Металл: что это такое, его физические свойства, из чего состоит

Физические свойства

В условиях комнатной температуры и без применения давления все вещества обладают твердым состоянием. Но есть галлий, он уже при 30 градусах тепла начинает деформироваться, тает в руках. Можно отметить характеристики:

• Высокая пластичность. Хрупкие только марганец, олово и цинк.
• Могут быть легкие и тяжелые. Сравни алюминий с осмием.
• Температура плавления очень большая. Есть и исключения, например, ртуть, именно по этой причине ее используют в классических термометрах.
• Цвет – серый, серебристый, голубоватый. Редкими являются цветные изделия, например, желтые или красные.
• Увеличенная проводимость тепла и электричества, особенно у меди, поэтому имеют популярность медные провода.

Железо сталь и прочие металлы

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок.

Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода.

Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом. Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах.

Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля.

Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак.

Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода.

Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо.

После очистки в стали остается не более 0.04% углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую
конвертером.
В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см.

статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества. Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис.

слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла.

Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов.

Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Классификация и виды металлов

Есть чистые, однокомпонентные структуры и сплавы. Самым классическим примером можно назвать различные виды стали. Они различаются по ГОСТу в соответствии с добавлением легирующих добавок. Чем больше содержание углерода, тем крепче материал. Также есть общепринятое разграничение, ниже представим подтипы.

Черные

Их добывают из металлической руды. В производстве они занимают 90% от всего сырья. Обычно это чугуны и стали. Для изменения характеристик добавляют большее или меньшее количество углерода и легирующие добавки: медь, кремний, хром, никель. Одним из очень популярных подвидов является нержавейка, которая отличается своим блеском поверхности и уникальными свойствами – легкостью, высокой прочностью и устойчивостью к влажности, температурным перепадам.

Что относится к цветным металлам

Второе название – нежелезные, то есть сплавы не содержат в себе железа, а состоят из более дорогостоящих материалов. Вещества имеют различный цвет, отличаются уникальными качествами:

• долговечность;
• длительное сохранение свойств;
• образование оксидной пленки, которая препятствует коррозии.

Благодаря этому, определенные разновидности можно использовать в медицине, ювелирном деле, химической промышленности, при изготовлении электрических проводов. К цветмету относится алюминий, цинк, олово, свинец, никель, хром, серебро, золото и другие.

Медь и ее сплавы являются популярными металлами

Медная руда была обработана человеком одна из первой, потому что она подвергается холодному методу ковки и штамповки. Податливость привела к востребованности повсеместно. Кислород в составе приводит к красному отливу. Но уменьшение валентности в различных соединениях приведет к желтому, зеленому, синему цвету. Привлекательным качеством считается отличная теплопроводность – на втором месте после серебра, поэтому она применяется для проводов. Соединения могут быть:

• твердыми – в сочетании с железом, мышьяком, цинком, фосфором;
• с плохой растворимостью с висмутом, свинцом;
• хрупкими – с серой или кислородом.

К металлам относятся алюминий и сплавы

Al открыт в 1825 году и отличается легкостью и простотой в металлообработке. Производится из бокситов, при этом запасы этой горной породы практически неиссякаемы. Далее элемент соединяют в различных пропорциях с медью, марганцем, магнием, цинком, кремнием. Реже с титаном, литием, бериллием. Особенности в зависимости от добавок:

• хорошая свариваемость;
• устойчивость к коррозии;
• высокая усталостная прочность;
• пластичность.

Его применяют для изготовления ювелирных изделий, столовых приборов, а также для стекловарения, в пищевой и военной промышленности, для создания ракет и для производства водорода и тепла в алюмоэнергетике.

Все о металлах магний, титан и их сплавах

Mg – самое легкое вещество из этой группы. Не обладает прочностью, но есть достоинства, например, пластичность, химическая активность. Благодаря высокой конструкционной способности его добавляют в составы, чтобы увеличивать свариваемость, простоту металлообработки режущим ножом. Необходимо учитывать, что магний очень восприимчив к ржавлению. Титан имеет похожие качества – легкость, пластичность, серебристый цвет. Но антикоррозийная пленка появляется при первом соприкосновении с кислородом. Отличительные особенности – низкая теплопроводность, электропроводность, отсутствие магнитизма. Металл, содержащий титан, – это вещество, используемое для авиационной, химической, судостроительной промышленности.

Антифрикционные сплавы

Характерная особенность этой группы – удобство применения при механических воздействиях. Они практически не создают трения, а также снижают его у других композитов. Очень часто они выступают в качестве твердой смазки для узлов, например, для подшипников. В составе обычно бывает фторопласт, латунь, бронза, железографит и баббит.

Мягкие

Это те, у которых ослаблены металлические связи. По этой причине они имеют более низкую температуру плавления и кипения, просто деформируются. Иногда можно одним нажатием пальца сделать вмятину, ногтем оставить царапину К ним относятся: медь, серебро, золото, бронза, свинец, алюминий, цезий, натрий, калий, рубидий и другие. Одним из наиболее мягких является ртуть, она находится в природе в жидком состоянии.

Что значит твердый металл

В природе такая руда встречается крайне редко. Порода находится у упавших метеоритов. Один из наиболее популярных – хром. Он тугоплавкий и легко поддается металлообработке. Еще один элемент – вольфрам. Он очень плохо плавится, но при правильной обработке используется в осветительных приборах благодаря устойчивости к теплу и гибкости.

Металлические материалы в энергетике

Мы бы не имели такую развитую электросеть и массу приборов, потребляющих электричество, если бы ряд веществ не отличались наличием свободных электронов, положительных ионов и высокой проводимостью. Провода делают из свинца, меди и алюминия. Отлично бы подошло серебро, но его редкость влияет на стоимость, поэтому редко используется.

Особенности черных вторичных металлов

Это отходы, которые образуются в результате одного из этапа металлообработки – ковки, резки. Это могут быть обрезки или стружки. Они отправляются в сталеплавильные печи, но перед этим должны пройти проверки по ГОСТу. Лом называют чермет, его различают на стальной и чугунный по цене. Его использование очень востребовано вместо обработки руды.

Щелочноземельные сплавы

Это твердые вещества, которые имеют высокую химическую активность. В чистом виде встречаются очень редко, зато применяются в соединениях. Их значение нельзя переоценить с точки зрения анатомии человека и животного. Магний и кальций – необходимые микроэлементы.

Понятие щелочной металл

Они способны растворяться в воде, образуя щелочь. Из-за своей повышенной химической активности (вступление в реакцию происходит с бурным действием, воспламенением, выделением газа, дыма) в природе почти не встречается. Ведь на внешнем уровне всего один электрон, который легко отдается любому веществу. Гидроксиды очень важны в промышленности.

Общая характеристика материалов из d- и f-семейств

Это переходные элементы, которые могут являться как окислителями, так и восстановителями. Свойства зависят от среды, в которой они находятся. Но есть и общие:

• на внешнем уровне много электронов;
• несколько степеней окисления;
• увеличенная валентность;
• прочность;
• тягучесть;
• ковкость.

Из чего состоят побочные подгруппы металлов системы Менделеева

По сути это разновидности предыдущей категории – переходные элементы. Это линейка от скандия до цинка. Они часто выплавляются и обладают фактически такими же характеристиками, как и вышеперечисленные материалы из d- и f-семейств.

Существуют ли абсолютно чистые металлы — Справочник металлиста

Материал из Dwarf Fortress Wiki
Полезная производственная схема получения различных металлов и сплавов из руды.

Металл

— это материал, получаемый при переплавке руды в плавильне, что превращает эту руду в слитки чистого металла (один особый металл переплавляется в пластины взамен слитков).

Некоторые металлы можно комбинировать с другими для получения сплавов

с лучшими характеристиками или большей ценностью.

Металлы используются дварфами для ковки оружия, доспехов, мебели и поделок в кузнице.

Переплавка руды в слитки повышает базовую ценность с 3 до 5. Базовая ценность умножается на ценность материала для получения итоговой ценности слитка.

Сплавы[править]

В Dwarf Fortress существует 11 чистых металлов (плюс двенадцатый особый металл). Комбинирование их слитков или исходных руд дополнительно даёт ещё 14 видов сплавов.

Некоторые сплавы ценнее своих начальных компонентов, некоторые изготавливаются специально для повышения характеристик будущего оружия или доспехов, хотя многие сплавы не приносят ни увеличения характеристик, ни повышения уровня богатства (изменения ценности сплавов приводятся в соответствующей колонке в таблице ниже).

Основные причины использования сплавов:

• увеличение боевых характеристик оружия и брони;
• увеличение ценности и экономия редких компонентов (например, использование серебросодержащей руды вместо чистого серебра);
• получение материалов другого цвета (например, rose gold имеет пурпурный оттенок) для мебели, отделки комнат, обозначения рычагов или создания мозаик на полу.
• экономия топлива, например, при выплавке бронзы: за один шаг производства в плавильне тратится единица топлива, а на выходе получается число слитков по количеству использованных компонентов.

Количество слитков нового сплава всегда равно количеству использованных слитков компонентов; в то же время, при выплавке металла из каждой единицы руды получается по четыре слитка.

Полную цепочку производства можно посмотреть в статье о плавлении.

Чистые металлы[править]

Название металлаЦветтайлаИспользуемая руда или реакцияПлотностьТочка плавленияЦенностьматериалаИзменение ценностиПримечания

Особые металлы[править]

Название металлаЦветтайлаИспользуемая руда или реакцияПлотностьТочка плавленияЦенностьматериалаИзменение ценностиПримечания

Как отличить медь от других металлов

У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно.

Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом.

Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.

Коротко об элементе №29

Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.

Главное отличие меди от других металлов – окраска

. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.

Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях

с высокой долей вероятности.

Определение по цвету

Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.

В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.

Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.

Определение магнитом

Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие.

Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%.

Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).

Определение по реакции на пламя

Еще один способ распознать медь – раскалить образец на открытом огне (газовая плита, зажигалка или обычная спичка). Медная проволока при накаливании сначала потеряет блеск, а затем окрасится в черно-бурый цвет, покрывшись оксидом. Этим способом можно отсечь и композитные материалы, которые при накаливании начинают дымить с образованием газа с резким запахом.

Определение посредством химических экспериментов

Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.

Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.

Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).

Как различить медь и сплавы на ее основе?

В промышленности широко распространены медные сплавы.

За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок).

Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).

Сравнение свойств

Вторая часть элементов в периодической системой отличается многообразием характеристик, поэтому почти невозможно привести полную сводную таблицу. Мы предлагаем таблицу, на которой представлено 4 отличительные черты:

Мы рассказали про металл, что это за материал, как он используется. Если вам нужны станки по металлообработке, закажите их в . У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные станки, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами. Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с менеджерами, мы с радостью поможем в выборе оборудования.

Употребление слова МЕТАЛЛ

Начнем с существительного. Слово МЕТАЛЛ – с двумя ЛЛ – это существительное второго склонения. И означает оно несколько веществ из химической таблицы Менделеева, объединенных сходными свойствами: блеском, плавкостью, электропроводимостью и так далее.

Происходит слово МЕТАЛЛ, согласно словарю Фасмера, из древнегреческого μέταλλον (читается «металлон»), что в буквальном смысле означает «рудник, шахта». В свою очередь, это слово заимствовали римляне, и оно превратилось в латинское metallum. Следом в очереди – французы, называвшие его métal, потом – немцы (Меtаll). А уже Петр I принес это слово в Россию, где оно трансформировалось в привычный нам МЕТАЛЛ.

Все производные от этого существительного слова также имеют корень «-металл-» и пишутся с двумя ЛЛ, независимо от того, к какой части речи принадлежат:

Металлург (сущ.), металлический (прил.), металлолом (сущ.)

Пожалуй, единственный случай, когда это слово имеет лексическое значение химического элемента, но пишется с одной Л – это музыкальный жанр «хеви-метал»: одно из ответвлений «тяжелого» рока. Но и то одна Л обусловлена тем, что «хеви-метал» происходит от английского написания слова: «metal», сохранившимся в русской транслитерации.

Примеры предложений

• Металлические поверхности сильно нагреваются на солнце.
• В городе шумно отпраздновали День металлурга.
• Два раза в год все старшие классы отправлялись на сбор металлолома.
• — Металл металлу рознь, — заявил дед. – Одни притягивают магниты, другие нет.
• — Как надоел ваш хеви-метал! – вздохнула тетя Лена.
• Груда неиспользованного металла росла и грозила заползти в сарай.
• Металлический блеск ткани создавал ощущение холода и заставлял ежиться.

Свойства

Свойства элемента известны ученым давно. По сравнению с другими щелочными металлами он имеют ряд уникальных особенностей, по которым определяются основные сферы применения этого вещества.

Химические

Свойства:

• молярная масса — 6,941;
• валентность — 1;
• электроотрицательность — 1;
• атомный номер — 3;
• ковалентный радиус — 1,23 А;
• теплоемкость — 3,307 кДж/(кг·°С).

Литий проявляет стабильность находясь на воздухе. Из группы щелочных металлов он наименее активный. Про взаимодействии с сухим воздухом и кислородом практические не реагирует (при условии соблюдения комнатной температуры).

Взаимодействие лития с водой проходит относительно спокойно. При контакте с водой он начинает образовывать щелочь, выделять кислород. Металл плавает на поверхности жидкости, быстро растворяясь и издавая характерное шипение.

При влажном воздухе металл вступает в реакции с газами, которые содержатся в нем (особенно с азотом). Оксидная пленка покрывает поверхности лития при нагревании до 100–300°C. Пленка защищает металл от окислительных процессов.

При реакции с серой образуется сульфид (при условии нагревания до 130°C). С кремнием вступает в реакцию при нагревании до 700°C. Растворяется в жидком аммиаке, образуя раствор синего цвета.

Литий нельзя хранить в керосиновой жидкости. Из-за малой плотности материал всплывет на поверхность. Для хранения подойдет минеральное масло, газолин, парафин. Емкость лучше выбирать из жести. Она должна герметично закрываться.

Сера

Физические

Свойства:

1. Плотность — 539 кг/м3 (при условии, что температура окружающей среды не превышает 20°C).
2. Теплопроводность — 70,8 Вт/(м•К).
3. Электрическое сопротивление — 9,29•10-8.
4. Линейное расширение — 5,6•10-5 К-1.
5. Температура плавления — 180,5°C.
6. Предел прочности на растяжение — 116 Мпа.
7. Температура кипения — 1340°C.

Показатель относительного удлинения — 70%.

Литий — мягкий, пластичный металл. Проще всего обрабатывается с помощью прокатки, прессования.

Химические свойства и методы получения

В длин­ной фор­ме пе­рио­дич. сис­те­мы хи­мич. эле­мен­тов гра­ни­ца ме­ж­ду эле­мен­та­ми-М. и эле­мен­та­ми-не­ме­тал­ла­ми про­во­дит­ся по диа­го­на­ли от B до At: М. рас­по­ло­же­ны сле­ва от этой ли­нии (к М. от­но­сят­ся ок. 90 из­вест­ных хи­мич. эле­мен­тов, точ­нее – все эле­мен­ты за ис­клю­че­ни­ем $\ce{H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te,}$ га­ло­ге­нов и бла­го­род­ных га­зов). По строе­нию ато­ма М. под­раз­де­ля­ют­ся на не­пе­ре­ход­ные и пе­ре­ход­ные; сре­ди не­пе­ре­ход­ных М. вы­де­ля­ют ще­лоч­ные и щё­лоч­но­зе­мель­ные, сре­ди пе­ре­ход­ных – $d$- и $f$-М., а так­же ред­ко­зе­мель­ные, пла­ти­но­вые, транс­ура­но­вые и др. М. (см. в ст. Хи­ми­че­ские эле­мен­ты).

Для ато­мов М. ха­рак­тер­ны бо­лее низ­кие зна­че­ния энер­гии ио­ни­за­ции, чем для ато­мов не­ме­тал­лов. В из­ме­не­нии зна­че­ний энер­гии ио­ни­за­ции ато­мов М. при уве­ли­че­нии их по­ряд­ко­во­го но­ме­ра яв­но вы­ра­же­на пе­рио­дич­ность: в об­щем, при уве­ли­че­нии по­ряд­ко­во­го но­ме­ра в пре­де­лах отд. пе­рио­да энер­гии ио­ни­за­ции М. воз­рас­та­ют, при уве­ли­че­нии по­ряд­ко­во­го но­ме­ра в пре­де­лах отд. груп­пы – убы­ва­ют; от­кло­не­ния от этой тен­ден­ции обу­слов­ле­ны строе­ни­ем элек­трон­ных обо­ло­чек ато­мов (под­роб­нее см. в ст. Пе­рио­ди­че­ская сис­те­ма хи­ми­че­ских эле­мен­тов).

Сла­бой свя­зью ва­лент­ных элек­тро­нов с ядром ато­ма объ­яс­ня­ют­ся мн. свой­ст­ва М., про­яв­ляю­щие­ся в хи­мич. про­цес­сах: об­ра­зо­ва­ние по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ных ио­нов (ка­тио­нов), об­ра­зо­ва­ние осно́в­ных ок­си­дов и гид­ро­кси­дов с осно́в­ны­ми свой­ст­ва­ми (ос­но­ва­ний), за­ме­ще­ние во­до­ро­да в ки­сло­тах и т. д. В хи­мич. ре­ак­ци­ях М. вы­сту­па­ют как до­но­ры элек­тро­нов (вос­ста­но­ви­те­ли); в кри­стал­лах хи­мич. со­еди­не­ний с др. эле­мен­та­ми, а так­же в вод­ных рас­тво­рах со­еди­не­ний об­ра­зу­ют в осн. эле­мен­тар­ные ка­тио­ны (в рас­тво­рах – ак­ва­ка­тио­ны). М. мо­гут вхо­дить в со­став слож­ных анио­нов, напр. пер­ман­га­нат-ани­он $\ce{MnO_4^-}$, в т. ч. ком­плекс­ных, напр. аци­до­ком­плекс $\ce{[Fe(CN)_6]^{4–}}$. В слож­ных ио­нах и по­ляр­ных мо­ле­ку­лах ато­мы М. яв­ля­ют­ся цен­тра­ми по­ло­жи­тель­но­го за­ря­да. Спо­соб­ность об­ра­зо­вы­вать от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные эле­мен­тар­ные ио­ны для М. не­ха­рак­тер­на (тем не ме­нее фор­маль­но от­ри­ца­тель­ные сте­пе­ни окис­ле­ния М. встре­ча­ют­ся в це­лом ря­де ком­плекс­ных со­еди­не­ний).

Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ная хи­мич. ре­ак­ция, свой­ст­вен­ная всем М., – окис­ле­ние. Спо­соб­ность М. к окис­ле­нию ме­ня­ет­ся в очень ши­ро­ких пре­де­лах. Мн. М. окис­ля­ют­ся ки­сло­ро­дом воз­ду­ха уже при ком­нат­ной темп-ре, од­на­ко ско­рость и ме­ха­низм ре­ак­ции очень силь­но за­ви­сят от при­ро­ды М. Боль­шин­ст­во М. при взаи­мо­дей­ст­вии с ки­сло­ро­дом об­ра­зу­ют ок­си­ды, ще­лоч­ные (кро­ме $\ce{Li}$) и щё­лоч­но­зе­мель­ные М. – так­же пepоксиды и над­пе­рок­си­ды. Окис­ле­ние при­во­дит к фор­ми­ро­ва­нию на по­верх­но­сти ком­пакт­но­го М. плён­ки ок­си­да. Та­кие плён­ки, как пра­ви­ло, име­ют рых­лую струк­ту­ру, и их об­ра­зо­ва­ние не за­щи­ща­ет М. от даль­ней­ше­го окис­ле­ния. Очень плот­ные плён­ки, пре­до­хра­няю­щие М. от даль­ней­ше­го окис­ле­ния, ха­рак­тер­ны, напр., для $\ce{Al, Ti, Сr,}$ ко­то­рые ус­той­чи­вы на воз­ду­хе, хо­тя и об­ла­да­ют вы­со­кой хи­мич. ак­тив­но­стью. Край­не не­ус­той­чи­вы на воз­ду­хе ще­лоч­ные М. С азо­том ряд М. (напр., $\ce{Li}$) реа­ги­ру­ют при ком­нат­ной темп-ре, дру­гие М. (напр., $\ce{Mg, Zr, Hf, Ti}$) – при на­гре­ва­нии; при этом об­ра­зу­ют­ся нит­ри­ды. Мн. М. ак­тив­но взаи­мо­дей­ст­ву­ют с во­до­ро­дом (об­ра­зу­ют­ся гид­ри­ды), га­ло­ге­на­ми (га­ло­ге­ни­ды), се­рой (суль­фи­ды), фос­фо­ром (фос­фи­ды), др. не­ме­тал­ла­ми. Наи­бо­лее ак­тив­ные М. реа­ги­ру­ют с уг­ле­ро­дом, об­ра­зуя кар­би­ды и аце­ти­ле­ни­ды. В ре­зуль­та­те ме­тал­ли­ро­ва­ния ор­га­нич. мо­ле­кул об­ра­зу­ют­ся ме­тал­ло­ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния. При сплав­ле­нии М. друг с дру­гом – твёр­дые рас­тво­ры или ин­тер­ме­тал­ли­ды.

М., имею­щие пе­ре­мен­ную ва­лент­ность (напр., $\ce{Cr, Mn, Fe}$), в со­еди­не­ни­ях, от­ве­чаю­щих низ­шим сте­пе­ням окис­ле­ния ($\ce{Cr^{2+}, Mn^{2+}, Fe^{2+}}$), про­яв­ля­ют вос­ста­но­вит. свой­ст­ва; в выс­ших сте­пе­нях окис­ле­ния те же М. ($\ce{Cr^{6+}, Mn^{7+}, Fe^{3+}}$) об­на­ру­жи­ва­ют окис­лит. свой­ст­ва. Для вод­ных рас­тво­ров и рас­тво­ров элек­тро­ли­тов окис­ли­тель­но-вос­ста­но­вит. свой­ст­ва М. вы­ра­жа­ют с по­мо­щью элек­тро­хи­мич. ря­да на­пря­же­ний (см. в ст. Элек­трод­ный по­тен­ци­ал). М., для ко­то­рых стан­дарт­ные элек­трод­ные по­тен­циа­лы мень­ше, чем –0,413 В, окис­ля­ют­ся во­дой с вы­де­ле­ни­ем $\ce{H_2}$ (ще­лоч­ные и щё­лоч­но­зе­мель­ные М. реа­ги­ру­ют с во­дой при ком­нат­ной темп-ре; та­кие М., как $\ce{Zn}$ или $\ce{Fe}$, реа­ги­ру­ют с во­дя­ным па­ром при вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах). С рас­тво­ра­ми ще­ло­чей взаи­мо­дей­ст­ву­ют М., об­ра­зую­щие рас­тво­ри­мые ани­он­ные гид­ро­ксо­ком­плек­сы ($\ce{Be, Zn, Al, Ga, Sn}$). Боль­шин­ст­во М. окис­ля­ют­ся те­ми или ины­ми ки­сло­та­ми. М., стоя­щие в элек­тро­хи­мич. ря­ду на­пря­же­ний до во­до­ро­да, окис­ля­ют­ся ио­на­ми $\ce{H^+}$ и по­это­му рас­тво­ря­ют­ся при дей­ст­вии не­окис­ляю­щих ки­слот ($\ce{HCl}$ или раз­бав­лен­ной $\ce{H_2SO_4}$), но толь­ко ес­ли не об­ра­зу­ют­ся не­рас­тво­ри­мые про­дук­ты; ре­ак­ции спо­соб­ст­ву­ет об­ра­зо­ва­ние ани­он­ных ком­плек­сов. Азот­ная ки­сло­та, да­же раз­бав­лен­ная, окис­ля­ет мно­гие М. При этом, ес­ли ио­ны М. ус­той­чи­вы в низ­ших сте­пе­нях окис­ле­ния, об­ра­зу­ют­ся ка­ти­он­ные ком­плек­сы, ес­ли в выс­ших, как в слу­чае, напр., $\ce{Re}$, – ани­он­ные ($\ce{ReO_4^-}$). Не­ко­то­рые М. реа­ги­ру­ют с раз­бав­лен­ны­ми $\ce{HNO_3}$ и $\ce{H_2SO_4}$ с об­ра­зо­ва­ни­ем ка­ти­он­ных ком­плек­сов и пас­си­ви­ру­ют­ся в кон­цен­три­ров. рас­тво­рах этих ки­слот. Для рас­тво­ре­ния ма­ло­ак­тив­ных М., напр. $\ce{Au}$ или $\ce{Pt}$, ис­поль­зу­ют сме­си, со­дер­жа­щие окис­ли­тель и до­нор ли­ган­дов, не­об­хо­ди­мый для об­ра­зо­ва­ния рас­тво­ри­мых ком­плек­сов (напр., сме­си $\ce{HNO_3}$ с $\ce{HCl}$ или $\ce{HNO_3}$ с $\ce{HF}$).

Важ­ная ха­рак­те­ри­сти­ка М. – их спо­соб­ность об­ра­зо­вы­вать осно́вные ок­си­ды и со­от­вет­ст­вую­щие гид­ро­кси­ды, а так­же со­ли – про­дук­ты за­ме­ще­ния в ки­сло­тах про­то­на на ион М. На при­ме­ре гид­ро­кси­дов М. мож­но про­сле­дить за­ко­но­мер­но­сти из­ме­не­ния свойств со­еди­не­ний в за­ви­си­мо­сти от из­ме­не­ния ме­тал­лич. ха­рак­те­ра эле­мен­та; в ча­ст­но­сти, наи­более ти­пич­ные М. – ще­лоч­ные – об­ра­зу­ют наи­бо­лее силь­ные ос­но­ва­ния (см. в ст. Щё­ло­чи). О взаи­мо­дей­ст­вии М. со сре­дой, ве­ду­щей к их раз­ру­ше­нию, см. в ст. Кор­ро­зия.

Для по­лу­че­ния М. прак­тич. зна­че­ние име­ют неск. осн. ме­то­дов: вос­ста­нов­ле­ние ок­си­дов М. уг­ле­ро­дом или во­до­ро­дом; вос­ста­нов­ле­ние ок­си­дов М. дру­ги­ми М. (ме­тал­ло­тер­мия); вос­ста­нов­ле­ние га­ло­ге­ни­дов или суль­фи­дов М. во­до­ро­дом или ме­тал­ла­ми; тер­мич. раз­ло­же­ние под­хо­дя­щих со­еди­не­ний М. (напр., кар­бо­ни­лов); элек­тро­хи­мич. ме­то­ды. По­сколь­ку дос­ти­же­нию тре­буе­мых экс­плуа­тац. ха­рак­те­ри­стик ме­ша­ет при­сут­ст­вие в М. при­ме­сей, ис­поль­зу­ют­ся разл. ме­то­ды очи­ст­ки М. (зон­ная плав­ка, экс­трак­ци­он­ные ме­то­ды и т. д.).

Под­роб­нее о свой­ст­вах, ме­то­дах по­лу­че­ния и очи­ст­ки М. мож­но уз­нать в стать­ях, по­свя­щён­ных отд. М. или их груп­пам. См. так­же Ме­тал­ло­ве­де­ние, Ме­тал­лур­гия.

Промышленное получение

Для получения лития промышленными способами сначала происходит подготовка расходного сырья — минералов или солевых растворов, которые добываются из соляных озер. Независимо от способа добычи расходного сырья, на выходе получается Li2CO3, который будет проходить промышленную обработку.

Способы получения расходного сырья:

• электролиз;
• восстановление;
• рафинирование.

Выбор промышленного способа получения щелочного металла зависит от наличия оборудования, требуемого результата, вида расходного сырья.

Рафинирование

Металлическое состояние

M. мож­но пред­ста­вить как ве­ще­ст­ва, со­стоя­щие из по­ло­жит. ио­нов и сво­бод­ных элек­тро­нов (элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти). Элек­тро­ны ком­пен­си­ру­ют си­лы от­тал­ки­ва­ния, дей­ст­вую­щие ме­ж­ду по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ны­ми ио­на­ми, и тем са­мым спо­соб­ст­ву­ют свя­зы­ва­нию их в твёр­дое те­ло или жид­кость (ме­тал­ли­че­ская связь, см. в ст. Хи­ми­че­ская связь). Элек­тро­ны про­во­ди­мо­сти оп­ре­де­ля­ют элек­трич., маг­нит­ные, оп­тич. свой­ст­ва М., а так­же их те­п­ло­про­вод­ность, а при низ­ких темп-pax – те­п­ло­ём­кость. Зна­чи­тель­на роль элек­тро­нов в сжи­мае­мо­сти M. и др. ме­ха­нич. свой­ст­вах; их на­ли­чие де­ла­ет M. пла­стич­ными. Из­ме­не­ние элек­трон­но­го спек­тра ино­гда слу­жит при­чи­ной фа­зо­вых пе­ре­хо­дов в M., при ко­то­рых из­ме­не­ние кри­стал­лич. струк­ту­ры но­сит вто­рич­ный ха­рак­тер (напр., пе­ре­ход из нор­маль­но­го со­стоя­ния M. в сверх­про­во­дя­щее или из па­ра­маг­нит­но­го в фер­ро- или ан­ти­фер­ро­маг­нит­ное).

Важ­ней­шая ха­рак­те­ри­сти­ка ме­тал­лич. со­стоя­ния – чис­ло элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти $n$ в 1 см3 (или их чис­ло на эле­мен­тар­ную ячей­ку кри­стал­ла ли­бо на 1 атом). Как пра­ви­ло, из всех элек­тро­нов ато­ма кол­лек­ти­ви­зи­ру­ют­ся толь­ко ва­лент­ные. Это да­ёт воз­мож­ность по хи­мич. свой­ствам ато­мов, из ко­то­рых со­сто­ит кри­сталл, и по его гео­мет­рич. струк­ту­ре опре­де­лить $n=Z/V_0$, где $Z$ – чис­ло ва­лент­ных элек­тро­нов, $V_0$ – объ­ём эле­мен­тар­ной ячей­ки.

Mн. свой­ст­ва M. мож­но объ­яс­нить, счи­тая, что элек­тро­ны про­во­ди­мо­сти – иде­аль­ный вы­ро­ж­ден­ный газ фер­мио­нов, а роль ио­нов сво­дит­ся к соз­да­нию по­тен­ци­аль­ной ямы, в ко­то­рой дви­жут­ся элек­тро­ны (мо­дель Дру­де – Ло­рен­ца – Зом­мер­фель­да; см. Дру­де тео­рия, Зом­мер­фель­да тео­рия). В этой мо­де­ли темп-pa вы­ро­ж­де­ния $T_\text F$ элек­трон­но­го га­за по­ряд­ка 104–105 К, т. е. прак­ти­че­ски при лю­бой темп-ре су­ще­ст­во­ва­ния М. элек­трон­ный газ в нём вы­ро­ж­ден (см. Вы­ро­ж­ден­ный газ).

Бо­лее пол­ное объ­яс­не­ние свойств M. да­ёт зон­ная тео­рия твёр­до­го те­ла, ко­то­рая рас­смат­ри­ва­ет дви­же­ние отд. элек­тро­на в пе­рио­дич. по­ле с по­тен­циа­лом $U{\bf (r)}$, соз­да­вае­мом ио­на­ми кри­стал­лич. ре­шёт­ки и ос­таль­ны­ми элек­тро­на­ми (од­но­элек­трон­ное при­бли­же­ние): $U({\bf r}+a)=U{\bf (r)}$, где ${\bf {r}}$ – про­стран­ст­вен­ная ко­ор­ди­на­та точ­ки, $a$ – пе­ри­од ре­шёт­ки (см. Бло­хов­ские элек­тро­ны).

Пе­рио­дич­ность U(r) по­зво­ля­ет ха­рак­те­ри­зо­вать ста­цио­нар­ное со­стоя­ние элек­тро­на про­во­ди­мо­сти ква­зи­им­пуль­сом ${\bf p}=ℏ{\bf k}$ ($ℏ$ – по­сто­ян­ная План­ка, ${\bf k}$ – ква­зи­вол­но­вой век­тор), ана­ло­гич­ным им­пуль­су час­ти­цы в сво­бод­ном про­стран­ст­ве. Вол­но­вая функ­ция элек­тро­на в ста­цио­нар­ном со­стоя­нии – ре­ше­ние Шрё­дин­ге­ра урав­не­ния для элек­тро­на, от­ве­чаю­щее собств. зна­че­нию энер­гии элек­тро­на $ℰ_s$. Вол­но­вая функ­ция и собств. зна­че­ние энер­гии (в от­ли­чие от слу­чая сво­бод­но­го элек­тро­на) – пе­рио­дич. функ­ции ква­зи­им­пуль­са. Ин­декс $s$, ну­ме­рую­щий ре­ше­ния урав­не­ния Шрё­дин­ге­ра, на­зы­ва­ют но­ме­ром зо­ны, $ℰ_s({\bf p})$ – за­ко­ном дис­пер­сии элек­тро­нов или элек­трон­ным спек­тром кри­стал­ла, со­от­вет­ст­вую­щим по­лю. В ка­ж­дой раз­ре­шён­ной энер­ге­тич. зо­не со­стоя­ния элек­тро­нов за­пол­ня­ют по­ло­су ме­ж­ду $ℰ_\text{мин}$ и $ℰ_\text{макс}$. Зо­ны мо­гут пе­рекры­вать­ся, но их ин­ди­ви­ду­аль­ность при этом со­хра­ня­ет­ся. С по­мо­щью за­ко­нов дис­пер­сии мож­но рас­счи­тать плот­ность элек­трон­ных со­стоя­ний в энер­ге­тич. зо­не.

Рис. 1. Схема заполнения энергетических зон металла (а), полуметалла (б) и диэлектрика или полупроводника (в). Жирные линии ограничивают заполненные состояния ℰ(p), тонкие – пустые состояния, штрихова…

Зон­ный ха­рак­тер спек­тра и Пау­ли прин­цип по­зво­ля­ют сфор­му­ли­ро­вать прин­ци­пи­аль­ное от­ли­чие M. от ди­элек­три­ка. T. к. в ка­ж­дую зо­ну мо­жет «по­мес­тить­ся» не бо­лее 2$N$ элек­тро­нов ($N$ – чис­ло ато­мов в кри­стал­ле), то в за­ви­си­мо­сти от чис­ла элек­тро­нов, при­хо­дя­щих­ся на 1 атом, и вза­им­но­го рас­по­ло­же­ния зон мо­гут осу­ще­ст­в­лять­ся два слу­чая: ли­бо в осн. со­стоя­нии (при T=0 К) име­ют­ся зо­ны, час­тич­но за­пол­нен­ные элек­тро­на­ми (рис. 1, а, б), ли­бо есть толь­ко це­ли­ком за­пол­нен­ные зо­ны и пус­тые (рис. 1, в). В пер­вом слу­чае кри­сталл яв­ля­ет­ся M. (рис. 1, б со­от­вет­ст­ву­ет по­лу­ме­тал­лу), во вто­ром – ди­элек­три­ком (или по­лу­про­вод­ни­ком).

В M. гра­ни­ца за­пол­не­ния уров­ней элек­тро­на­ми (энер­гия Фер­ми $ℰ_F$) по­па­да­ет в раз­ре­шён­ную зо­ну. Со­от­вет­ст­вую­щая ей изо­энер­ге­тич. по­верх­ность ℰ({\bf p})=ℰ_F (по­верх­ность Фер­ми) от­де­ля­ет об­ласть за­ня­тых элек­тро­на­ми со­стоя­ний от сво­бод­ных в им­пульс­ном про­стран­ст­ве.

Рис. 2. Поверхности Ферми вольфрама (а) и гадолиния (б).

По­верх­но­сти Фер­ми ще­лоч­ных М. ($\ce{Li, Na, K, Pb, Cs}$) – поч­ти иде­аль­ные сфе­ры. Это не оз­на­ча­ет, что элек­тро­ны этих М. не ис­пы­ты­ва­ют влия­ния ио­нов. Их эф­фек­тив­ные мас­сы от­ли­ча­ют­ся от мас­сы сво­бод­но­го элек­тро­на $m_0$, напр. у $\ce{Na}$ $m=1,24m_0$. У всех M., кро­ме пе­ре­чис­лен­ных, по­верх­но­сти Фер­ми име­ют слож­ную фор­му (рис. 2).

Не­ко­то­рые свой­ст­ва M. (гл. обр. в силь­ном маг­нит­ном по­ле) очень чув­ст­ви­тель­ны к фор­ме по­верх­но­сти Фер­ми (см. Де Хаа­за – ван Аль­ве­на эф­фект, Шуб­ни­ко­ва – де Хаа­за эф­фект), что по­зво­ли­ло эк­спе­ри­мен­таль­но оп­ре­де­лить по­верх­ность Фер­ми мн. M. и ин­тер­ме­тал­лич. со­еди­не­ний.

Ме­то­ды зон­ной тео­рии по­зво­ли­ли оп­ре­де­лить за­ко­ны дис­пер­сии, вы­яс­нить про­ис­хо­ж­де­ние отд. ха­рак­тер­ных де­та­лей элек­трон­но­го спек­тра M. При всей слож­но­сти за­ко­нов дис­пер­сии пред­став­ле­ние об элек­тро­нах M. как лёг­ких (по срав­не­нию с ио­на­ми) за­ря­жен­ных час­ти­цах яв­ля­ет­ся пра­виль­ным на ка­че­ст­вен­ном уров­не и по­зво­ля­ет в рам­ках мо­де­ли Дру­де – Ло­рен­ца – Зом­мер­фель­да оце­нить по­ря­док ве­ли­чин осн. ха­рак­те­ри­стик M. – элек­трон­ной те­п­ло­ём­ко­сти, элек­тро- и те­п­ло­про­вод­но­сти, тол­щи­ны скин-слоя (см. Скин-эф­фект) и т. п. У не­ко­то­рых со­еди­не­ний ($\ce{CeAl_3, CeCu_6, CeCu_2Si_2, UB_{13}}$ и др.) об­на­ру­же­ны не­обыч­ные свой­ст­ва (напр., ги­гант­ская элек­трон­ная те­п­ло­ём­кость), ука­зы­ваю­щие на то, что в них есть элек­тро­ны, об­ла­даю­щие ано­маль­но боль­шой эф­фек­тив­ной мас­сой.

При вы­со­ких дав­ле­ни­ях, ко­гда объ­ём, при­хо­дя­щий­ся на 1 атом, умень­ша­ет­ся, ато­мы те­ря­ют свою ин­диви­ду­аль­ность и лю­бое ве­ще­ст­во пре­вра­ща­ет­ся в силь­но сжа­тую элек­трон­но-ядер­ную плаз­му, т. е. в свое­об­раз­ный M. Ме­тал­ли­за­ция лю­бо­го ве­ще­ст­ва про­ис­хо­дит при плот­но­сти $≫20Z^2$, где $Z$ – атом­ный но­мер ве­ще­ст­ва. При та­ких плот­но­стях боль­шин­ст­во свойств ве­ще­ст­ва оп­ре­де­ля­ет­ся вы­ро­ж­ден­ным элек­трон­ным га­зом.

Применение металлов

В тех­ни­ке в осн. при­ме­ня­ют спла­вы М. Так, напр., из-за ма­лой проч­но­сти чис­тые M. не­при­год­ны в ка­че­ст­ве ма­те­риа­лов для из­го­тов­ле­ния кон­ст­рук­ций, но мн. спла­вы M. об­ла­дают од­но­вре­мен­но вы­со­кой ме­ха­нич. проч­но­стью и вы­со­кой пла­стич­но­стью и на­хо­дят ши­ро­кое при­ме­не­ние в ка­че­ст­ве кон­ст­рук­ци­он­ных ма­те­риа­лов. M. с низ­ким уров­нем внутр. тре­ния, сла­бо рас­сеи­ваю­щие энер­гию ко­ле­ба­ний, ис­поль­зу­ют при из­го­тов­ле­нии аку­стич. ре­зо­на­то­ров муз. ин­ст­ру­мен­тов. М. и их спла­вы ис­поль­зу­ют: в элек­тро­тех­ни­ке как в ка­че­ст­ве про­вод­ни­ков элек­трич. то­ка (медь, алю­ми­ний), так и в ка­че­ст­ве ма­те­риа­лов для ре­зи­сто­ров и элек­тро­на­гре­ват. эле­мен­тов (ни­хром и т. п.); в ин­ст­ру­мен­таль­ной тех­ни­ке для из­го­тов­ле­ния ра­бо­чей час­ти ин­ст­ру­мен­тов (в осн. это ин­ст­ру­мен­таль­ные ста­ли и твёр­дые спла­вы).