Metalli

Metallien samankaltaisuus (metallien ominaisuudet)

Useimmat metallit ovat kovia, kiiltäviä, ne tuntuvat raskailta ja ne sulavat vain silloin, kun niitä kuumennetaan hyvin korkeissa lämpötiloissa . Metallimöhkäleistä kuuluu kellomainen ääni, kun niitä lyödään jollain painavalla esineellä (ne ovat äänekkäitä). Lämpö ja sähkö kulkevat helposti metallin läpi (se on johtavaa). Metallimöhkäle voidaan hakata ohueksi levyksi (se on muokattavissa) tai vetää ohuiksi langoiksi (se on sitkeää). Metallia on vaikea repiä erilleen (sillä on suuri vetolujuus) tai murskata (sillä on suuri puristuslujuus). Jos painat pitkää, ohutta metallipalaa, se taipuu, mutta ei katkea (se on elastista). Cesiumia, kuparia ja kultaa lukuun ottamatta metalleilla on neutraali, hopeanhohtoinen väri.

Kaikilla metalleilla ei ole näitä ominaisuuksia. Esimerkiksi elohopea on huoneenlämmössä nestemäistä, lyijy on hyvin pehmeää, ja lämpö ja sähkö eivät kulje raudan läpi yhtä hyvin kuin kuparin läpi.

Metallien käyttö

Metallit ovat ihmisille hyvin hyödyllisiä. Niitä käytetään työkalujen valmistukseen, koska ne ovat vahvoja ja helposti muotoiltavissa. Rautaa ja terästä on käytetty siltojen, rakennusten tai laivojen valmistukseen.

Joitakin metalleja käytetään esimerkiksi kolikoiden valmistukseen, koska ne ovat kovia eivätkä kulu nopeasti. Esimerkiksi kupari (kiiltävä ja punainen), alumiini (kiiltävä ja valkoinen), kulta (keltainen ja kiiltävä) sekä hopea ja nikkeli (myös valkoisia ja kiiltäviä).

Jotkin metallit, kuten teräs, voidaan tehdä teräviksi ja ne pysyvät terävinä, joten niistä voidaan valmistaa veitsiä, kirveitä tai partateriä.

Harvinaisia arvokkaita metalleja, kuten kultaa, hopeaa ja platinaa, käytetään usein korujen valmistukseen. Metalleja käytetään myös kiinnittimien ja ruuvien valmistukseen. Ruoanlaittoon käytettävät kattilat voidaan valmistaa kuparista, alumiinista, teräksestä tai raudasta. Lyijy on hyvin raskasta ja tiheää, ja sitä voidaan käyttää painolastina veneissä, jotta ne eivät pääse kaatumaan, tai suojaamaan ihmisiä ionisoivalta säteilyltä.

Venäjällä sijaitseva silta, joka on valmistettu metallista, luultavasti raudasta tai teräksestä.

Metallien seokset

Monet metalleista valmistetut asiat voivat itse asiassa olla sekoituksia, joissa ainakin yksi metalli on sekoittunut joko muihin metalleihin tai ei-metalleihin. Näitä seoksia kutsutaan seoksiksi. Yleisiä seoksia ovat mm:

• Teräs (rauta ja hiili) (hiili on epämetalli).
• Messinki (kupari ja sinkki)
• Pronssi (kupari ja tina)
• Duralumiini (alumiini ja kupari)
• Ruutimetalli (kupari, tina ja sinkki)

Ihmiset alkoivat valmistaa esineitä metallista yli 9000 vuotta sitten, kun he keksivät, miten kupari saadaan []malmista. Sitten he oppivat tekemään kovempaa metalliseosta, pronssia, lisäämällä kupariin tinaa. Noin 3000 vuotta sitten he löysivät raudan. Lisäämällä rautaan pieniä määriä hiiltä he huomasivat voivansa valmistaa erityisen käyttökelpoista seosta - terästä.

Metallit kemiassa

Kemiassa metalli on sana, joka tarkoittaa ryhmää kemiallisia alkuaineita, joilla on tiettyjä ominaisuuksia. Metallin atomien on helppo menettää elektroni ja muuttua positiivisiksi ioneiksi eli kationeiksi. Tällä tavoin metallit eivät ole samanlaisia kuin kaksi muuta alkuaineiden lajia - epämetallit ja metalloidit. Useimmat jaksollisen järjestelmän alkuaineet ovat metalleja.

Jaksollisessa järjestelmässä voimme piirtää siksak-viivan boorista (symboli B) poloniumiin (symboli Po). Alkuaineet, joiden kautta tämä viiva kulkee, ovat metalloideja. Tämän viivan yläpuolella ja sen oikealla puolella olevat alkuaineet ovat epämetalleja. Loput alkuaineet ovat metalleja.

Suurin osa metallien ominaisuuksista johtuu siitä, että metallin atomit eivät pidä elektronejaan kiinni kovin tiukasti. Jokainen atomi on erotettu toisistaan ohuella valenssielektronikerroksella.

Jotkin metallit ovat kuitenkin erilaisia. Esimerkkinä voidaan mainita metalli natrium. Se on pehmeää, sulaa alhaisessa lämpötilassa ja on niin kevyttä, että se kelluu vedessä. Ihmisten ei kuitenkaan kannata kokeilla tätä, sillä natriumin toinen ominaisuus on, että se räjähtää, kun se koskettaa vettä.

Useimmat metallit ovat kemiallisesti stabiileja, eivätkä reagoi helposti, mutta jotkin metallit reagoivat. Reaktiivisia ovat alkalimetallit, kuten natrium (symboli Na), ja maa-alkalimetallit, kuten kalsium (symboli Ca). Kun metallit reagoivat, ne reagoivat usein hapen kanssa. Metallien oksidit ovat emäksisiä. Ei-metallien oksidit ovat happamia.

Yhdisteet, joissa metalliatomit yhdistyvät muiden atomien kanssa molekyyleiksi, ovat luultavasti yleisimpiä aineita maapallolla. Esimerkiksi keittosuola on natriumin yhdiste.

Metallit historiassa

Metallien käytön sanotaan olevan se, mikä erottaa ihmisen eläimistä. Ennen metallien käyttöä ihmiset tekivät työkaluja kivistä, puusta ja eläinten luista. Tätä kutsutaan nykyään kivikaudeksi.

Kukaan ei tiedä, milloin ensimmäinen metalli löydettiin ja käytettiin. Kyseessä oli luultavasti niin sanottu natiivikupari, jota löytyy joskus suurina möhkäleinä maasta. Ihmiset oppivat valmistamaan siitä kuparityökaluja ja muita esineitä, vaikka se onkin metalliksi melko pehmeää. He oppivat sulattamaan kuparia tavallisista malmeista. Kun kupari sulatettiin tulessa, ihmiset oppivat valmistamaan pronssiksi kutsuttua seosta, joka on paljon kovempaa ja vahvempaa kuin kupari. Ihmiset tekivät pronssista veitsiä ja aseita. Tätä ajanjaksoa ihmiskunnan historiassa noin 3300 eaa. jälkeen kutsutaan usein pronssikaudeksi eli pronssityökalujen ja -aseiden ajaksi.

Noin vuonna 1200 eaa. jotkut ihmiset oppivat valmistamaan rautaisia työkaluja ja aseita. Ne olivat vielä kovempia ja vahvempia kuin pronssi, mikä oli eduksi sodassa. Rautatyökalujen ja -aseiden aikaa kutsutaan nykyään rautakaudeksi . Metallit ovat olleet hyvin tärkeitä ihmisen historiassa ja sivilisaatiossa. Rauta ja teräs olivat tärkeitä koneiden valmistuksessa. Kultaa ja hopeaa käytettiin rahana, jotta ihmiset pystyivät käymään kauppaa eli vaihtamaan tavaroita ja palveluja pitkien välimatkojen päästä.

Puhdasta kuparia, joka on löydetty natiivina kuparina.

Metallit tähtitieteessä

Tähtitieteessä metalli on mikä tahansa muu alkuaine kuin vety tai helium. Tämä johtuu siitä, että nämä kaksi alkuainetta (ja joskus litium) ovat ainoat, jotka muodostuvat tähtien ulkopuolella. Taivaalla spektrometri voi nähdä metallien merkit ja näyttää tähtitieteilijälle tähden sisältämät metallit.

Aiheeseen liittyvät sivut

• Metallurgia
• Raha
• Kaivostoiminta
• Kultakuume
• Historia