Metali su vrsta materijala koje je čovjek koristio od davnina. Ova grupa supstanci je veoma brojna, ali sve imaju zajedničke fizičke karakteristike, koje se obično nazivaju metalna svojstva.
Tvrdoća među njima je uobičajena, ali nije odlučujuća. Konkretniji su drugi koje posjeduje najmekši metal. Ova svojstva su određena posebnostima njihove strukture na molekularnom nivou.
Svojstva metala
Gvožđe i njegove legure (čelik, liveno gvožđe), bakar, aluminijum… Upotreba ovih materijala označila je iskorake u naučno-tehnološkom napretku u različitim fazama razvoja civilizacije. Svaki od ovih metala ima karakteristike koje mu daju jedinstvenu praktičnu vrijednost. Zajedničke karakteristike za njih su visoka toplotna i električna provodljivost, plastičnost - sposobnost održavanja integriteta tokom deformacije, metalni sjaj.
Oštrica od damasta koja seče kroz gvozdeni oklop i najmekši metal, na kojoj ostaju tragovi od najmanjeg udara, imaju sličnu unutrašnju strukturu. Zasnovan je na kristalnoj rešetki, na čijim se čvorovima nalaze atomi spozitivnog i neutralnog naboja, između kojih se nalazi "elektronski plin" - čestice koje su napustile vanjske ljuske atoma zbog slabljenja veze s jezgrom. Posebna metalna veza između pozitivnih jona smještenih na čvorovima kristalne rešetke ostvaruje se zbog privlačnih sila koje nastaju u "elektronskom plinu". Tvrdoća, gustina, tačka topljenja metala zavise od koncentracije ovog "gasa".
Kriterijumi za procjenu
Odgovor na pitanje koji je metal najmekši uvijek će biti predmet rasprave, osim ako se ne dogovore kriteriji ocjenjivanja i definiše sam pojam mekoće. Mišljenje o ovoj osobini materijala bit će različito za stručnjake u različitim industrijama. Metalurg može shvatiti mekoću kao povećanu savitljivost, sklonost prihvatanju deformacija od abrazivnih materijala, itd.
Za naučnike o materijalima važno je da budu u stanju da objektivno uporede različite karakteristike supstanci. Mekoća takođe treba da ima opšteprihvaćene kriterijume ocjenjivanja. Najmekši metal na svijetu trebao bi imati općepriznate pokazatelje koji dokazuju njegove "rekordne" karakteristike. Postoji nekoliko metoda koje imaju za cilj mjerenje mekoće različitih materijala.
Metode mjerenja
Većina sertifikovanih metoda za merenje tvrdoće zasniva se na kontaktnom delovanju na materijal koji se testira, mereno preciznim instrumentima, od tvrđeg tela zvanog indenter. U zavisnosti od vrste indentera i metoda merenja, postoji nekoliko glavnihmetode:
- Brinellova metoda. Određuje se prečnik otiska koji ostavlja metalna kugla kada se pritisne na površinu ispitivane supstance.
- Rockwell metoda. Mjeri se dubina udubljenja u površinu kugle ili dijamantskog konusa.
- Vickersova metoda. Određuje se površina otiska koju ostavlja dijamantska tetraedarska piramida.
- Tvrdoća po Šoru. Postoje vage za vrlo tvrde i vrlo meke materijale - mjeri se dubina uranjanja posebne igle ili visina odbijanja od površine specijalnog udarača.
Mohsova skala tvrdoće
Ovu skalu za određivanje relativne tvrdoće minerala i metala predložio je početkom 19. vijeka Nijemac Friedrich Moos. Zasnovan je na metodi grebanja, gdje tvrđi uzorak ostavlja trag na mekšem, te je vrlo zgodan za otkrivanje koji je metal najmekši. U odnosu na 10 referentnih minerala, kojima je dodijeljen uslovni indeks tvrdoće, za ispitivanu supstancu se određuje mjesto na skali i digitalni indeks. Najmekši referentni mineral je talk. Ima Mohsovu tvrdoću 1, a najtvrđi, dijamant, je 10.
Procjena tvrdoće po Mohsovoj skali zasniva se na principu "mekše - tvrđe". Koliko je tačno puta, na primjer, aluminijum, koji ima indeks na Mohsovoj skali 2,75, mekši od volframa (6,0), moguće je samo pomoću rezultata mjerenja na osnovu drugih metoda. Ali da bi se odredio najmekši metal u periodnom sistemu, ova tablica je dovoljna.
Najmekši su alkalni metali
Iz Mohsove mineraloške skale može se vidjeti da su najmekše supstance koje se odnose na alkalne metale. Čak i živa, koja je mnogima poznata iz tečnosti iz termometra, ima indeks tvrdoće 1,5. Mekše od nje je nekoliko supstanci sličnih fizičkih, mehaničkih i hemijskih svojstava: litijum (0,6 po Mohsovoj skali), natrijum (0,5), kalijum (0, 4), rubidijum (0, 3). Najmekši metal je cezijum, koji ima Mohsovu skalu tvrdoće od 0,2.
Fizička i hemijska svojstva alkalnih metala određena su njihovom elektronskom konfiguracijom. Samo se neznatno razlikuje od strukture inertnih plinova. Elektron koji se nalazi na vanjskom energetskom nivou ima pokretljivost, što određuje visoku hemijsku aktivnost. Najmekši metali se odlikuju posebnom hlapljivošću, teško ih je kopati i čuvati nepromijenjeni. Imaju nasilne hemijske interakcije sa vazduhom, vodom, kiseonikom.
Stavka 55
Ime "cezijum" dolazi od latinskog caesius - "nebesko plavo": u spektru koji emituje veoma vruća supstanca, dve jarko plave pruge su vidljive u infracrvenom opsegu. U svom čistom obliku, dobro reflektuje svjetlost, izgleda kao svijetlo zlato i ima srebrno-žutu boju. Cezijum je najmekši metal na svetu, sa indeksom tvrdoće po Brinellu od 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Tačka topljenja: +28,5°C, tako da u normalnim uslovima, na sobnoj temperaturi, cezijum je u polutečnom stanju.
Rijetko jeskup i izuzetno reaktivan metal. U elektronici, radiotehnici i visokotehnološkoj hemijskoj industriji, cezijum i legure na njegovoj bazi se sve više koriste i potreba za njim stalno raste. Njegova hemijska aktivnost, sposobnost formiranja jedinjenja sa najvećom električnom provodljivošću su traženi. Cezijum je važna komponenta u proizvodnji specijalnih optičkih uređaja, lampi jedinstvenih svojstava i drugih visokotehnoloških proizvoda. Istovremeno, mekoća nije njegov najtraženiji kvalitet.
