I metalli sono un tipo di materiale utilizzato dall'uomo fin dall'antichità. Questo gruppo di sostanze è molto numeroso, ma hanno tutte caratteristiche fisiche comuni, che sono comunemente chiamate proprietà metalliche.
La durezza tra di loro è comune, ma non decisiva. Più specifici sono altri che possiede il metallo più morbido. Queste proprietà sono determinate dalle peculiarità della loro struttura a livello molecolare.
Proprietà dei metalli
Ferro e sue leghe (acciaio, ghisa), rame, alluminio… L'uso di questi materiali ha segnato passi avanti nel progresso scientifico e tecnologico in diversi stadi dello sviluppo della civiltà. Ognuno di questi metalli ha caratteristiche che gli conferiscono un valore pratico unico. Le loro caratteristiche comuni sono l'elevata conduttività termica ed elettrica, la plasticità - la capacità di mantenere l'integrità durante la deformazione, la lucentezza metallica.
La lama di damasco che taglia l'armatura di ferro e il metallo più tenero, su cui rimangono tracce dal minimo impatto, hanno una struttura interna simile. Si basa su un reticolo cristallino, ai cui nodi ci sono atomi concarica positiva e neutra, tra cui c'è un "gas di elettroni" - particelle che hanno lasciato i gusci esterni degli atomi a causa di un indebolimento del legame con il nucleo. Uno speciale legame metallico tra ioni positivi situati ai nodi del reticolo cristallino viene realizzato a causa delle forze di attrazione che si creano nel "gas di elettroni". La durezza, la densità, il punto di fusione del metallo dipendono dalla concentrazione di questo "gas".
Criteri di valutazione
La risposta alla domanda su quale metallo sia il più morbido sarà sempre oggetto di discussione, a meno che non vengano concordati i criteri di valutazione e non venga definito il concetto stesso di morbidezza. L'opinione su questa caratteristica del materiale sarà diversa per gli specialisti di diversi settori. Un metallurgista può interpretare la morbidezza come una maggiore malleabilità, una tendenza ad accettare la deformazione da materiali abrasivi, ecc.
Per gli scienziati dei materiali, è importante essere in grado di confrontare oggettivamente le diverse caratteristiche delle sostanze. La morbidezza dovrebbe anche avere criteri di valutazione generalmente accettati. Il metallo più tenero del mondo dovrebbe avere indicatori generalmente riconosciuti che ne dimostrino le caratteristiche "da record". Esistono diversi metodi che mirano a misurare la morbidezza di diversi materiali.
Metodi di misurazione
La maggior parte dei metodi certificati per misurare la durezza si basa sull'azione di contatto sul materiale in prova, misurata con strumenti di precisione, da un corpo più duro chiamato penetratore. A seconda del tipo di penetratore e dei metodi di misura, ne esistono diversi principalimetodi:
- Metodo Brinell. Viene determinato il diametro dell'impronta lasciata da una sfera di metallo quando viene premuta sulla superficie della sostanza in esame.
- Metodo Rockwell. Viene misurata la profondità della rientranza nella superficie di una sfera o di un cono di diamante.
- Metodo Vickers. Viene determinata l'area dell'impronta lasciata da una piramide tetraedrica di diamante.
- Durezza Shore. Esistono scale per materiali molto duri e molto morbidi: viene misurata la profondità di immersione di un ago speciale o l' altezza di rimbalzo dalla superficie di un percussore speciale.
Scala di durezza Mohs
Questa scala per la determinazione della durezza relativa di minerali e metalli fu proposta all'inizio del XIX secolo dal tedesco Friedrich Moos. Si basa sul metodo dello scratching, in cui un campione più duro lascia un segno su uno più morbido, ed è molto comodo per scoprire quale metallo è il più morbido. In relazione a 10 minerali di riferimento, a cui viene assegnato un indice di durezza condizionale, per la sostanza testata viene determinato un posto nella scala e un indice digitale. Il minerale di riferimento più morbido è il talco. Ha una durezza Mohs di 1 e il più duro, il diamante, è 10.
La valutazione della durezza sulla scala di Mohs si basa sul principio "più morbido - più duro". È possibile determinare esattamente quante volte, ad esempio, l'alluminio, che ha un indice sulla scala Mohs di 2,75, è più morbido del tungsteno (6,0), solo con risultati di misurazione basati su altri metodi. Ma per determinare il metallo più tenero nella tavola periodica basta questa tavola.
I più morbidi sono i metalli alcalini
Dalla scala mineralogica di Mohs, si può notare che le più morbide sono le sostanze legate ai metalli alcalini. Anche il mercurio, noto a molti dal liquido di un termometro, ha un indice di durezza di 1,5 Più morbido di esso sono diverse sostanze con proprietà fisiche, meccaniche e chimiche simili: litio (0,6 sulla scala di Mohs), sodio (0,5), potassio (0, 4), rubidio (0, 3). Il metallo più tenero è il cesio, che ha una scala di durezza Mohs di 0,2.
Le proprietà fisiche e chimiche dei metalli alcalini sono determinate dalla loro configurazione elettronica. Differisce solo leggermente dalla struttura dei gas inerti. Un elettrone situato a un livello di energia esterno ha mobilità, che determina un'elevata attività chimica. I metalli più teneri sono caratterizzati da una particolare volatilità, sono difficili da estrarre e conservare in alterati. Hanno violente interazioni chimiche con aria, acqua, ossigeno.
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Il nome "cesium" deriva dal latino caesius - "celeste": nello spettro emesso da una sostanza molto calda, sono visibili due luminose strisce blu nella gamma dell'infrarosso. Nella sua forma pura, riflette bene la luce, sembra oro chiaro e ha un colore giallo argenteo. Il cesio è il metallo più tenero al mondo, con un indice di durezza Brinell di 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Punto di fusione: +28,5°C, quindi in condizioni normali, a temperatura ambiente, il cesio è allo stato semiliquido.
È rarometallo costoso ed estremamente reattivo. Nell'elettronica, nella radioingegneria e nell'industria chimica ad alta tecnologia, il cesio e le leghe a base di esso sono sempre più utilizzati e la sua necessità è in costante crescita. Sono richieste la sua attività chimica, la capacità di formare composti con la più alta conduttività elettrica. Il cesio è un componente importante nella produzione di dispositivi ottici speciali, lampade con proprietà uniche e altri prodotti high-tech. Allo stesso tempo, la morbidezza non è la sua qualità più ricercata.
