Metaller är en typ av material som har använts av människan sedan urminnes tider. Denna grupp av ämnen är mycket talrik, men de har alla gemensamma fysikaliska egenskaper, som vanligtvis kallas metalliska egenskaper.
Hårdheten bland dem är vanlig, men inte avgörande. Mer specifika är andra som den mjukaste metallen har. Dessa egenskaper bestäms av särdragen hos deras struktur på molekylär nivå.
Egenskaper hos metaller
Järn och dess legeringar (stål, gjutjärn), koppar, aluminium… Användningen av dessa material markerade genombrott i vetenskapliga och tekniska framsteg i olika stadier av civilisationens utveckling. Var och en av dessa metaller har egenskaper som ger den ett unikt praktiskt värde. Gemensamma egenskaper för dem är hög termisk och elektrisk ledningsförmåga, plasticitet - förmågan att bibehålla integriteten under deformation, metallisk lyster.
Damaskbladet som skär genom järnpansar och den mjukaste metallen, på vilken spår finns kvar från minsta stöt, har en liknande inre struktur. Den är baserad på ett kristallgitter, vid vars noder finns atomer medpositiv och neutral laddning, mellan vilken det finns en "elektrongas" - partiklar som har lämnat atomernas yttre skal på grund av en försvagning av bindningen med kärnan. En speciell metallisk bindning mellan positiva joner belägna vid noderna i kristallgittret utförs på grund av de attraktionskrafter som uppstår i "elektrongasen". Metallens hårdhet, densitet, smältpunkt beror på koncentrationen av denna "gas".
Utvärderingskriterier
Svaret på frågan om vilken metall som är mjukast kommer alltid att bli föremål för diskussion, såvida inte utvärderingskriterierna är överens om och själva begreppet mjukhet definieras. Åsikten om denna egenskap hos materialet kommer att vara olika för specialister i olika branscher. En metallurg kan förstå mjukhet som ökad formbarhet, en tendens att acceptera deformation från slipande material, etc.
För materialvetare är det viktigt att objektivt kunna jämföra olika egenskaper hos ämnen. Mjukhet bör också ha allmänt accepterade bedömningskriterier. Den mjukaste metallen i världen borde ha allmänt erkända indikatorer som bevisar dess "rekord" egenskaper. Det finns flera metoder som syftar till att mäta mjukheten hos olika material.
Mätmetoder
De flesta av de certifierade metoderna för att mäta hårdhet är baserade på kontaktverkan på materialet som testas, mätt med precisionsinstrument, från en hårdare kropp som kallas indenter. Beroende på typen av indenter och på mätmetoderna finns det flera huvudmetoder:
- Brinell-metoden. Diametern på avtrycket som lämnas av en metallkula när den pressas in i ytan av testämnet bestäms.
- Rockwell-metoden. Djupet av intrycket i ytan av en kula eller diamantkon mäts.
- Vickers metod. Arean av avtrycket som lämnats av en tetraedrisk diamantpyramid bestäms.
- Shore hårdhet. Det finns skalor för mycket hårda och mycket mjuka material - nedsänkningsdjupet för en speciell nål eller höjden på rebound från ytan på en speciell anfallare mäts.
Mohs hårdhetsskala
Denna skala för att bestämma den relativa hårdheten hos mineraler och metaller föreslogs i början av 1800-talet av tysken Friedrich Moos. Den är baserad på skrapmetoden, där ett hårdare prov lämnar ett märke på ett mjukare, och är väldigt bekvämt för att ta reda på vilken metall som är mjukast. I förhållande till 10 referensmineraler, som tilldelas ett villkorat hårdhetsindex, bestäms en plats i skalan och ett digit alt index för det testade ämnet. Det mjukaste referensmineralet är talk. Den har en Mohs hårdhet på 1, och den hårdaste, diamant, är 10.
Utvärdering av hårdhet på Mohs-skalan är baserad på principen "mjukare - hårdare". Det går att avgöra exakt hur många gånger till exempel aluminium, som har ett index på Mohs-skalan 2,75, är mjukare än volfram (6,0), bara med mätresultat baserade på andra metoder. Men för att bestämma den mjukaste metallen i det periodiska systemet räcker denna tabell.
De mjukaste är alkalimetaller
Från Mohs mineralogiska skala kan man se att de mjukaste är ämnen relaterade till alkalimetaller. Även kvicksilver, bekant för många från vätskan från en termometer, har ett hårdhetsindex på 1,5. Mjukare än det är flera ämnen med liknande fysikaliska, mekaniska och kemiska egenskaper: litium (0,6 på Mohs-skalan), natrium (0,5), kalium (0,4), rubidium (0,3). Den mjukaste metallen är cesium, som har en Mohs hårdhetsskala på 0,2.
De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos alkalimetaller bestäms av deras elektroniska konfiguration. Det skiljer sig endast något från strukturen av inerta gaser. En elektron som ligger på en extern energinivå har rörlighet, vilket bestämmer hög kemisk aktivitet. De mjukaste metallerna kännetecknas av en speciell flyktighet, de är svåra att bryta och bevara oförändrade. De har våldsamma kemiska interaktioner med luft, vatten, syre.
Artikel 55
Namnet "cesium" kommer från latinets caesius - "himmelblå": i spektrumet som sänds ut av ett mycket varmt ämne är två klarblå ränder synliga i det infraröda området. I sin rena form reflekterar den ljuset bra, ser ut som ljust guld och har en silvergul färg. Cesium är den mjukaste metallen i världen, med ett Brinell-hårdhetsindex på 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Smältpunkt: +28,5°C, så under normala förhållanden, vid rumstemperatur, är cesium i ett halvflytande tillstånd.
Det är sällsyntdyr och extremt reaktiv metall. Inom elektronik, radioteknik och högteknologisk kemisk industri används allt mer cesium och legeringar baserade på det och behovet av det växer ständigt. Dess kemiska aktivitet, förmågan att bilda föreningar med högsta elektriska ledningsförmåga efterfrågas. Cesium är en viktig komponent i produktionen av speciella optiska enheter, lampor med unika egenskaper och andra högteknologiska produkter. Samtidigt är mjukhet inte dess mest eftertraktade kvalitet.
