ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. Металлами называют простые вещества, которые при обычных условиях твердые (только ртуть находится в жидком состоянии) и отличаются характерным металлическим

Металлами называют простые вещества, которые при обычных условиях твердые (только ртуть находится в жидком состоянии) и отличаются характерным металлическим блеском и непрозрачно­стью, ковкостью и свариваемостью, тягучестью, электропроводно­стью и теплопроводностью, высокой истинной плотностью, как правило, большей единицы. Металлы с плотностью меньше 5 г/см³ условно называют легкими. Большинство же металлов имеют истинную плотность больше 5 и их именуют тяжелыми. Весьма легким является калий с плотностью 0,86, самым тяжелым — осмий с плот­ностью 22,5: Для всех металлов (а их 76 из 106 химических элемен­тов системы Д.И. Менделеева) характерна способность их атомов сравнительно легко отщеплять внешние (валентные) электроны и переходить в положительно заряженные ионы (катионы). Это свое­образие металлов проявляется в их физических и химических свой­ствах. Оторвавшиеся от атомов свободные электроны непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами под влия­нием самой небольшой разности потенциалов, вследствие чего и проявляются высокая тепло- и электропроводность. Оставаясь об­щими (свободными), они образуют электронный газ. Последний, подобно подвижному «клею», распространяется по всему металлу, скрепляя положительно заряженные ионы. Электронный клей уни­версален для всех атомов, почти не зависит от химической валентно­сти.

Из физических свойств металлов особо выделяется ковкость, т. е. их способность сплющиваться, прокатываться, например из же­лезного бруска толщиной 80—100 мм получают прокатыванием проволоку толщиной 4 мм и тоньше. Медь можно вытягивать в про­волоку толщиной в сотые доли миллиметров, вольфрам — 0,015 мм, а для позолоты изготовляют из золота листочки толщиной 0,003 мм. Из толстых кусков металла (болванок) получают балки, рельсы и другие изделия большой протяженности. Такая способность метал­лов увеличивается с повышением температуры и поэтому обработка выполняется в нагретом состоянии.

Среди металлов редкие отличаются хрупкостью. Но они не име­ют распространения при изготовлении строительных изделий, на­пример сурьма, висмут, марганец и некоторые другие. Для метал­лов, как отмечено выше, характерен «металлический» блеск, однако по окраске они разнообразны. В производстве их делят на черные — железо и его сплавы, а все остальные относят к цветным. Кроме чис­тых (простых) металлов в технике чаще применяют металлические сплавы с металлами и металлоидами (углеродом, кремнием и др.). Металлы отличаются друг от друга температурой плавления (ртуть — при температуре -39°С, самый тугоплавкий вольфрам — при температуре 3370°С) и твердостью (от мягкого свинца — цара­пается ногтем до самого твердого хрома — царапается алмазом).

От химической активности, легкости отрыва валентных электро­нов от атомов зависит способность металла соединяться с кислоро­дом при непосредственном с ним взаимодействии. В частности, в хи­мических реакциях металлы чаще всего являются восстановителями, вытесняя обычно водород и менее химически активные металлы[54].

В строительстве используются не чистые металлы, а их сплавы. Они отличаются от металлов температурой плавления, теплопро­водностью, электропроводностью, твердостью и другими свойства­ми, что связано с затруднениями в перемещении свободных электро­нов в сплавах вследствие присутствия в их среде примесей. Так, например, если твердость железа в условных единицах равна 50—80, то при введении в железо углерода с получением железоуглероди­стого сплава, именуемого чугуном, твердость повышается до 210—410, при сплаве железа с углеродом и хромом в виде инструментальной стали твердость составляет 450—700. В сплавах могут улучшаться и другие ценные для практики свойства, поэтому в стро­ительстве в основном используют черные сплавы — стали и чугуны, из цветных — алюминий и сплавы на его основе.