IV.5.2. Proprietăți fizice ale metalelor*

*) Extindere pentru 3 ore pe săptămână

1) Starea de agregare
Cu excepția mercurului (Hg), care este lichid, toate celelalte metale sunt solide la temperatură și presiune obișnuită.

2) Luciu metalic
Metalele prezintă luciu caracteristic în stare compactă, datorită reflexiei luminii pe suprafața lor. Sub formă de pulbere își pierd luciul, cu excepția aluminiului și magneziului.

3) Culoarea
Metalele sunt alb-argintii, cu excepția aurului (Au) care este galben și a cuprului (Cu) care este galben-roșiatic.

4) Opacitatea
Metalele sunt opace datorită electronilor mobili din benzile energetice ale acestora.

5) Punctele de topire ale metalelor variază între limite foarte largi, de la -39°C pentru mercur (Hg) și 3422°C pentru wolfram (W).

Tabel cu temperaturile de topire (T_t) ale unor metale:

6) Conductibilitate electrică și termică
Metalele sunt foarte bune conductoare de căldură și electricitate. Conductibilitatea electrică crește cu scăderea temperaturii.
Conductibilitatea electrică și termică se datorează electronilor mobili din benzile energetice ale acestora.
Metalele cu cea mai bună conductibilitate electrică și termică sunt Ag, Cu, Au, Al.

7) Densitatea
Metalele pot fi împărțite în metale ușoare, care au densitatea mai mică de 5 g/cm³, și metale grele, care au densitatea mai mare de 5 g/cm3. Mai jos sunt reprezentate densitățile celor mai uzuale metale.

Tabel cu densitățile (ρ) ale unor metale:

8) Duritatea
Metalele au durități care variază de la cele moi, care pot fi tăiate cu cuțitul (Na, K) până la cele foarte dure (Cr). Duritatea este proprietatea metalelor de a opune rezistenţă la zgâriere sau la pătrunderea unui vârf ascuţit în masa lor.
Duritatea se măsoară în scara mineralogică a lui Mohs, în care talcului i s-a atribuit duritatea 1 şi diamantului duritatea 10, celelalte minerale având durităţi intermediare. În funcţie de duritate, metalele se clasifică în metale moi (metalele alcaline, alcalino-pământoase, staniu, plumb, zinc, bismut) şi metale dure (crom, mangan, cobalt, reniu, osmiu ş.a.m.d.)

9) Plasticitatea este proprietatea metalelor şi aliajelor de a fi prelucrate fără a se fisura sau fără a se sfărâma, păstrându-şi deformaţia şi după încetarea acţiunii forţelor exterioare. Aurul este cel mai plastic metal, urmat fiind de argint, platină, magneziu, aluminiu, plumb, staniu, niobiu, tantal, hafniu, cupru. Metalele crom, titan, mangan, zinc, germaniu, osmiu, ruteniul, iridiu nu pot fi prelucrate sub presiune şi se numesc metale casante.

- Maleabilitatea este proprietatea metalelor şi a aliajelor de a putea fi prelucrate prin tragere în foi, prin operaţia numită laminare. Din aur, argint, aluminiu, platină, cupru, nichel şi tantal se pot trage foiţe cu grosimea de câţiva microni.

- Ductilitatea este proprietatea metalelor şi a aliajelor de a fi trase în fire, în operaţia numită trefilare. Cele mai ductile metale sunt aurul, argintul, platina, nichelul şi tantalul. Dintr-un gram de aur, respectiv un gram de argint se pot trage fire cu lungimea de 2000 m, respectiv 1800 m. Plumbul este un metal maleabil, dar foarte puţin ductil.

10) Tenacitatea este proprietatea metalelor de a opune rezistenţă la rupere.

11) Solubilitatea Metalele sunt insolubile în apă sau alți solvenți. În stare topită se amestecă între ele formând aliaje.

Aliaje cu importanță practică:

• Fonta este un aliaj al Fe cu C în procent de 1,7-5%, fiind folosită la confecționarea de calorifere, plite, ceaune, materie primă pentru fabricarea oțelurilor.

• Oțelul este un aliaj al Fe cu C în procent de 0,3-2% și este folosit la fabricarea caroseriilor de mașini (aliat și cu Ni), unelte inoxidabile (aliat și cu Cr), burghie, cuțite (aliat și cu W, Cr, V, Co, Mn, Si) etc.

• Alama este un aliaj al Cu cu Zn, fiind folosită la confecționarea de ventile, piulițe, inele, monedelor etc.

• Bronzul este un aliaj al Cu cu Sn, din care se confecționează statui, sârme, table, lagăre etc.

• Aliaj de lipit este un aliaj al Pb cu Sn, care este folosit în procese tehnice de lipire, frecvent sub acțiunea căldurii.

• Duraluminiul este un aliaj al Al cu procente mici de Cu, Mn și Mg, din care se confecționează avioane și automobile.

• Amalgamul este un aliaj al Hg cu diferite metale, folosit în diferite electrolize, în tehnica dentară, la extragerea aurului.