金属
金属（Metal）是一种具有光泽（也就是对可见光的强反射）具有高电导率、高导热性和可塑性、延展性和高反射性物质。 金属通常是坚硬的结晶固体，能产生各种化学反应，能与其他金属形成合金。金属资源在地球上分布广泛它们大部分以化合态存在，还有少量惰性金属如金、银以单质形式存在。金属也广泛应用于人类生活。在人类社会发展史上，青铜时代出现在石器时代之后、铁器时代以金属材料的应用为标志。
电子排布 编辑本段
金属原子最外层的电子数相对较少，一般为12个。这些电子与原子核之间的结合力较弱，因此很容易脱离原子核的束缚而成为“自由电子”自由电子”电场中的定向运动使金属导电，在导电过程中不发生化学变化；金属的导热性主要依靠自由电子的迁移和晶格振动，使金属表现出导热性。
过渡金属原子不仅容易失去最外层电子，还容易失去次外层电子，导致过渡原子的化合价可变当过量的金属原子结合时，不仅最外层电子可以参与结合，次外层电子也可以参与结合所以过渡金属原子之间的结合能力强，表现为熔点高、强度高。可以看出，价电子决定了金属的主要性能；过渡金属不同的电学性质源于其原子中电子对非成键D带的填充状态当D轨道被部分填充时，它已经(半)当D轨道完全填满时，金属导电性是绝缘的或半导电的。
晶体结构 编辑本段
金属和合金通常是固态晶体。在固体金属中，许多原子通过金属键结合在一起。固体金属的两个原子之间的相互作用力是正离子和周围电子之间的引力，正离子和正离子之间的斥力，电子之间的斥力。结合能是引力和斥力的交互作用，不同的金属有不同的结合能。当大量的金属原子与一种固体结合时，为了使固体金属具有最低的能量并保持其稳定状态，原子之间也保持一定的平衡距离，这是固体金属中的原子紧密而规则排列的重要原因。
液态金属汞的电子结构，它的最外层轨道是‘充满’是的，虽然它能发射电子，但是没有自由轨道接受电子，所以一个都进不去。因为只有能量高的空闲轨道才能用于组合，所以是弱组合。
分布情况 编辑本段
金属在自然界中分布广泛。由于各种金属的化学活性差异很大，所以在自然界中以不同的形式存在。少数化学性质不太活泼的金属元素在自然界中以游离单质形式存在，其他大部分金属以化合物形式存在。一般来说，轻金属是氧化物（赤铁矿的主要成分是Fe2O3、磁铁矿的主要成分是Fe3O4）氟化物（如CaF2）硫酸盐（MgSO4）磷酸盐、碳酸盐（如CaCO3）和其他形式存在，而重金属大多是氧化物、硫化物矿化，许多以硅酸盐形式存在。这些矿物大部分埋藏在地下，成为地壳和岩石圈的一部分。还有一些溶解度很高的矿物质被雨水或地下水带入海洋。此外，海底岩石原本就含有各种矿藏，所以海洋中也有大量的金属资源。
金属分类 编辑本段
根据金属的颜色和性质，可以分为两类：黑色金属和有色金属。
黑色金属：工业上对铁、铬和锰的总称，包括这三种金属的合金。如：钢、生铁、铁合金、铸铁等。纯铁和铬是银白色，锰是银灰色。因为钢的表面通常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，而锰和铬主要用于冶炼黑色合金钢，所以会被误认为是它“黑色”金属。
有色金属：泛指除去铁（有时锰和铬也被去除）和铁基合金。因为有色金属种类多，所以矿产地的数量比黑色金属多得多。有色金属可分为重金属、轻金属、贵金属和稀有金属。
重金属：一般来说，密度大于5g/cm3的金属。如金、银、铜、铁、汞、铅、镉等重金属在人体内积累到一定程度，会引起慢性中毒此外，重金属是土壤环境中一种潜在的有害污染物，长期积累会改变农业土壤的功能。
轻金属：一般相对密度为5g/立方厘米以下的有色金属。包括铝、镁、锂、铍、铷、铯、钾、钠、钙、锶、钡、钛等。轻金属不仅密度低，而且化学活性高，类似于氧、硫、碳和卤素化合物之间的接触相当稳定。铝是用量最大的轻金属，产量和消费量仅次于钢，是第二大金属。
贵金属：这些金属在地球上的含量很低地壳，分布稀疏，互溶共生，富集、分离和纯化既困难又昂贵。化学性质也比较稳定，不容易发生化学反应，比如金、银和铂族金属（铂、钌、铑、钯、锇、铱）
稀有金属：外壳里的更少、分布稀疏或难以从原材料中提取的金属。如锂、铍、钛、钒、锗、钼、铯、镧、钨、镭等。
合金：合金是以金属为基础，添加其他金属或非金属，通过熔炼或烧结制成的一种具有金属特性的材料。机械制造中使用的金属材料主要是合金，纯金属很少使用。因为合金比纯金属具有更好的机械性能和工艺性能，而且价格低廉。最常用的合金是基于铁的铁碳合金，如碳钢、合金钢、灰铸铁等以及基于铜的黄铜、青铜等铝基铝硅合金等。
金属性质 编辑本段
物理性质：在室温下，大部分都是固体，唯一的液体是水银；金属外观：除Cu、除了金，大部分金属都是银白色，有金属光泽；金属通常具有良好的导电性、导热性、延展性。
金属光泽：自由电子很容易吸收可见光的能量，被激发到更高的能级当它们跳回到原来的能级时，就会辐射出吸收的可见光能量，从而使金属变得不透明而有光泽。
延展性：没有金属键的饱和性和方向性当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子始终被包围在电子云中，从而保持了金属键的结合，所以金属具有延展性。
导电导热：金属热传导主要依赖于自由电子的迁移和晶格振动，“自由电子”电场中的定向运动使金属导电。这些都是源于“自由电子”而金属容易失去价电子，产生自由电子，所以金属一般具有良好的导电性、导热性。
金属
金属力学性能 编辑本段
强度：金属材料在静载荷下抵抗永久变形或断裂的能力。根据力的形式，可能有屈服强度、断裂强度、抗拉强度、弯曲强度、扭转强度、抗压强度等等。
塑性：金属材料在负载下产生永久变形而不损坏的能力。受压后，这种材料会保持一定的变形。
硬度：金属材料表面抵抗比它硬的物体侵入的能力。硬度是一个综合指标，代表力量、塑性等综合力学性能。常见的硬度有布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度。
韧性：金属材料抵抗冲击负荷（力的作用时间很短）而不被摧毁。
疲劳是指材料在交变应力下的性能；弹性是指一种金属材料在外力消失时能恢复原来尺寸的特性。
金属磁性 编辑本段
只有少数金属是铁磁性的，而大多数金属是抗磁性的或顺磁性的。例如铁、钴、镍是铁磁性金属，它们的内部电子自旋可以在小范围内自发排列，形成自发磁化区域，这种区域称为磁畴。铁磁材料磁化后，内部磁畴整齐、以相同的方向排列以增强磁性，形成磁体。磁铁吸铁的过程就是铁块磁化的过程被磁化的铁块与磁铁以不同的极性相互吸引，铁块与磁铁牢固连接“粘”在一起了。
化学性质 编辑本段
一种元素的化学特性取决于最外层的电子数，而金属原子最外层的电子数相对较少，一般为12个，容易失去电子变成正离子，所以金属元素的还原性相对较强，容易发生氧化反应。
焰色反应：许多金属或其化合物在燃烧时有一种特殊的颜色，这种颜色被称为火焰反应。它是一种物理变化，相应的金属，无论是离子还是单质，燃烧时都会呈现出相应的火焰颜色。碱金属元素及钙、锶、钡、火焰反应可以发生在一些金属中，如铜。
金属提炼 编辑本段
一般来说，从含金属的矿石中提取金属需要三个步骤：①采矿和选矿；②冶炼；③精炼。 选矿是对开采出来的矿石进行预处理，去除矿石中的大量脉石（主要是石英、石灰石和长石等）去除，以提高矿石中有用成分的含量，达到富集的目的。常用的选矿方法是水选、磁选和浮选等。选矿工艺主要是利用矿石中有用组分与脉石之间物理性质的差异来进行分离。自然界中大多数金属以其化合物或盐的形式存在由于金属的化学活性不同，金属离子获得电子和被还原成金属原子的能力也不同，因此相应的冶炼方法也不同。
电解法：电解是最强的还原方法，任何离子化合物都可以被电解，在阴极上得到还原产物。所以几乎所有的金属都可以通过电解来制备。这种方法得到的产品纯度高，但耗能大，成本高。目前，工业上使用铝和比铝更活泼的金属，如钙、镁、钠等是通过电解获得的。
金属用途 编辑本段
金属广泛应用于人类的生产和生活中。例如，纯金属、金属的合金、金属间隙化合物或金属复合材料。金属或金属材料有很多种简单介绍各种金属的典型用途。
碱金属和碱土金属由于其活泼的化学性质，它是一种优良的还原剂、脱卤剂。特别地，金属Na和金属Mg在有机合成化学工业和冶金工业中具有重要和广泛的应用。S区的金属具有良好的导电性，有些金属如铯在辐照后会产生电流，可以产生光电效应。因而铯、钾、铷常用作光电材料，可以将光信号转化为电信号。
s区金属和铝属于轻金属，是制造轻合金的重要原料。由于铍、镁、铝质地相对较硬，密度较低，适合制造轻合金。镁合金、铝合金和铍合金是重要的低密度高强度轻质结构材料，广泛应用于航天器、航空、汽车、机械工业等方面。
大多数碱金属和P区金属具有低熔点，并且是制造低熔点合金如锡的重要原料、铅、铋等。这种合金用于自动灭火设备和锅炉安全装置、信号仪表等。
元素周期表中金属和非金属边界的一些金属元素，如镓、铟、锗是一种典型的半导体材料，广泛用于制造各种半导体器件和电子元件。银、铜、金、铝是所有金属中导电性最好的。银和金化学稳定性高，但价格昂贵它们通常在要求苛刻的情况下用作导电元件，而铜和铝（尤其是铝、质轻价廉）广泛应用于电气行业制造各种电线、电缆、电极和导电元件部件。
金、银、铜自古以来就是制造货币的主要材料，今天仍是一些国家造币合金的成分。此外，还制作各种饰品、器皿和精美的手工艺品、收藏品也是金银的重要用途。
铁是所有金属中使用最广泛的、自古代铁器时代以来，铁是数量最多的金属，是制造工具、日常用品和武器的基本材料。今天，铁仍然是各种不同性质的钢的基本成分。
铁、钴、镍具有顺磁性，是许多磁性材料的主要成分。永磁材料是一种重要的电子材料，用它制成的元件可以在不增加能量的情况下提供恒定的磁场。永磁材料用于各种电子和电气仪器中、记录仪、通风设备、发电机、电动机、电声、它在电视设备中起着重要的作用。
铂金属具有高化学稳定性和耐高温性。在化学工业中，它们的稳定性可以用来制造特殊用途的反应容器、蒸发皿、坩埚。铂、钌、铑、钯也是制造耐腐蚀电极和热电偶的重要材料。铂铱合金用于制作标准度量衡的校准器，锇铱合金也用于制作指南针和自来水笔尖的主要部件。
大多数铂金属都能吸收气体，尤其是H2，其中钯对H2的吸收作用特别强。因此，铂和钯可以用作储氢材料。在电子工业中，钯管用于制造H2过滤器，以制备高纯度的H2。此外，铂族金属，尤其是钌、铑、铂、钯（及其化合物）在化学工业中，它常被用作催化剂。
一些金属因为它们的熔点、它具有高沸点高硬度的特点，是高熔点金属钨铬等金属陶瓷的重要原料。此外，钨、钼和其他高熔点金属经常被用作电子仪器中的热离子发射材料，钨被广泛用于制造各种灯泡中的灯丝和硬质合金。
稀土金属在化学上很活跃，具有很强的还原能力，能使钢水脱氧、脱硫和去除有害杂质在冶金工业中有重要的应用。微量稀土金属可以大大改善甚至从根本上改变合金的性能它们在冶金工业中被称为维生素，是重要的合金成分。
在玻璃、稀土元素常用作陶瓷工业的添加剂。在玻璃中引入稀土元素可以改善玻璃的性能，制造出许多新型玻璃（彩色玻璃、光学玻璃、吸收玻璃和激光玻璃等），广泛应用于光学仪器、电子工业、在电机和原子能工业中，向陶瓷中添加稀土氧化物可以改善陶瓷的烧结性能、致密度、显微结构和相组成，以满足不同场合使用的陶瓷材料的质量和性能要求。
金属元素是人类必不可少的元素。微量元素在体内是很少的，但在生命过程中的作用却不可低估。没有必需的微量元素，酶的活性就会降低或完全丧失，而激素、蛋白质、维生素的合成和代谢也会受到阻碍，人类的生命将难以延续。例如，铁是血液中交换和运输氧气的必需元素；锌是一种对生命至关重要的元素，被称为“生命之花”有必要形成多种蛋白质。
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