Mõnda keemilist elementi nimetatakse metallideks. Need moodustavad enamiku elementidest perioodilisustabelis. Nendel elementidel on tavaliselt järgmised omadused:
- Nad suudavad juhtida elektrit ja soojust.
- Neid saab kergesti moodustada.
- Nad on läikiva välimusega.
- Neil on kõrge sulamistemperatuur.
Mis tähendab need omadused praktiliselt?
Metallide hea elektri- ja soojusjuhtivus tuleneb metallilisest sidemest, kus vabad elektronid liiguvad kergesti läbi aine. Seetõttu kasutatakse metalle laialdaselt juhtmete, soojusvahetite ja elektroonikakomponentide valmistamisel. Metalli kergesti vormitavus (malleaalsus ja ductiilsus) tähendab, et neid saab valtsida, lamineerida, tõmmata juhtmeteks või vajutada keerukateks vormideks ilma purunemata. Läige on tingitud valguse peegeldumisest metallise pinna vabal elektronpilvel.
Erandid ja täiendavad füüsikalised omadused
Enamik metalle on toatemperatuuril tahked, kuid see ei pea nii olema. Elavhõbe on vedel. On ka teisi erandeid — näiteks gallium sulab käe soojusel. Metalle iseloomustab tavaliselt kõrge tihedus, suur mehaaniline tugevus (eriti teatud sulamitel) ja mitmed kristallstruktuurid (nt kuup-, tihe- ja hekstraalne tihendatud võre), mis mõjutavad nende omadusi.
Keemilised omadused ja korrosioon
Metallid kipuvad kaotama elektrone ja moodustama positiivseid ioone ning seetõttu reageerivad nad sageli hapetega ja mõnikord õhuga, moodustades oksüdeid. Korrosioon (nt roostetamine raual) on paljude metallide oluline probleem — sellele aitavad vastu pinnatöötlused, kate- või sulamitooted nagu roostevaba teras. Kaitsemeetoditeks on katmine maali, galvaniseerimine või passiivse oksüdikihi moodustamine.
Sulamid (legeerid)
Sulamid ehk legeerid on segud, kus vähemalt üks osa segust on metall. Sulamid võivad oluliselt muuta mehaanilisi omadusi, korrosioonikindlust ja töödeldavust. Tuntud sulamid on näiteks pronks ja teras. Pronks on peamiselt vase ja tina sulam, kasutatav eelkõige kummarduvuse ja kulumiskindluse tõttu. Teras on raua ja süsiniku (ning sageli teiste elementide) sulam, mille omadusi saab varieerida sõltuvalt koostisest ja kuumtöötlusest (nt malm, süsinikteras, legeerteras, roostevaba teras).
Näited
Metallid on näiteks alumiinium, vask, raud, tina, kuld, plii, hõbe, titaan, uraan ja tsink. Igaühel neist on spetsiifilised omadused ja kasutusalad — näiteks alumiinium on kerge ja korrosioonikindel, vask on hea elektrijuht, titaan on tugev ja kerge, uraan on radioaktiivne kütuseallikas energiatööstuses. Tuntud sulamid on näiteks pronks ja teras.
Tootmine ja töötlemine
Metallide saamine algab tavaliselt maapealsetest või maapõue sisalduvatest malmidest. Töötlemine hõlmab purustamist, kontsentreerimist, sulatamist ja keemilist või elektrokeemilist redutseerimist (nt raua reduktsioon kõrgel temperatuuril või alumiiniumi eraldamine elektroloosi teel). Pärast rafineerimist tehakse sageli täiendav kuumtöötlus ja mehaaniline töötlemine, et saavutada soovitud mehaanilised ja füüsikalised omadused.
Kasutusvaldkonnad ja ringlus
Metalle kasutatakse peaaegu kõigis tänapäeva majanduse valdkondades: ehituses, transpordis, elektroonikas, tervishoius, energiatootmises ja palju mujal. Paljud metallid, eriti teras ja alumiinium, on hästi taaskasutatavad — ringlus säästab loodusressursse ja energiat. Taaskasutus on eriti oluline GSM-siseste hinnalistena metallide (nt hõbe, kuld, plaatina) puhul.
Metallurgia
Metallide uurimist nimetatakse metallurgiaks. Metallurgia hõlmab metalliomaduste seletamist füüsika ja keemia abil, materjalide projekteerimist ja tootmisprotsesside arendamist. Metallurgid töötavad nii baas- kui ka rakendusuuringutes, et parandada tugevust, kergust, korrosioonikindlust, töötlusvõimet ja teisi olulisi omadusi.
Kokkuvõttes on metallid mitmekülgsed materjalid, mille omadused ja kasutusvõimalused sõltuvad nii keemilisest koostisest kui ka struktuurist ja töödeldusest. Õige materali valik, legeerimine ja pinnakaitse võimaldavad saavutada vajalikud omadused paljudes tööstuslikes ja igapäevastes rakendustes.
