Физические свойства металлов

Физические свойства металлов — совокупность характеристик (металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, пластичность), обусловленных особенностями строения их кристаллической решётки и наличием свободных электронов.

Электронную теорию электропроводности металлов разработал Пауль Друде в 1900 году. Проводимость обеспечивается свободными электронами и снижается при повышении температуры, наличии примесей и механической обработке; лучшими проводниками считаются серебро, медь и алюминий.

Теплопроводность металлов обусловлена подвижностью свободных электронов, которые переносят тепловую энергию. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро, медь и алюминий; на неё влияют температура, чистота металла, механическая обработка и давление.

Ковкостью называют способность металла деформироваться без разрушения и сохранять форму после снятия нагрузки. К высокопластичным металлам относятся золото, медь, серебро и алюминий; к низкопластичным относят чугун и сплавы вольфрама и никеля.

Пластичность зависит от температуры, наличия примесей, химического состава и скорости деформации.

Температура плавления металлов зависит от прочности связи между атомами. Вольфрам плавится при 3422 °C, а цезий, галлий и ртуть — при 28,6 °C, 29,76 °C и −38,87 °C соответственно.

Среди всех металлов ртуть — единственный, остающийся жидким при комнатной температуре; висмут и марганец отличаются высокой хрупкостью; вольфрам является самым тугоплавким металлом.

Физи́ческие сво́йства мета́ллов — совокупность характеристик, которыми обладают металлы. Они обусловлены строением кристаллической решётки. В обычных условиях являются твёрдыми телами кристаллического строения^[1].

Чистые металлы хорошо отражают световые волны, поэтому большинство из них обладают характерным металлическим блеском. Обычно это блеск серебристого или желтоватого оттенка.

Например, золото обладает жёлтым блеском, серебро — серебристым^[2].

Электронная теория электропроводности металлов разработана немецким физиком Паулем Друде в 1900 году.

Металлы обладают высокой электропроводностью, то есть способностью проводить электрический ток. Это происходит благодаря свободным электронам, которые упорядоченно двигаются при приложении электрического тока (под действием внешнего электрического поля). Соответственно, чем больше таких электронов, тем выше его электропроводность^[3].

На электропроводность металлов влияют:

температура (с повышением температуры электропроводность уменьшается);
примеси (наличие примесей снижают электропроводность);
механическая обработка.

Самыми хорошими проводниками электричества являются:

серебро (обладает наибольшей электропроводностью, но из-за высокой стоимости используется редко);
медь (широко используется благодаря невысокой стоимости);
алюминий (широко используется в линиях электропередач).

Высокая теплопроводность металлов так же как электропроводность зависит от подвижности свободных электронов внутри кристаллической решётки. Тем самым осуществляется перенос тепловой энергии.

Высокой теплопроводностью обладают серебро, медь и алюминий.

На теплопроводность металлов влияют:

температура;
чистота металла, то есть наличие примесей;
механическая обработка;
давление.

Ковкостью или пластичностью металлов называется способность деформироваться под внешним воздействием без разрушения и сохранять форму после снятия нагрузки. Благодаря способности атомов смещаться друг относительно друга и не разрываться за счёт удерживания электронным облаком. Свойство пластичности позволяет подвергать металлы ковке, прокатке и вытяжению^[4].

По пластичности металлы бывают:

высокопластичные (золото, медь, серебро, алюминий);
низкопластичные (чугун, сплавы вольфрама и никеля)^[5].

На пластичность металлов влияют:

температура;
наличие примесей и химический состав;
скорость деформации.

Плотность — характеристика, показывающая отношение массы металла к его объёму. Большинство металлов обладают высокой плотностью. Этому способствует плотная упаковка атомов в кристаллической решётке.

Благодаря высокой прочности связи для большинства металлов характеры высокие температуры плавления. Например, температура плавления вольфрама составляет 3422 °C. Однако цезий, галлий и ртуть плавятся при низких температурах: 28,6 °C, 29,76 °C и −38,87 °C соответственно.

Ртуть.

Является единственным жидким металлом при комнатной температуре.

Висмут, марганец.

Отличаются высокой хрупкостью.

Вольфрам.

Является самым тугоплавким металлом.

↑ Зайцев Б. Е. Общие физические и химические свойства металлов. — М.,: Издательство Университета дружбы народов, 1987. — 60 с.
↑ Потехин Б. А. Металловедение. — Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2019. — 99 с. — ISBN 978-5-94984-707-7.
↑ Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.,: Металлургия, 1980.
↑ Бернштейн М. Л. Механические свойства металлов. — М.,: Металлургия, 1979.
↑ Штремель М. А. Прочность сплавов. — М.,: МИСИС, 1998.

Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».

[1] Зайцев Б. Е. Общие физические и химические свойства металлов. — М.,: Издательство Университета дружбы народов, 1987. — 60 с.

[2] Потехин Б. А. Металловедение. — Екатеринбург: Уральский государственный лесотехнический университет, 2019. — 99 с. — ISBN 978-5-94984-707-7.

[3] Лившиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. — М.,: Металлургия, 1980.

[4] Бернштейн М. Л. Механические свойства металлов. — М.,: Металлургия, 1979.

[5] Штремель М. А. Прочность сплавов. — М.,: МИСИС, 1998.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Физические свойства металлов

Внешний вид

Электропроводность

Теплопроводность

Ковкость (пластичность)

Плотность

Температура плавления

Исключения

Примечания

Категории