Concetti Chiave
- I metalli sono generalmente solidi, lucenti e buoni conduttori di calore ed elettricità, con eccezioni come il mercurio che è liquido a temperatura ambiente.
- Si classificano in metalli pesanti e leggeri in base al peso specifico, influenzando gli impieghi industriali.
- La temperatura di fusione varia con la purezza, con il tungsteno che ha la temperatura più alta tra i metalli menzionati.
- Le caratteristiche meccaniche includono durezza, duttilità, malleabilità, elasticità e resistenza all'urto.
- I metalli offrono vari livelli di resistenza agli agenti atmosferici e chimici, influenzando la loro durabilità e applicazioni.
Struttura e caratteristiche
— I metalli sono elementi solidi (ad eccezione del mercurio che, a temperatura ordinaria, è liquido); più o meno lucenti (lucentezza detta appunto metallica); di colore caratteristico (generalmente bianco- grigio-azzurrino, ad eccezione del rame e dell’oro); di struttura interna particolare (cristallina, granulosa, fibrosa); buoni conduttori del calore e dell'elettricità. Possono trovarsi in natura allo stato libero o nativo (oro, argento, platino) o più comunemente combinati con materiali estranei, detti ganga, negli innumerevoli minerali metalliferi.Altre interessanti caratteristiche fìsiche dei metalli, oltre al colore, all’aspetto esteriore, alla struttura interna, sono:
— il peso specifico (cioè il loro peso raffrontato a quello di un uguale volume d’acqua; di solito 1 dm3 =1Kg di acqua), in base al quale i metalli si distinguono in pesanti (quelli con peso specifico superiore a 5: es. ferro, rame, piombo, zinco, stagno, manganese, mercurio, argento, oro, platino) e leggeri (quelli con peso specifico inferiore a 5: es. alluminio, magnesio), con impieghi industriali diversi e ben definiti;
— la temperatura di fusione (es. stagno 230°C, piombo 327°C, zinco 419°C, alluminio 660°C, argento 960°C,
oro 1070°C, rame 1084°C, ferro 1535°C, platino 1773°C, tungsteno 3400°C), che è tanto più alta quanto maggiore è la loro purezza;
— la conducibilità termica (in ordine decrescente: argento, oro, rame, alluminio, magnesio, zinco, platino, stagno, ferro, nichel, piombo);
— la conducibilità elettrica (in ordine decrescente: argento, rame, oro, alluminio, magnesio, zinco, nichel, ferro, platino, stagno, piombo, mercurio);
— il magnetismo (hanno proprietà magnetiche, sono cioè attratti dalla calamita, il ferro, il nichel, il manganese e il cobalto).
Caratteristiche meccaniche essenziali dal punto di vista tecnologico sono invece:
— la durezza, cioè la resistenza alla scalfittura, al taglio, alla limatura ed in genere a tutte le azioni abrasive (in ordine decrescente di durezza: cromo, manganese, nichel, ferro, platino, zinco, rame, alluminio, argento, oro, magnesio, stagno, piombo);
— la duttilità, cioè la proprietà di lasciarsi ridurre in fili (in ordine decrescente; platino, che si può tirare in fili del diametro di 1/1000 di mm; argento, ferro, rame, oro, alluminio, nichel, zinco, stagno, piombo);
— la malleabilità, cioè la proprietà di lasciarsi ridurre in lamine (in ordine decrescente: oro, che si può tirare in fogli dello spessore di mm 0,00008 ; argento, alluminio, rame, platino, stagno, piombo, zinco, ferro, nichel) ;
— l’elasticità, cioè la proprietà di flettersi e poi di riprendere la forma primitiva dopo avere subito una deformazione; come accade, ad esempio, alle molle (tale dote non deve essere confusa con la semplice flessibilità) ;
— la resistenza all'urto o resilienza, il cui opposto è la fragilità (i metalli duri sono di solito i più fragili) ;
— la resistenza alla trazione, cioè allo stiramento, detta anche tenacità.
Caratteristiche chimiche, altrettanto interessanti ai fini tecnologici, sono infine:
— la resistenza agli agenti atmosferici (in particolare ossigeno, anidride carbonica, idrogeno solforato, umidità), che può essere assoluta, nei metalli inalterabili (oro, platino, nichel, cromo); relativa, in quelli che si alterano solo superficialmente (zinco, stagno, piombo, alluminio); limitata, in quelli che si alterano anche in profondità (ferro, attaccato e corroso dalla ruggine: rame, deteriorato dall’ossidazione; argento, annerito dall’idrogeno solforato);
— la resistenza agli acidi (che è variabile da metallo a metallo) ed agli alcali o basi (es. : soda, potassa), che di solito è buona, tranne per lo zinco, l’alluminio,lo stagno i quali ne sono intaccati.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche fisiche principali dei metalli?
- Come si distinguono i metalli in base al peso specifico?
- Quali metalli hanno la migliore conducibilità termica ed elettrica?
- Quali sono le caratteristiche meccaniche essenziali dei metalli?
- Come si comportano i metalli rispetto agli agenti atmosferici e agli acidi?
I metalli sono solidi (eccetto il mercurio), lucenti, di colore caratteristico, con struttura interna cristallina, granulosa o fibrosa, e sono buoni conduttori di calore ed elettricità.
I metalli si distinguono in pesanti (peso specifico superiore a 5) e leggeri (peso specifico inferiore a 5), con usi industriali diversi.
L'argento ha la migliore conducibilità termica ed elettrica, seguito da oro e rame.
Le caratteristiche meccaniche includono durezza, duttilità, malleabilità, elasticità, resistenza all'urto e resistenza alla trazione.
Alcuni metalli sono inalterabili (oro, platino), altri si alterano superficialmente (zinco, stagno), mentre altri si corrodono (ferro, rame). La resistenza agli acidi varia tra i metalli.
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