名詞解釋-金屬

　　金屬是一種具有光澤（即對可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。地球上的絕大多數(shù)金屬元素是以化合態(tài)存在于自然界中的。這是因?yàn)槎鄶?shù)金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，只有極少數(shù)的金屬如金、銀等以游離態(tài)存在。金屬在自然界中廣泛存在，在生活中應(yīng)用極為普遍，是在現(xiàn)代工業(yè)中非常重要和應(yīng)用最多的一類物質(zhì)。

　　由于金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的導(dǎo)電性，常見的金屬且金屬元素在化合物中通常帶正價電，但當(dāng)溫度越高時，因?yàn)槭艿搅嗽雍说臒嵴鹗幾璧K，電阻將會變大。金屬分子之間的連結(jié)是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結(jié)，這也是金屬伸展性良好的原因。

　　在自然界中，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在，少數(shù)金屬例如金、銀、鉑、鉍以游離態(tài)存在。金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物，其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。

　　屬于金屬的物質(zhì)有金、銀、銅、鐵、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常溫下，除汞（液態(tài)）外，其他金屬都是固體。大部分的純金屬是銀白（灰）色，只有少數(shù)不是，如金為黃赤色，銅為紫紅色。金屬大多帶“钅”旁。

　　通常將具有正的溫度電阻系數(shù)的物質(zhì)定義為金屬。使用的含112金屬在元素周期表中種元素的元素周期表中，金屬元素共90種。位于“硼-砹分界線”的左下方，在s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)等5個區(qū)域都有金屬元素，過渡元素全部是金屬元素。

　　在固態(tài)金屬導(dǎo)體內(nèi)，有很多可移動的自由電子。雖然這些電子并不束縛於任何特定原子，但都束縛於金屬的晶格內(nèi)；甚至于在沒有外電場作用下，因?yàn)闊崮?，這些電子仍舊會隨機(jī)地移動。但是，在導(dǎo)體內(nèi)，平均凈電流是零。挑選導(dǎo)線內(nèi)部任意截面，在任意時間間隔內(nèi)，從截面一邊移到另一邊的電子數(shù)目，等于反方向移過截面的數(shù)目。

　　除錫、銻、鉍等少數(shù)幾種金屬的原子最外層電子數(shù)大于或等于4以外，絕大多數(shù)金屬原子的最外層電子數(shù)均小于4，主族金屬原子的外圍電子排布為ns1或ns2或ns2 np(1-4)，過渡金屬的外圍電子排布可表示為(n-1)d(1-10) ns(1-2)。主族金屬元素的原子半徑均比同周期非金屬元素（稀有氣體除外）的原子半徑大。

　　狹義的有色金屬又稱非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統(tǒng)稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大于50%)，加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。

　　中國在1958年，將鐵、鉻、錳列入黑色金屬，并將鐵、鉻、錳以外的64種金屬列入有色金屬。這64種有色金屬包括：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔、硅、硼、硒、碲、砷、釷。

　　有色合金的強(qiáng)度和硬度一般比純金屬高，電阻比純金屬大、電阻溫度系數(shù)小，具有良好的綜合機(jī)械性能。常用的有色合金有鋁合金、銅合金、鎂合金、鎳合金、錫合金、鉭合金、鈦合金、鋅合金、鉬合金、鋯合金等。

　　有色金屬中的銅是人類最早使用的金屬材料之一?，F(xiàn)代有色金屬及其合金已成為機(jī)械制造業(yè)、建筑業(yè)、電子工業(yè)、航空航天、核能利用等領(lǐng)域不可缺少的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

　　由兩種或兩種以上化學(xué)元素，且其中至少有一種是金屬元素所組成具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。由兩種元素組成的合金統(tǒng)稱為“二元合金”，由三種以上元素組成的合金通稱為“多元合金”。合金的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，決定于組成合金的組分間相互作用的特性。

　　合金的晶體由不同類的原子組成，根據(jù)組成元素的相互作用不同，具有不同的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。鎳鉻合金具有較高的電阻率和耐熱性(1000℃～1200℃)，常用作電爐絲;鋁合金單位重量的強(qiáng)度高的接近于優(yōu)質(zhì)鋼;鈹青銅具有極高的硬度和強(qiáng)度，且有較好的彈性，抗腐蝕性強(qiáng)，可焊性和切削加工性良好，常用于制造特殊軸承、彈性元件、不發(fā)生火花的工具。由于合金的機(jī)械性、物理和化學(xué)性能往往優(yōu)于純金屬，因此，工業(yè)上應(yīng)用的金屬材料幾乎都是合金。

　　黑色金屬：鐵、鉻、錳三種。

　　有色金屬：鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔、釷。

　　常見金屬：如鐵、鋁、銅、鋅等。

　　稀有金屬：如鋯、鉿、鈮、鉭等。

　　輕金屬：密度小于4500千克/立方米，如鈦、鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。

　　重金屬：密度大于4500千克/立方米，如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。

　　貴金屬：價格比一般常用金屬昂貴，地殼豐度低（又稱克拉克值(CLARKE value)，一種表示地殼中化學(xué)元素平均含量的數(shù)值），提純困難，如金、銀及鉑族金屬。

　　準(zhǔn)金屬元素：性質(zhì)價于金屬和非金屬之間，如硅、硒、碲、砷、硼等。

　　稀有金屬：包括稀有輕金屬，如鋰、銣、銫等；

　　稀有難熔金屬：如鋯、鉬、鎢等；

　　稀有分散金屬：如鎵、銦、鍺、鉈等；

　　稀土金屬：如鈧、釔、鑭系金屬；

　　放射性金屬：如鐳、鈁、釙及錒系元素中的鈾、釷等。

　　金屬分為活性金屬和鈍性金屬兩種。根據(jù)金屬活動性順序，氫前金屬稱為活性金屬，氫后金屬就是鈍性金屬。

　　鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛(氫)銅汞銀鉑金

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

　　1、氫前面的金屬能與弱氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)，置換出酸中的氫（濃硫酸、硝酸強(qiáng)氧化性強(qiáng)酸與金屬反應(yīng)不生成氫氣）。

　　如：Fe + 2HCl ═ FeCl2 + H2↑

　　2、活動性強(qiáng)的金屬能與活動性弱的金屬鹽溶液反應(yīng)。

　　3、大多數(shù)金屬能與氧氣反應(yīng)。

　　4、排在H前面的金屬，理論上講都能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在常溫下，鉀，鈣，鈉等能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)，鎂、鋁等能與熱水反應(yīng)，鐵等金屬在高溫下能與水蒸氣反應(yīng)。

　　5、金屬均無氧化性，但金屬離子有氧化性，活動性越弱的金屬形成的離子氧化性越強(qiáng)。

　　6、金屬都有還原性，活動性越弱的金屬還原性越弱。

　　金屬元素是化學(xué)元素的主體，是人們生產(chǎn)和生活的主要物質(zhì)資源。

　　鎢(W)在各種金屬元素中，鎢是最難熔化和最難揮發(fā)的金屬元素。鎢主要用于制造合金鋼;純鎢則主要用于制造燈炮中的鎢絲，也用于電子儀器、光學(xué)儀器等。

　　鉻(Cr)鉻是銀白色金屬，硬度極高，具有抗腐蝕性，用于電鍍和制造特殊鋼材。本世紀(jì)，當(dāng)人們致力于研究鉻的堅(jiān)硬性質(zhì)時，無意中發(fā)現(xiàn)了它的耐腐蝕性，從而誕生了不銹鋼?，F(xiàn)在，不銹鋼及鍍鉻制品已在醫(yī)療器械、飲具、餐具等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　錳(Mn)純凈的錳性堅(jiān)而脆，難以在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用，但錳的合金則有廣泛的用途。錳鋼既堅(jiān)硬、又堅(jiān)韌，是制造鐵軌、軸承、裝甲板的理想材料。

　　鋰(Li)鋰是最輕而比熱最大的金屬元素。鋰不僅用于制造超輕合金和鋰電池，而且是尖端技術(shù)的重要材料。鋰合金在航天工業(yè)上可大大減輕重量而降低能耗，在原子能工業(yè)上有重要作用;在冶金工業(yè)中，鋰常用作脫氧劑和脫氣劑，以消除金屬鑄件中的孔隙和氣泡。

　　鈦(Ti)鈦的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與比重的比值)在所有金屬元素中最高。鈦及鈦為主體的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，質(zhì)硬而輕，主要用于制造飛機(jī)、潛艇、耐腐蝕化工設(shè)備及各種機(jī)械零件。鈦合金在-253～ 500°C的溫度范圍內(nèi)，都可保持高強(qiáng)度，是理想的航天材料。在煉鋼中，少量的鈦還是良好的脫氧、除氮及脫硫劑。

　　地殼中含量最高的金屬元素：鋁（含量為7.73%）

　　人體中含量最高的金屬元素：鈣（含量為1.5%）

　　目前世界年產(chǎn)量最高的金屬：鐵

　　密度最小的金屬：氫(2016年1月英國科學(xué)家在愛丁堡大學(xué)首次制成金屬態(tài)氫，氫成為密度最小的金屬)

　　密度最大的金屬：鋨（22.48×103㎏/m3）

　　最硬的金屬：鉻（莫氏硬度約為9）

　　最軟的金屬：銫（莫氏硬度約0.5）

　　導(dǎo)電性最強(qiáng)的金屬：銀

　　導(dǎo)熱性最強(qiáng)的金屬：銀

　　制造新型高速飛機(jī)最重要的金屬：鈦（被科學(xué)家稱為“二十一世紀(jì)的金屬”或“未來的鋼鐵”）

　　海水中儲量最大的放射性元素：鈾（陸地鈾礦的總儲量約200萬噸，海洋里含鈾的總量高達(dá)40萬萬噸）

　　含同位素最多的元素：錫（有10種穩(wěn)定的同位素）

　　含同位素最少的元素：鈉（只有Na-23穩(wěn)定）

　　展性最強(qiáng)的金屬：金（最薄的金厚度只有1/10000mm）

　　延性最好的金屬：鉑（最細(xì)的鉑絲直徑只有1/5000mm）

　　熔點(diǎn)最高的金屬：鎢（熔點(diǎn)：3410±20℃）

　　熔點(diǎn)最低的金屬：汞（熔點(diǎn)-38.8℃）

　　熔沸點(diǎn)相差最大的元素是鎵（熔點(diǎn)30℃，沸點(diǎn)2403℃）

　　地殼中含量最少的金屬是鈁（即使是在含量最高的礦石中，每噸也只有37×10負(fù)13次方克；地殼中的含量約為1×10^-21 %）

　　光照下最易產(chǎn)生電流的金屬元素：銫（當(dāng)其表面受到光線照射時，電子便能獲得能量從表面逸出，產(chǎn)生光電流）

　　金屬性最強(qiáng)的金屬：銫

　　世界上最貴的金屬：锎（每克1千萬美元，比金貴50多萬倍）

　　世界上最便宜的金屬：鐵

　　最易應(yīng)用的超導(dǎo)元素：鈮（把它冷卻到-263.9℃的超低溫時，會變成一個幾乎沒有電阻的超導(dǎo)體）

　　最能吸收氣體的金屬元素：鈀（1體積膠狀鈀能吸收氫氣1200體積）