Металдар – адам ерте заманнан бері қолданып келе жатқан материал түрі. Бұл заттардың тобы өте көп, бірақ олардың барлығында жалпы физикалық сипаттамалар бар, олар әдетте металдық қасиеттер деп аталады.
Олардың арасындағы қаттылық ортақ, бірақ шешуші емес. Ең жұмсақ металдың басқалары нақтырақ. Бұл қасиеттер олардың молекулалық деңгейде құрылымының ерекшеліктерімен анықталады.
Металдардың қасиеттері
Темір және оның қорытпалары (болат, шойын), мыс, алюминий… Бұл материалдарды пайдалану өркениет дамуының әртүрлі кезеңдерінде ғылыми-техникалық прогрестің жетістіктерін көрсетті. Бұл металдардың әрқайсысының бірегей практикалық құндылық беретін сипаттамалары бар. Олар үшін ортақ қасиеттер жоғары жылу және электр өткізгіштік, пластикалық - деформация кезінде тұтастықты сақтау қабілеті, металл жылтырлығы.
Темір сауыт пен ең жұмсақ металды кесетін дамаск жүзінің ішкі құрылымы ұқсас. Ол кристалдық торға негізделген, оның түйіндерінде атомдары бароң және бейтарап заряд, олардың арасында «электрондық газ» - ядромен байланыстың әлсіреуі салдарынан атомдардың сыртқы қабықтарын тастап кеткен бөлшектер. Кристалл торының түйіндерінде орналасқан оң иондар арасындағы ерекше металлдық байланыс «электрондық газда» пайда болатын тартымды күштердің арқасында жүзеге асады. Металдың қаттылығы, тығыздығы, балқу температурасы осы «газдың» концентрациясына байланысты.
Бағалау критерийлері
Бағалау критерийлері келісіліп, жұмсақтық ұғымының өзі анықталмайынша, қай металл ең жұмсақ деген сұраққа жауап әрқашан талқылау тақырыбы болады. Материалдың бұл сипаттамасы туралы пікір әртүрлі салалардағы мамандар үшін әртүрлі болады. Металлург жұмсақтықты иілгіштіктің жоғарылауы, абразивті материалдардан деформацияны қабылдау үрдісі және т.б. деп түсінуі мүмкін.
Материалшылар үшін заттардың әртүрлі сипаттамаларын объективті түрде салыстыра білу маңызды. Жұмсақтық жалпы қабылданған бағалау критерийлеріне де ие болуы керек. Әлемдегі ең жұмсақ металл оның «рекордтық» сипаттамаларын дәлелдейтін жалпы танылған көрсеткіштерге ие болуы керек. Әртүрлі материалдардың жұмсақтығын өлшеуге бағытталған бірнеше әдістер бар.
Өлшеу әдістері
Қаттылықты өлшеуге арналған сертификатталған әдістердің көпшілігі индентер деп аталатын қатты дененің дәлдігі бар құралдармен өлшенетін сыналатын материалға жанасу әрекетіне негізделген. Инденттердің түріне және өлшеу әдістеріне байланысты бірнеше негізгілері барәдістер:
- Бринелл әдісі. Зерттелетін заттың бетіне басқанда металл шар қалдыратын іздің диаметрі анықталады.
- Роквелл әдісі. Шардың немесе алмас конустың бетіндегі шегініс тереңдігі өлшенеді.
- Викерс әдісі. Алмаз тетраэдрлік пирамида қалдырған іздің ауданы анықталды.
- Жағаның қаттылығы. Өте қатты және өте жұмсақ материалдарға арналған таразылар бар - арнайы иненің батыру тереңдігі немесе арнайы соққының бетінен көтерілу биіктігі өлшенеді.
Мох қаттылық шкаласы
Минералдар мен металдардың салыстырмалы қаттылығын анықтауға арналған бұл шкала 19 ғасырдың басында неміс Фридрих Мооспен ұсынылған. Ол тырнау әдісіне негізделген, мұнда қаттырақ үлгі жұмсақта із қалдырады және қай металдың ең жұмсақ екенін анықтауға өте ыңғайлы. Шартты қаттылық көрсеткіші берілген 10 эталондық минералға қатысты сыналатын зат үшін шкаладағы орын және цифрлық көрсеткіш анықталады. Ең жұмсақ анықтамалық минерал тальк болып табылады. Оның Mohs қаттылығы 1, ал ең қаттысы гауһар 10.
Қаттылықты Mohs шкаласы бойынша бағалау «жұмсақ – қаттырақ» принципіне негізделген. Нақты қанша рет, мысалы, Мох шкаласы бойынша индексі 2,75 болатын алюминийдің вольфрамға (6,0) қарағанда жұмсақ екенін басқа әдістерге негізделген өлшеу нәтижелерімен ғана анықтауға болады. Бірақ периодтық жүйедегі ең жұмсақ металды анықтау үшін осы кесте жеткілікті.
Ең жұмсақ сілтілі металдар
Мох минералогиялық шкаласы бойынша ең жұмсақ сілтілік металдарға жататын заттар екенін көруге болады. Тіпті көбіне термометрдегі сұйықтықтан таныс сынаптың қаттылық индексі 1,5. Одан жұмсақ физикалық, механикалық және химиялық қасиеттері ұқсас бірнеше заттар: литий (Мохс шкаласы бойынша 0,6), натрий (0,5), калий. (0, 4), рубидий (0, 3). Ең жұмсақ металл - цезий, оның Мох қаттылық шкаласы 0,2.
Сілтілік металдардың физикалық және химиялық қасиеттері олардың электрондық конфигурациясы арқылы анықталады. Ол инертті газдардың құрылымынан аз ғана ерекшеленеді. Сыртқы энергетикалық деңгейде орналасқан электрон жоғары химиялық белсенділікті анықтайтын қозғалғыштыққа ие. Ең жұмсақ металдар ерекше құбылмалылығымен сипатталады, оларды өндіру қиын және өзгеріссіз сақталады. Олар ауамен, сумен және оттегімен күшті химиялық әрекеттеседі.
тармақ №55
«Цезий» атауы латынның caesius – «аспан көк» сөзінен шыққан: өте ыстық зат шығаратын спектрде инфрақызыл диапазонда екі ашық көк жолақ көрінеді. Таза түрінде ол жарықты жақсы көрсетеді, ашық алтынға ұқсайды және күміс-сары түсті. Цезий - әлемдегі ең жұмсақ металл, Бринелл қаттылық индексі 0,15 MN/m2 (0,015 кгс/см2). Балқу температурасы: +28,5°C, сондықтан қалыпты жағдайда бөлме температурасында цезий жартылай сұйық күйде болады.
Бұл сирекқымбат және өте реактивті металл. Электроникада, радиотехникада және жоғары технологиялық химия өнеркәсібінде цезий және оның негізіндегі қорытпалар көбірек қолданылуда және оған қажеттілік үнемі өсіп келеді. Оның химиялық белсенділігі, электр өткізгіштігі жоғары қосылыстар түзу қабілеті сұранысқа ие. Цезий арнайы оптикалық құрылғыларды, бірегей қасиеттері бар шамдарды және басқа да жоғары технологиялық өнімдерді өндірудегі маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Сонымен қатар, жұмсақтық оның ең көп сұранысқа ие сапасы емес.
