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金属
(きんぞく、メタル、英語:metal)とは、おおむね次のような性質を持つ
物質
の総称であるんや。
導体 -
自由電子
が担体となるため
磨くと光沢を放つ(
金属光沢
) - 自由電子が光を弾くため
常温では
固体
(例外は
水銀
)
固体は
結晶構造
をもつ
不透明
硬度
が高い
抗張力が大きい
弾性
がある
可鍛性がある
疲労に対する抵抗力がある
正の
原子価
をとる(単独では
陽イオン
となる)
フェルミ面
を持つ
熱を通しやすい
金属の硬さ
金属は一般には硬いもんとしてイメージされ、ひっかき硬さやらなんやらの意味に置いては実際に硬いもんが多い。せやけど、
アルカリ金属
・
アルカリ土類金属
のように柔らかいもんもあるんや。
また、
延性
ちう観点に立てば、むしろ金属は柔らかく(延性があり)加工しやすいのが特徴といえる。工業的にしこたま利用されておる理由も、強度と加工しやすさのバランスの良さにあるんや。
さらに、科学的に見ても金属はその結合に自由電子が介在するっちうことが特徴となっておる。自由電子の形態は、その名の通り、液体のように金属材料中を自由に動き回ることが特徴であるんや。従ちう、金属を固体の様に位置を変えへん原子と、液体のように自由に動く電子で構成された「柔らかい湿った粘土のようなもん」と捉えることもできる。また、この液体のような自由電子は、金属光沢の原因ともなっておる。
鉄基合金の特異性
鉄基合金
は構造部材としては
鉄鋼
と呼ばれ、その潤沢な生産性により様々な分野で活躍しておる。せやけど、鉄基合金の活躍は、構造部材にとどまらへんし、低熱膨張材や
永久磁石
、軟磁性材料やらなんやら多岐にわたる。構造部材にしたかて、
セラミックス
や超硬、その他
非鉄金属
やらなんやらとちがい、熱処理による強度増幅能力が高く、鉄を加工する工具や
金型
に多用される。また耐熱性、耐食性やらなんやらも高い可変幅を有する合金系であるんや。せやけど、これら鉄自体とちゃう別種の元素を添加し、それに応じた
熱処理
を施すことにより鉄自体と似ても似つかぬ金属に生まれ変わる。
バンド理論における金属
バンド理論
によって記述されるように、金属とは
状態密度
において
フェルミエネルギー
上の状態が有限に存在する状態(
バンドギャップ
があらへん状態と言える)、またはその状態を示す物質であるんや。類似した状態に
半金属
があるんや。
金属は
温度
が下がると
電気伝導性
が上がる。逆に温度が上がると電気伝導性は減少する。こら温度の上昇に伴って
伝導電子
がより
散乱
されるためであるんや。この性質から、
ぜぇぇぇったい零度
に向けて金属の
電気抵抗
はゼロになることを検証する過程で、
超伝導
が
1911年
に
ヘイケ・カメルリング・オネス
によって発見されたちうわけや。
実際の金属では、
零点振動
や
不純物
、
欠陥
やらなんやらの影響により伝導電子は散乱されるさかい、
超伝導
のような
相転移
があらへん限り、ぜぇぇぇったい零度のごく近傍においても抵抗は存在する。
関連項目
めっき
機械材料
レアメタル
非鉄金属
貴金属
卑金属
重金属
軽金属
KEY to METALS - データベース
外部リンク
石油天然ガス・金属鉱物資源機構
(PCリンク)
VIRTUAL金属資源情報センター
(PCリンク)
カテゴリ:金属
カテゴリ:化学物質
カテゴリ:物質
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