Ein Metall (von Griechisch "" - métallon, "Bergwerk, Steinbruch, Metall") ist ein Element, Zusammensetzung, oder beeinträchtigen Sie, der ein guter Leiter sowohl der Elektrizität als auch Hitze ist. Metalle sind gewöhnlich verformbar und glänzend, der ist, widerspiegeln sie den grössten Teil des Ereignis-Lichtes. In einem Metall verlieren Atome sogleich Elektronen, um positive Ionen (cations) zu bilden. Jene Ionen werden durch de-localized Elektronen umgeben, die für das Leitvermögen verantwortlich sind. Der so erzeugte Festkörper wird durch elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Ionen und der Elektronwolke gehalten, die metallische Obligationen genannt werden.

Definition

Metalle werden manchmal als eine Einordnung von positiven durch ein Meer von delocalized Elektronen umgebenen Ionen beschrieben. Metalle besetzen den Hauptteil des Periodensystems, während nichtmetallische Elemente nur auf seiner Rechte gefunden werden können. Eine diagonale Linie, die von Bor (B) zu Polonium (Po) gezogen ist, trennt die Metalle von den Nichtmetallen. Die meisten Elemente auf dieser Linie sind metalloids, manchmal genannt Halbleiter. Das ist, weil diese Elemente elektrische Eigenschaften ausstellen, die sowohl für Leiter als auch für Isolatoren üblich sind. Elemente zum dieser Abteilungslinie verlassenen niedrigeren werden Metalle genannt, während Elemente zum oberen Recht auf die Abteilungslinie Nichtmetalle genannt werden.

Eine alternative Definition von Metall bezieht sich auf die Band-Theorie. Wenn man die Energiebänder eines Materials mit verfügbaren Elektronen füllt und mit einem Spitzenband endet, teilweise hat sich dann gefüllt das Material ist ein Metall. Diese Definition öffnet die Kategorie für metallische Polymer und andere organische Metalle. Diese Kunststoffe haben häufig die charakteristische silberfarbene graue Nachdenklichkeit (Schimmer) von elementaren Metallen.

Astronomie

Im Spezialgebrauch der Astronomie und Astrophysik wird der Begriff "Metall" häufig gebraucht, um sich insgesamt auf alle Elemente außer Wasserstoff oder Helium, einschließlich Substanzen so chemisch nichtmetallisch zu beziehen, wie Neon, Fluor und Sauerstoff. Fast der ganze Wasserstoff und Helium im Weltall wurden im Urknall nucleosynthesis geschaffen, wohingegen alle "Metalle" durch nucleosynthesis in Sternen oder supernovae erzeugt wurden. Die Sonne und die Milchstraße-Milchstraße werden aus ungefähr 74 % Wasserstoff, 24-%-Helium und 2-%-"Metallen" zusammengesetzt (der Rest der Elemente; Atomnummern 3-118) durch die Masse.

Das Konzept eines Metalls im üblichen chemischen Sinn ist in Sternen als die chemischen Obligationen irrelevant, die Elemente geben, können ihre Eigenschaften nicht bei Sterntemperaturen bestehen.

Eigenschaften

Chemisch

Metalle neigen gewöhnlich dazu, cations durch den Elektronverlust zu bilden, mit Sauerstoff in der Luft reagierend, um Oxyde über sich ändernde Zeitskalen zu bilden (verrostet Eisen im Laufe Jahre, während Kalium in Sekunden brennt). Beispiele:

:4 Na + O  2 NaO (Natriumsoxyd)

:2 Ca + O  2 CaO (Kalzium-Oxyd)

:4 Al + 3 O  2 AlO (Aluminiumoxyd).

Die Übergang-Metalle (wie Eisen, Kupfer, Zink und Nickel) nehmen viel länger, um zu oxidieren. Andere, wie Palladium, Platin und Gold, reagieren mit der Atmosphäre überhaupt nicht. Einige Metalle bilden eine Barriere-Schicht von Oxyd auf ihrer Oberfläche, in die durch weitere Sauerstoff-Moleküle nicht eingedrungen werden und so ihr glänzendes Äußeres und gutes Leitvermögen viele Jahrzehnte lang (wie Aluminium, Magnesium, einige Stahle und Titan) behalten kann. Die Oxyde von Metallen, sind im Vergleich mit denjenigen von Nichtmetallen allgemein grundlegend, die acidic sind.

Die Malerei, das Eloxieren oder der Überzug von Metallen sind gute Weisen, ihre Korrosion zu verhindern. Jedoch muss ein mehr reaktives Metall in der elektrochemischen Reihe für den Überzug besonders gewählt werden, wenn der Schnitzel des Überzugs erwartet wird. Wasser und die zwei Metalle bilden eine elektrochemische Zelle, und wenn der Überzug weniger reaktiv ist als der coatee, fördert der Überzug wirklich Korrosion.

Physisch

Metalle haben im Allgemeinen hohes elektrisches Leitvermögen, das von ihrer Valenz von Ionen, Thermalleitvermögen, Schimmer und Dichte und der Fähigkeit abhängt, unter Betonung ohne das Kleben deformiert zu werden. Während es mehrere Metalle gibt, die niedrige Dichte, Härte und Schmelzpunkte haben, sind diese (das Alkali und die alkalischen Erdmetalle) äußerst reaktiv, und werden in ihrer elementaren, metallischen Form selten gestoßen. Optisch das Sprechen, Metalle sind undurchsichtig, glänzend und glänzend. Das ist, weil sichtbare lightwaves durch den Hauptteil ihrer Mikrostruktur nicht sogleich übersandt werden. Die Vielzahl von beweglichen Elektronen in jedem typischen metallischen Festkörper (Element oder Legierung) ist für die Tatsache verantwortlich, dass sie als durchsichtige Materialien nie kategorisiert werden können.

Die Mehrheit von Metallen hat höhere Dichten als die Mehrheit von Nichtmetallen. Dennoch gibt es breite Schwankung in den Dichten von Metallen; Lithium ist das am wenigsten dichte feste Element, und Osmium ist am dichtesten. Die Metalle von Gruppen I A und II A werden die leichten Metalle genannt, weil sie Ausnahmen zu dieser Generalisation sind. Die hohe Speicherdichte von den meisten Metallen ist wegen des dicht gepackten Kristallgitters der metallischen Struktur. Die Kraft von metallischen Obligationen für verschiedene Metalle erreicht ein Maximum um das Zentrum der Übergang-Metallreihe, weil jene Elemente große Beträge von delocalized Elektronen im dichten verbindlichen Typ metallische Obligationen haben. Jedoch werden andere Faktoren (wie Atomradius, Kernanklage, Zahl, orbitals, Übergreifen von Augenhöhlenenergien und Kristallform zu verpfänden), ebenso beteiligt.. Die meisten Nichteisenmetalle können oft während ihres Lebenszyklus wiederverwandt werden.

Elektrisch

Das elektrische und thermische Leitvermögen von Metallen entsteht aus der Tatsache, dass im metallischen Band die Außenelektronen der Metallatome ein Benzin von fast freien Elektronen bilden, sich als ein Elektronbenzin in einem Hintergrund der positiven durch die Ion-Kerne gebildeten Anklage bewegend. Gute mathematische Vorhersagen für das elektrische Leitvermögen, sowie der Beitrag der Elektronen zum Hitzehöchst- und Hitzeleitvermögen von Metallen können vom freien Elektronmodell berechnet werden, das die ausführliche Struktur des Ion-Gitters in die Rechnung nicht nimmt.

man die genaue Band-Struktur und Bindungsenergie eines Metalls denkt, ist es notwendig, das positive Potenzial in Betracht zu ziehen, das durch die spezifische Einordnung der Ion-Kerne verursacht ist - der in Kristallen periodisch ist. Die wichtigste Folge des periodischen Potenzials ist die Bildung einer kleinen Band-Lücke an der Grenze der Zone von Brillouin. Mathematisch kann das Potenzial der Ion-Kerne durch verschiedene Modelle, das einfachste Wesen das fast freie Elektronmodell behandelt werden.

Mechanisch

Mechanische Eigenschaften von Metallen schließen Dehnbarkeit ein, die größtenteils wegen ihrer innewohnenden Kapazität für die Plastikdeformierung ist. Die umkehrbare elastische Deformierung in Metallen kann durch das Gesetz von Hooke beschrieben werden, um Kräfte wieder herzustellen, wo die Betonung zur Beanspruchung linear proportional ist. Kräfte, die größer sind als die elastische Grenze oder Hitze, können eine dauerhafte (irreversible) Deformierung des Gegenstands verursachen, der als Plastikdeformierung oder Knetbarkeit bekannt ist. Diese irreversible Änderung in der Atomeinordnung kann vorkommen infolge:

• Die Handlung einer angewandten Kraft (oder Arbeit). Eine angewandte Kraft kann dehnbare (ziehende) Kraft, zusammenpressend (das Stoßen) Kraft sein, mähen, sich biegend oder Verdrehung (Drehung) Kräfte.
• Eine Änderung in der Temperatur (Hitze). Eine Temperaturänderung kann die Beweglichkeit der Strukturdefekte wie Korn-Grenzen, Punkt-Vakanzen, Linie betreffen und Verlagerungen schrauben, Schulden und Zwillinge sowohl in kristallenen als auch in nichtkristallenen Festkörpern aufschobernd. Die Bewegung oder Versetzung solcher beweglichen Defekte werden thermisch aktiviert, und so durch die Rate der Atomverbreitung beschränkt.

Der klebrige Fluss in der Nähe von Korn-Grenzen kann zum Beispiel inneres Gleiten verursachen, kriechen und Erschöpfung in Metallen. Es kann auch zu bedeutenden Änderungen in der Mikrostruktur wie Korn-Wachstum und lokalisiert densification wegen der Beseitigung der zwischengranulierten Durchlässigkeit beitragen. Schraube-Verlagerungen können in der Richtung auf jedes Gitter-Flugzeug gleiten, das die Verlagerung enthält, während die hauptsächliche treibende Kraft für den "Verlagerungsaufstieg" die Bewegung oder Verbreitung von Vakanzen durch ein Kristallgitter ist.

Außerdem, wie man auch denkt, trägt die Nichtrichtungsnatur des metallischen Abbindens bedeutsam zur Dehnbarkeit von den meisten metallischen Festkörpern bei. Wenn die Flugzeuge eines ionischen Bandes vorbei an einander, der resultierenden Änderung in Positionsverschiebungsionen derselben Anklage in die nächste Nähe gleiten, auf die Spaltung des Kristalls hinauslaufend; solche Verschiebung wird in verpfändeten Kristallen von covalently nicht beobachtet, wo Bruch und Kristallzersplitterung vorkommen.

Legierung

Eine Legierung ist eine Mischung von zwei oder mehr Elementen in der festen Lösung, in der der Hauptbestandteil ein Metall ist. Reinste Metalle sind entweder zu weich, spröde oder für den praktischen Gebrauch chemisch reaktiv. Das Kombinieren verschiedener Verhältnisse von Metallen als Legierung modifiziert die Eigenschaften von reinen Metallen, wünschenswerte Eigenschaften zu erzeugen. Das Ziel, Legierung zu machen, ist allgemein, sie weniger spröde, härter, widerstandsfähig gegen die Korrosion zu machen, oder eine wünschenswertere Farbe und Schimmer zu haben. Der ganzen metallischen Legierung im Gebrauch heute setzt die Legierung von Eisen (Stahl, rostfreier Stahl, beeinträchtigt Gusseisen, Werkzeug-Stahl, Stahl), das größte Verhältnis sowohl durch die Menge als auch durch den kommerziellen Wert zusammen. Mit verschiedenen Verhältnissen von Kohlenstoff beeinträchtigtes Eisen gibt niedrig, Mitte und hoher Flussstahl mit zunehmenden Kohlenstoff-Niveaus, die Dehnbarkeit und Schwierigkeit reduzieren. Die Hinzufügung von Silikon wird Wurf-Eisen erzeugen, während die Hinzufügung von Chrom, Nickel und Molybdän zu Flussstahl (mehr als 10 %) auf rostfreie Stahle hinausläuft.

Andere bedeutende metallische Legierung ist diejenigen von Aluminium, Titan, Kupfer und Magnesium. Kupferlegierung ist bekannt gewesen seit der Vorgeschichte — hat Bronze der Bronzezeit seinen Namen gegeben — und haben Sie viele Anwendungen heute am wichtigsten in der elektrischen Verdrahtung. Die Legierung der anderen drei Metalle ist relativ kürzlich entwickelt worden; wegen ihrer chemischen Reaktionsfähigkeit verlangen sie elektrolytische Förderungsprozesse. Die Legierung von Aluminium, Titan und Magnesium wird wegen ihrer hohen Verhältnisse der Kraft zum Gewicht geschätzt; Magnesium kann auch elektromagnetische Abschirmung zur Verfügung stellen. Diese Materialien sind für Situationen ideal, wo hohes Verhältnis der Kraft zum Gewicht wichtiger ist als materielle Kosten, solcher als im Weltraum und einigen Automobilanwendungen.

Legierung, die besonders für hoch anspruchsvolle Anwendungen wie Düsenantriebe entworfen ist, kann mehr als zehn Elemente enthalten.

Kategorien

Grundmetall

In der Chemie wird das Begriff-Grundmetall informell verwendet, um sich auf ein Metall zu beziehen, das oxidiert oder relativ leicht korrodiert, und veränderlich mit verdünnter Salzsäure (HCl) reagiert, um Wasserstoff zu bilden. Beispiele schließen Eisen, Nickel, Leitung und Zink ein. Kupfer wird ein Grundmetall betrachtet, weil es relativ leicht oxidiert, obwohl es mit HCl nicht reagiert. Es wird entgegen edlem Metall allgemein verwendet.

In der Alchimie war ein Grundmetall ein allgemeines und billiges Metall, im Vergleich mit Edelmetallen, hauptsächlich Gold- und silbern. Eine langfristige Absicht der Alchimisten war die Umwandlung von Grundmetallen in Edelmetalle.

In der Münzkunde haben Münzen gepflegt, ihren Wert in erster Linie vom Edelmetall-Inhalt abzuleiten. Die meisten modernen Währungen sind Gerichtsbeschluss-Währung, den Münzen erlaubend, aus Grundmetall gemacht zu werden.

Eisenmetall

Der Begriff "Eisen-" wird aus dem lateinischen Wort abgeleitet, das bedeutet, "Eisen enthaltend". Das kann reines Eisen, wie Schmiedeeisen oder eine Legierung wie Stahl einschließen. Eisenmetalle sind häufig, aber nicht exklusiv magnetisch.

Edles Metall

Edle Metalle sind Metalle, die gegen die Korrosion oder Oxydation verschieden von den meisten Grundmetallen widerstandsfähig sind. Sie neigen dazu, Edelmetalle häufig wegen der wahrgenommenen Seltenheit zu sein. Beispiele schließen Gold, Platin, Silber und Rhodium ein.

Edelmetall

Ein Edelmetall ist ein seltenes metallisches chemisches Element des hohen Wirtschaftswerts.

Chemisch sind die Edelmetalle weniger reaktiv als die meisten Elemente, haben hohen Schimmer und hohes elektrisches Leitvermögen. Historisch waren Edelmetalle als Währung wichtig, aber werden jetzt hauptsächlich als Investitions- und Industriewaren betrachtet. Gold, Silber, Platin und Palladium hat jeder einen ISO 4217 Währungscode. Die am besten bekannten Edelmetalle sind Gold- und silbern. Während beide Industrienutzen haben, sind sie für ihren Gebrauch in der Kunst, den Schmucksachen und dem Prägen besser bekannt. Andere Edelmetalle schließen die Platin-Gruppenmetalle ein: Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium und Platin, dessen Platin am weitesten getauscht ist.

Die Nachfrage nach Edelmetallen wird nicht nur durch ihren praktischen Gebrauch, sondern auch durch ihre Rolle als Investitionen und ein Laden des Werts gesteuert. Palladium war bezüglich des Sommers 2006, der auf die etwas weniger als Hälfte des Preises von Gold und Platin um zweimal mehr als das von Gold geschätzt ist. Silber ist wesentlich weniger teuer als diese Metalle, aber wird häufig als ein Edelmetall für seine Rolle im Prägen und den Schmucksachen traditionell betrachtet.

Förderung

Metalle werden häufig aus der Erde mittels des Bergwerks herausgezogen, auf Erze hinauslaufend, die relativ reiche Quellen der notwendigen Elemente sind. Erz wird durch das Untersuchen von Techniken gelegen, die von der Erforschung und Überprüfung von Ablagerungen gefolgt sind. Mineralquellen werden allgemein in Oberflächengruben geteilt, die durch die Ausgrabung mit der schweren Ausrüstung und den unterirdischen Gruben abgebaut werden.

Sobald das Erz abgebaut wird, müssen die Metalle gewöhnlich durch die chemische oder elektrolytische Verminderung herausgezogen werden. Pyrometallurgy verwendet hohe Temperaturen, um Erz in rohe Metalle umzuwandeln, während Hydrometallurgie wässrige Chemie zu demselben Zweck verwendet. Die verwendeten Methoden hängen vom Metall und ihren Verseuchungsstoffen ab.

Wenn ein Metallerz eine ionische Zusammensetzung dieses Metalls und eines Nichtmetalls ist, muss das Erz gewöhnlich smelted — geheizt mit einem abnehmenden Agenten sein — um das reine Metall herauszuziehen. Viele allgemeine Metalle, wie Eisen, sind smelted das Verwenden von Kohlenstoff als ein abnehmender Agent. Einige Metalle, wie Aluminium und Natrium, haben keinen gewerblich praktischen abnehmenden Agenten, und werden mit der Elektrolyse stattdessen herausgezogen.

Sulfid-Erze werden direkt auf das Metall nicht reduziert, aber werden in Luft geröstet, um sie zu Oxyden umzuwandeln.

Wiederverwertung von Metallen

Die Nachfrage nach Metallen wird mit dem Wirtschaftswachstum nah verbunden. Während des 20. Jahrhunderts ist die Vielfalt des Metallgebrauches in der Gesellschaft schnell gewachsen. Heute liefert die Entwicklung von Hauptnationen, wie China und Indien und Fortschritte in Technologien, jemals mehr Nachfrage Brennstoff. Das Ergebnis besteht darin, dass sich abbauende Tätigkeiten ausbreiten, und immer mehr der Metalllager in der Welt oberirdisch im Gebrauch, aber nicht unter der Erde als unbenutzte Reserven sind. Ein Beispiel ist das Lager im Gebrauch von Kupfer. Zwischen 1932 und 1999 hat sich das Kupfer im Gebrauch in den USA von 73g bis 238g pro Person erhoben.

Metalle sind also im Prinzip von Natur aus wiederverwertbar, kann immer wieder verwendet werden, diese negativen Umwelteinflüsse minimierend und Energie zur gleichen Zeit sparend. Zum Beispiel werden 95 % der Energie, die verwendet ist, um Aluminium von Bauxiterz zu machen, durch das Verwenden des wiederverwandten Materials gespart. Jedoch sind Niveaus der Metallwiederverwertung allgemein niedrig. 2010 hat die Internationale Quellentafel, die von United Nations Environment Programme (UNEP) veranstaltet ist, Berichte über Metalllager veröffentlicht, die innerhalb der Gesellschaft und ihrer Wiederverwertungsraten bestehen.

Die Berichtsautoren haben bemerkt, dass die Metalllager in der Gesellschaft als riesige Gruben oberirdisch dienen können. Jedoch haben sie gewarnt, dass die Wiederverwertungsraten von einigen seltenen Metallen, die in Anwendungen wie Mobiltelefone, Batteriesätze für hybride Autos und Kraftstoffzellen verwendet sind, so niedrig sind, dass, wenn zukünftige Wiederverwertungsraten des Endes des Lebens nicht drastisch gesteigert werden, diese kritischen Metalle nicht verfügbar für den Gebrauch in der modernen Technologie werden werden.

Metallurgie

Metallurgie ist ein Gebiet der Material-Wissenschaft, die das physische und chemische Verhalten von metallischen Elementen, ihren intermetallischen Zusammensetzungen und ihren Mischungen studiert, die Legierung genannt werden.

Anwendungen

Einige Metalle und Metalllegierungen besitzen hohe Strukturkraft pro Einheitsmasse, sie nützliche Materialien machend, um große Lasten zu tragen oder Einfluss-Schaden zu widerstehen. Metalllegierungen können konstruiert werden, um hohen Widerstand zu haben, um zu scheren, zu drehen, und Deformierung. Jedoch beschädigt derselbe Blechkanister, auch für Erschöpfung verwundbar sein, durch den wiederholten Gebrauch oder vom plötzlichen Betonungsmisserfolg, wenn eine Tragfähigkeit überschritten wird. Die Kraft und Elastizität von Metallen haben zu ihrem häufigen Gebrauch im Hochhaus und Brücke-Aufbau, sowie den meisten Fahrzeugen, vielen Geräten geführt, Werkzeuge, Pfeifen, haben Zeichen und Gleise-Spuren nichtilluminiert.

Die zwei haben meistens Strukturmetalle, Eisen und Aluminium verwendet, sind auch die reichlichsten Metalle in der Kruste der Erde.

Metalle sind gute Leiter, sie wertvoll in elektrischen Geräten machend und für einen elektrischen Strom über eine Entfernung mit wenig verlorener Energie zu tragen. Bratrost der elektrischen Leistung verlässt sich auf Metallkabel, um Elektrizität zu verteilen. Elektrische Haussysteme werden größtenteils mit der Kupferleitung für seine guten Leiten-Eigenschaften angeschlossen.

Das Thermalleitvermögen von Metall ist für Behälter nützlich, um Materialien über eine Flamme zu heizen. Metall wird auch für das Hitzebecken verwendet, um empfindliche Ausrüstung vor der Überhitzung zu schützen.

Das hohe Reflexionsvermögen von einigen Metallen ist im Aufbau von Spiegeln, einschließlich der Präzision astronomische Instrumente wichtig. Dieses letzte Eigentum kann auch metallische Schmucksachen machen, die ästhetisch appellieren.

Einige Metalle haben Gebrauch spezialisiert; radioaktive Metalle wie Uran und Plutonium werden in Kernkraftwerken verwendet, um Energie über die Atomspaltung zu erzeugen. Quecksilber ist eine Flüssigkeit bei der Raumtemperatur und wird in Schaltern verwendet, um einen Stromkreis zu vollenden, wenn es über die Schalter-Kontakte fließt. Gestalt-Speicherlegierung wird für Anwendungen wie Pfeifen, Verschlüsse und Gefäßstents verwendet.

Handel

Die Weltbank berichtet, dass China der Spitzeneinfuhrhändler von Erzen und Metallen war, die 2005 von den Vereinigten Staaten und Japan gefolgt sind.

Geschichte

Die Natur von Metallen hat Menschheit seit vielen Jahrhunderten fasziniert, weil diese Materialien Leute mit Werkzeugen von unübertroffenen Eigenschaften sowohl im Krieg als auch in ihrer Vorbereitung und Verarbeitung versorgt haben.

bekannt, besetzen Sterlinggold und Silber seit der Steinzeit. Leitung und Silber waren unten von Erzen seit dem vierten Millennium v. Chr. geschmolzen.

Siehe auch

• Amorphes Metall
• ASM international (Gesellschaft)
• Dehnbarkeit
• Elektrisches Feld, das sich filmen lässt
• Metalldiebstahl
• Metallbearbeitung
• Periodensystem (Metalle und Nichtmetalle)
• Eigenschaften und Gebrauch von Metallen
• Fester
• Drehungsübergang
• Stahl
• Strukturstahl
• Übergang-Metall