STRUKE:

metali

metali (lat. metallum < grč. μέταλλον: rudnik; ruda), elementarne tvari koje se odlikuju nizom karakterističnih svojstava: osobitim (metalnim) sjajem, dobrom provodnošću topline i elektriciteta, kovkošću, duktilnošću i neprozirnošću te sposobnošću da primanjem toplinske ili svjetlosne energije emitiraju elektrone. Oko 80% svih poznatih prirodnih i umjetno stvorenih kemijskih elemenata pripada metalima. Njihova ukupna zastupljenost u Zemljinoj kori iznosi samo 25%. Međutim, nakon nemetala kisika i silicija, sljedećih sedam najzastupljenijih elemenata na Zemlji su metali (aluminij, željezo, kalcij, natrij, magnezij, kalij, titanij). U prirodi su metali uglavnom vezani u obliku kemijskih spojeva, minerala, većinom oksida i sulfida, ali i karbonata, sulfata i silikata. U elementarnom obliku pojavljuju se samo zlato, srebro, bizmut, bakar, paladij, platina i meteorsko željezo. Metalima pripadaju elementi na lijevoj strani i u sredini (izuzev vodika) periodnoga sustava elemenata, dok su na njegovoj desnoj strani nemetali. Na granici između metala i nemetala nalaze se polumetali ili metaloidi, koji nemaju izrazita metalna svojstva, a po kemijskim svojstvima bliži su nemetalima; vrlo su slabi vodiči elektriciteta, a električna im provodnost, za razliku od metala, raste s porastom temperature. To su bor, silicij, germanij, arsen, antimon, telurij i polonij, poznati i kao poluvodiči.

Čovjek poznaje i rabi metale od davnine: bakar, zlato, srebro i olovo oko 8000 god., kositar, željezo, živu, polumetal antimon od staroga vijeka. Od ostalih su značajnijih metala prije XIV. st. bili otkriveni bizmut i cink, u XVIII. st. kobalt, nikal, titanij, krom, mangan, molibden, volfram, platina i uranij, a većina ostalih tehnički važnih metala otkrivena je u XIX. st. Otkriće i primjena prvih metala bili su u povijesti ljudskoga roda toliko značajni da se po njima zovu cijele razvojne epohe (bakreno, brončano, željezno doba), a posjedovanje zlata i srebra te bakra, kositra i željeza odlučivalo je tijekom dugih povijesnih razdoblja o nadmoći ili podložnosti narodâ i državâ. Metali su i danas najvažniji, ponajprije konstrukcijski tehnički materijali (željezo, odn. čelik, aluminij, bakar, cink, krom, titanij itd.).

Svi su metali pri sobnoj temperaturi čvrste tvari, osim žive, koja je kapljevina (talište –38,83 °C). Atomi su im u kristalnoj rešetki povezani zajedničkim, lako pokretljivim vanjskim elektronima, tj. metalnom vezom (→ kemijske veze). Tvrdoća, talište i vrelište metala ovise o jakosti metalne veze, koja raste s porastom broja vanjskih elektrona. Zato alkalijski metali imaju najniža tališta i vrelišta i najmanje gustoće. Cezij se tali već na 28,44 °C, vrije na 671 °C, a litij, metal s najmanjom gustoćom (0,534 g/cm³), lakši je od vode. Najviša tališta, vrelišta i gustoće imaju elementarne tvari prijelaznih elemenata u sredini periodnoga sustava: volfram ima najviše talište (3422 °C) i vrelište (oko 5600 °C), a iridij najveću gustoću (22,61 g/cm³).

Lako pokretljivi elektroni u metalu mogu se usmjereno gibati, pa su prenositelji električne struje. Električna se provodnost metala s porastom temperature smanjuje, jer pojačano termičko titranje atoma u kristalnoj rešetki raspršuje elektrone i ometa njihovo slobodno gibanje. Sniženje temperature djeluje obratno, pa na temperaturama blizu apsolutne nule neki metali postaju supravodljivi, tj. električna otpornost praktično im se smanji do nemjerljiva iznosa. Najveću električnu i toplinsku provodnost imaju srebro i bakar.

Zbog pokretljivosti elektrona slojevi atoma u kristalnoj rešetki metala mogu djelovanjem vanjske sile kliziti jedni povrh drugih bez kidanja kemijske veze. Metali koji se mogu plastično obrađivati nazivaju se kovinama; većina se metala, posebice zlato, srebro, bakar, aluminij i kositar, razmjerno lako kuju i razvlače u tanke žice. Najpodatnije je zlato, koje se može iskovati u prozirne listiće debljine oko 350 atoma (10–4 mm). Željezo, kobalt i nikal jedini su feromagnetični metali. Metali imaju malenu energiju ionizacije, slab afinitet prema elektronima i lako ih otpuštaju, izrazita su redukcijska sredstva i lako tvore pozitivno nabijene ione (katione), gradeći mnoštvo svojih anorganskih spojeva (soli). Mnogi metali na zraku izgube sjaj, najčešće zbog stvaranja površinskoga sloja oksida. Ako takav sloj ima zaštitna svojstva, metal je korozijski otporan (npr. aluminij). Svi metali negativnoga standardnog redukcijskog potencijala reagiraju s vodenim otopinama kiselina uz razvijanje vodika (npr. cink, željezo). Metali pozitivnoga standardnog redukcijskog potencijala (npr. bakar) reagiraju samo s kiselinama oksidirajućega djelovanja. Kemijski su najpostojaniji zlato i platinski metali (nazivaju se plemenitim metalima), zatim srebro, a donekle i bakar i živa. Najplemenitiji su zlato, platina i iridij. Neki metali, npr. aluminij i cink, reagiraju i s bazama. S obzirom na gustoću, razlikuju se laki (gustoća do 5 g/cm³) i teški metali; željezo, mangan i njihove slitine (npr. čelik) nazivaju se crnim metalima, a ostali su, osobito teški metali, obojeni metali.

Osim metala koje se u prirodi javljaju u elementarnom stanju, svi se ostali metali dobivaju iz ruda kemijskom reakcijom (redukcijom). Što je standardni redukcijski potencijal metala negativniji, njegovo je dobivanje teže. Najlakše se npr. dobivaju bakar, srebro, živa, a najteže litij, kalij, natrij, magnezij, aluminij. (→ metalurgija)

Metali se u rastaljenom stanju lako međusobno miješaju, pri čem nastaju slitine; povijesno je najvažnija bronca, slitina bakra i kositra. Ako slitina ima točno određenu kemijsku formulu, riječ je o intermetalnom spoju, npr. kroma i platine, Cr3Pt. Metalni kationi prijelaznih elemenata lako grade kompleksne spojeve, koji su sastojci mnogih enzima, vitamina i drugih biološki važnih spojeva.

metali. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 17.7.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=33551>.