Starea metalica

STAREA METALICA

Sunt cunoscute la ora actuala 104 elemente chimice, dintre care un numar de 82 de elemente sunt considerate ca fiind elemente metalice. 

Metalele pot fi descrise astfel:

a. metalele sunt acele elemente chimice, care poseda un coeficient pozitiv de variatie a rezistivitatii electrice in functie de temperatura, respectiv rezistivitatea lor electrica creste odata cu cresterea temperaturii.

b. se caracterizeaza si prin: luciu metalic, plasticitate, conductibilitate electrica si termica ridicata.

Metalele pot fi clasificate in diverse categorii avandu-se in vedere anumite proprietati specifice.

Metalele care prezinta o importanta deosebita in tehnica sunt enumerate mai jos in ordine alfabetica: aluminiul, aurul, argintul, beriliul, cadmiul, cobaltul, cromul, cuprul, fierul, mercurul, magneziul, molibdenul, nichelul, plumbul, platina, staniul, tantalul, titanul, vanadiul, wolframul si zincul. In afara mercurului, toate celelalte metale se prezinta la temperatura ambianta in stare solida. Greutatea specifica minima o are litiul (0,53 daN/dm³ ), iar greutatea specifica maxima o are osmiul (22,48 daN/dm³ ).

Proprietatile fizice, chimice si mecanice, specifice metalelor, isi au originea in structura electronica si in specificul legaturii interatomice de tip metalic. In esenta teoria electronica a metalelor considera metalele, respectiv aliajele, ca fiind constituite din ioni pozitivi printre care circula electronii de valenta, formand asa numitul nor electronic, sau gaz de electroni liberi.

Intr-un cristal metalic de marime obisnuita sunt cuprinsi cca. 10¹⁶ atomi iar fiecare din acestia pune in comun toti electronii lui de valenta, astfel incat in jurul ionilor pozitivi ia nastere norul electronilor de valenta. Respingerea reciproca dintre acesti electroni de valenta, datorita faptului ca acestia au toti sarcina negativa, determina repartizarea lor uniforma in interiorul corpurilor metalice. Acesti electroni uniform distribuiti vor satisface valenta atomilor vecini si deci a tuturor atomilor, realizandu-se asa numita legatura metalica.

Miscarea electronilor in cadrul corpurilor metalice, precum si energiile asociate acestor miscari pot fi explicate prin teoria zonelor de energie, initiata de Bloch in anul 1928. In cadrul acestei teorii miscarea electronilor se face dupa legile mecanicii cuantice, avand drept cadru campul periodic creat de aranjamentul spatial al ionilor in retelele cristaline.

Sub influenta unei diferente de potential, electronii liberi, precum si altii excitati de pe nivelele inferioare, se pun in miscare dand nastere unui curent electric. In aceasta miscare apar insa forte care se opun trecerii curentului electric, cu alte cuvinte, metalele au rezistivitate electrica. In mecanica ondulatorie o retea periodica perfecta nu opune rezistenta, deoarece in acest caz nu se produce o dispersie a undelor electronice. Rezistivitatea este datorata dispersiei generale a undelor care se produce in cazul in care ionii retelei sunt plasati neregulat in spatiu, astfel incat undele individuale difuzate de fiecare atom nu pot sa interfereze. Datorita agitatiei termice a atomilor (ionilor) se favorizeaza asezarea dezordonata a acestora, fapt care explica relatia ce exista intre rezistivitate si temperatura. Unele metale in situatia in care au o puritate foarte ridicata si sunt detensionate la maximum posibil, la temperaturi situate aproape de zero absolut, prezinta fenomenul de supraconductibilitate, adica rezistivitatea lor electrica este aproape zero. Odata cu cresterea temperaturii, amplitudinea oscilatiilor ionilor creste si implicit va creste si rezistivitatea metalelor. Cresterea rezistivitatii este determinata si de prezenta unor impuritati, imperfectiuni sau deformatii ale retelei.