Les métaux sont un type de matériaux utilisés par l'homme depuis l'Antiquité. Ce groupe de substances est très nombreux, mais elles ont toutes des caractéristiques physiques communes, communément appelées propriétés métalliques.
La dureté entre eux est commune, mais pas décisive. Plus spécifiques sont d'autres que le métal le plus doux possède. Ces propriétés sont déterminées par les particularités de leur structure au niveau moléculaire.
Propriétés des métaux
Fer et ses alliages (acier, fonte), cuivre, aluminium… L'utilisation de ces matériaux a marqué des ruptures dans le progrès scientifique et technologique à différentes étapes du développement de la civilisation. Chacun de ces métaux possède des caractéristiques qui lui confèrent une valeur pratique unique. Leurs caractéristiques communes sont une conductivité thermique et électrique élevée, la plasticité - la capacité à maintenir l'intégrité pendant la déformation, l'éclat métallique.
La lame de damas qui coupe à travers l'armure de fer et le métal le plus tendre, sur lequel subsistent des traces du moindre impact, a une structure interne similaire. Il est basé sur un réseau cristallin, aux nœuds duquel se trouvent des atomes aveccharge positive et neutre, entre lesquelles se trouve un "gaz d'électrons" - des particules qui ont quitté les enveloppes externes des atomes en raison d'un affaiblissement de la liaison avec le noyau. Une liaison métallique spéciale entre les ions positifs situés aux nœuds du réseau cristallin est réalisée en raison des forces d'attraction qui se produisent dans le "gaz électronique". La dureté, la densité, le point de fusion du métal dépendent de la concentration de ce "gaz".
Critères d'évaluation
La réponse à la question de savoir quel métal est le plus mou fera toujours l'objet de discussions, à moins que les critères d'évaluation ne soient convenus et que le concept même de douceur ne soit défini. L'opinion sur cette caractéristique du matériau sera différente pour les spécialistes de différentes industries. Un métallurgiste peut comprendre la douceur comme une malléabilité accrue, une tendance à accepter la déformation des matériaux abrasifs, etc.
Pour les scientifiques des matériaux, il est important de pouvoir comparer objectivement les différentes caractéristiques des substances. La douceur devrait également avoir des critères d'évaluation généralement acceptés. Le métal le plus doux au monde devrait avoir des indicateurs généralement reconnus prouvant ses caractéristiques "record". Il existe plusieurs méthodes qui visent à mesurer la douceur de différents matériaux.
Méthodes de mesure
La plupart des méthodes certifiées de mesure de la dureté sont basées sur l'action de contact sur le matériau testé, mesurée avec des instruments de précision, à partir d'un corps plus dur appelé pénétrateur. Selon le type de pénétrateur et les méthodes de mesure, il existe plusieurs principauxméthodes:
- Méthode Brinell. Le diamètre de l'empreinte laissée par une bille métallique lorsqu'elle est pressée contre la surface de la substance d'essai est déterminé.
- Méthode Rockwell. La profondeur d'indentation dans la surface d'une boule ou d'un cône de diamant est mesurée.
- Méthode Vickers. La zone de l'empreinte laissée par une pyramide tétraédrique en diamant est déterminée.
- Dureté Shore. Il existe des échelles pour les matériaux très durs et très mous - la profondeur d'immersion d'une aiguille spéciale ou la hauteur de rebond de la surface d'un percuteur spécial est mesurée.
Échelle de dureté de Mohs
Cette échelle de détermination de la dureté relative des minéraux et des métaux a été proposée au début du XIXe siècle par l'Allemand Friedrich Moos. Il est basé sur la méthode de grattage, où un échantillon plus dur laisse une marque sur un plus doux, et est très pratique pour savoir quel métal est le plus doux. Par rapport à 10 minéraux de référence, auxquels est attribué un indice de dureté conditionnel, une place dans l'échelle et un indice numérique sont déterminés pour la substance testée. Le minéral de référence le plus tendre est le talc. Il a une dureté Mohs de 1, et le plus dur, le diamant, est de 10.
L'évaluation de la dureté sur l'échelle de Mohs est basée sur le principe "plus doux - plus dur". Il est possible de déterminer exactement combien de fois, par exemple, l'aluminium, qui a un indice sur l'échelle de Mohs de 2,75, est plus doux que le tungstène (6,0), uniquement avec des résultats de mesure basés sur d'autres méthodes. Mais pour déterminer le métal le plus mou du tableau périodique, ce tableau suffit.
Les plus tendres sont les métaux alcalins
D'après l'échelle minéralogique de Mohs, on peut voir que les plus douces sont les substances liées aux métaux alcalins. Même le mercure, que beaucoup connaissent dans le liquide d'un thermomètre, a un indice de dureté de 1,5. Plus doux que lui, il existe plusieurs substances aux propriétés physiques, mécaniques et chimiques similaires: lithium (0,6 sur l'échelle de Mohs), sodium (0,5), potassium (0, 4), rubidium (0, 3). Le métal le plus mou est le césium, qui a une échelle de dureté Mohs de 0,2.
Les propriétés physiques et chimiques des métaux alcalins sont déterminées par leur configuration électronique. Il ne diffère que légèrement de la structure des gaz inertes. Un électron situé sur un niveau d'énergie externe a une mobilité qui détermine une activité chimique élevée. Les métaux les plus tendres se caractérisent par une volatilité particulière, ils sont difficiles à extraire et à conserver inchangés. Ils ont des interactions chimiques violentes avec l'air, l'eau, l'oxygène.
Article 55
Le nom "césium" vient du latin caesius - "bleu ciel": dans le spectre émis par une substance très chaude, deux bandes bleues brillantes sont visibles dans le domaine infrarouge. Dans sa forme pure, il reflète bien la lumière, ressemble à de l'or clair et a une couleur jaune argenté. Le césium est le métal le plus doux au monde, avec un indice de dureté Brinell de 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Point de fusion: +28,5 °C, donc dans des conditions normales, à température ambiante, le césium est à l'état semi-liquide.
C'est raremétal coûteux et extrêmement réactif. Dans l'électronique, l'ingénierie radio et l'industrie chimique de haute technologie, le césium et les alliages à base de césium sont de plus en plus utilisés et leur besoin ne cesse de croître. Son activité chimique, sa capacité à former des composés avec la conductivité électrique la plus élevée sont en demande. Le césium est un composant important dans la production de dispositifs optiques spéciaux, de lampes aux propriétés uniques et d'autres produits de haute technologie. En même temps, la douceur n'est pas sa qualité la plus recherchée.
