.73%)

人体中含量最高的金属元素:钙(含量为1.5%)

目前世界年产量最高的金属:

密度最小的金属:氢(2016年1月英国科学家在爱丁堡大学首次制成金属态氢,氢成为密度最小的金属)

密度最大的金属:(22.48×10³㎏/m³)

最硬的金属:(莫氏硬度约为9)

最软的金属:(莫氏硬度约0.5)

导电性最强的金属:

导热性最强的金属:银

制造新型高速飞机最重要的金属:钛(被科学家称为“二十一世纪的金属”或“未来的钢铁”)

海水中储量最大的放射性元素:(陆地铀矿的总储量约200万吨,海洋里含铀的总量高达40万万吨)

含同位素最多的元素:(有10种稳定的同位素)

含同位素最少的元素:钠(只有Na-23稳定)

展性最强的金属:金(最薄的金厚度只有1/10000mm)

延性最好的金属:(最细的铂丝直径只有1/5000mm)

熔点最高的金属:钨(熔点:3410±20℃)

熔点最低的金属:汞(熔点-38.8℃)

熔沸点相差最大的元素是(熔点30℃,沸点2403℃)

地壳中含量最少的金属是(即使是在含量最高的矿石中,每吨也只有37×10负13次方克;地壳中的含量约为1×10^-21 %)

光照下最易产生电流的金属元素:(当其表面受到光线照射时,电子便能获得能量从表面逸出,产生光电流)

金属性最强的金属:铯

世界上最贵的金属:锎(每克1千万美元,比金贵50多万倍)

世界上最便宜的金属:

最易应用的超导元素:(把它冷却到-263.9℃的超低温时,会变成一个几乎没有电阻的超导体)

最能吸收气体的金属元素:(1体积胶状钯能吸收氢气1200体积)