Metali su vrsta materijala koje je čovjek koristio od davnina. Ova skupina tvari je vrlo brojna, ali sve imaju zajedničke fizičke karakteristike, koje se obično nazivaju metalna svojstva.
Tvrdoća među njima je uobičajena, ali nije odlučujuća. Specifičniji su drugi koje posjeduje najmekši metal. Ova svojstva određena su osobitostima njihove strukture na molekularnoj razini.
Svojstva metala
Željezo i njegove legure (čelik, lijevano željezo), bakar, aluminij… Korištenje ovih materijala označilo je iskorake u znanstveno-tehnološkom napretku u različitim fazama razvoja civilizacije. Svaki od ovih metala ima karakteristike koje mu daju jedinstvenu praktičnu vrijednost. Zajedničke značajke za njih su visoka toplinska i električna vodljivost, plastičnost - sposobnost održavanja integriteta tijekom deformacije, metalni sjaj.
Oštrica od damasta koja reže željezni oklop i najmekši metal, na kojem ostaju tragovi od najmanjeg udara, imaju sličnu unutarnju strukturu. Temelji se 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 iona smještenih na čvorovima kristalne rešetke ostvaruje se zbog privlačnih sila koje nastaju u "elektronskom plinu". Tvrdoća, gustoća, tačka taljenja metala ovise o koncentraciji ovog "plina".
Kriteriji ocjenjivanja
Odgovor na pitanje koji je metal najmekši uvijek će biti predmet rasprave, osim ako se ne dogovore kriteriji ocjenjivanja i definira sam pojam mekoće. Mišljenje o ovoj osobini materijala bit će različito za stručnjake u različitim industrijama. Metalurg može shvatiti mekoću kao povećanu savitljivost, sklonost prihvaćanju deformacija od abrazivnih materijala, itd.
Za znanstvenike materijala važno je biti u stanju objektivno usporediti različite karakteristike tvari. Mekoća bi također trebala imati općeprihvaćene kriterije 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 certificiranih metoda za mjerenje tvrdoće temelji se na dodirnom djelovanju na materijal koji se testira, mjereno preciznim instrumentima, od tvrđeg tijela zvanog indenter. Ovisno o vrsti indentera i metodama mjerenja, postoji nekoliko glavnihmetode:
- Brinellova metoda. Određuje se promjer otiska koji ostavlja metalna kugla kada se pritisne na površinu ispitivane tvari.
- Rockwellova metoda. Mjeri se dubina udubljenja u površinu kugle ili dijamantnog stošca.
- Vickersova metoda. Određuje se površina otiska koji ostavlja dijamantna tetraedarska piramida.
- Tvrdoća po Shoreu. Postoje vage za vrlo tvrde i vrlo mekane materijale - mjeri se dubina uranjanja posebne igle ili visina odbijanja od površine posebnog udarača.
Mohsova skala tvrdoće
Ovu skalu za određivanje relativne tvrdoće minerala i metala predložio je početkom 19. stoljeća Nijemac Friedrich Moos. Temelji se 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 uvjetni indeks tvrdoće, za ispitivanu tvar se određuje mjesto na ljestvici i digitalni indeks. Najmekši referentni mineral je talk. Ima Mohsovu tvrdoću 1, a najtvrđi, dijamant, je 10.
Procjena tvrdoće po Mohsovoj skali temelji se na principu "mekše - tvrđe". Koliko je točno puta npr. aluminij, koji ima indeks na Mohsovoj ljestvici 2,75, mekši od volframa (6,0) moguće je samo pomoću rezultata mjerenja na temelju drugih metoda. Ali da bi se odredio najmekši metal u periodnom sustavu, ova tablica je dovoljna.
Najmekši su alkalni metali
Iz Mohsove mineraloške ljestvice može se vidjeti da su najmekše tvari srodne alkalnim metalima. Čak i živa, koja je mnogima poznata iz tekućine iz termometra, ima indeks tvrdoće 1,5. Mekše od nje je nekoliko tvari sličnih fizičkih, mehaničkih i kemijskih svojstava: litij (0,6 po Mohsovoj skali), natrij (0,5), kalij (0, 4), rubidij (0, 3). Najmekši metal je cezij, koji ima Mohsovu skalu tvrdoće od 0,2.
Fizička i kemijska svojstva alkalnih metala određena su njihovom elektronskom konfiguracijom. Samo se neznatno razlikuje od strukture inertnih plinova. Elektron koji se nalazi na vanjskoj energetskoj razini ima pokretljivost, što određuje visoku kemijsku aktivnost. Najmekše metale karakterizira posebna hlapljivost, teško ih je kopati i sačuvati nepromijenjene. Imaju nasilne kemijske interakcije sa zrakom, vodom, kisikom.
Stavka 55
Ime "cezij" dolazi od latinskog caesius - "nebesko plavo": u spektru koji emitira vrlo vruća tvar, dvije svijetle plave pruge su vidljive u infracrvenom rasponu. U svom čistom obliku, dobro reflektira svjetlost, izgleda kao svijetlo zlato i ima srebrno-žutu boju. Cezij je najmekši metal na svijetu, s indeksom tvrdoće po Brinellu od 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Točka topljenja: +28,5°C, dakle u normalnim uvjetima, na sobnoj temperaturi, cezij je u polutekućem stanju.
Rijetko jeskup i izrazito reaktivan metal. U elektronici, radiotehnici i visokotehnološkoj kemijskoj industriji sve se više koristi cezij i legure na njegovoj osnovi, a potreba za njim stalno raste. Traže se njegova kemijska aktivnost, sposobnost stvaranja spojeva s najvećom električnom vodljivošću. Cezij je važna komponenta u proizvodnji posebnih optičkih uređaja, svjetiljki jedinstvenih svojstava i drugih visokotehnoloških proizvoda. U isto vrijeme, mekoća nije njegova najtraženija kvaliteta.
