стемы, существует деление М. на практич. группы: легкие металлы, тяжелые металлы, черные металлы, цветные и т. п. Металлы и их сплавы по своему составу или по их применению образуют многочисленные группы: стали, бронзы, латуни, легкие сплавы, подшипниковые, баббиты, припои, антикоррозионные, кислотоупорные, легкоплавкие, электротехнические, ферросплавы и т. д. Знакомство человека с М. началось с золота, серебра, меди, далее с легковыделяемыми М. — оловом, свинцом, ртутью, железом; в Средние века — с сурьмой, висмутом, цинком, далее с мышьяком; большинство М. было открыто в начале 19 в. Огромное значение М. в истории человека связано с обозначением этапов развития его: каменный век, бронзовый, железный и начинающийся век легких металлов (алюминия, магния и др.).
Научное исследование М. и сплавов началось в конце 19 в. с развития учения о гетерогенных равновесиях Гиббса (см.) и особенно Розебума и Таммана (см.) и приложения физико-химич. методов исследования: термического анализа (см.) по кривым охлаждения и нагревания, анализа по кривым электропроводности, твердости и др. свойств, микроскопич. анализа и особенно рентгенографии. Наука о М. и сплавах получила широкое развитие, в СССР благодаря трудам акад. Н. С. Курнакоеа (см.) и его школы, к-рые создали общее учение о соотношении между составом и физико-химич. свойствами сплавов — «физико-химический анализ» (см. Анализ физико-химический).
Распространенность М. В наружной оболочке земли глубиною до 16 км, имеющей средний уд. вес 2, 8, металлические элементы имеют меньшее распространение (21 %), чем неметаллы (79%) (табл. 2) (см. Геохимия).
2. — Ра спространение элементов в. весовых процентах. б) В земном шаре а) В земной коре в целом: Кислород............... 49, 5 Железо....................... 39, 7 Кремний............... 26, 0 Кислород................... 27, 7 Алюминий ....
7, 5 Кремний ....... 14, 5 Железо......................
4, 2 Магний..........................
8, 7 Кальций...............
3, 25 Никель..........................
3, 2 Натрий...................
2, 40 Кальций ......
2, 5 Калий ..................
2, 25 Алюминий...............
1, 8 Магний..................
2, 05 Сера...................................
0, 6 Водород ...............
0, 85 Натрий.......................
0, 4 Титан.........................
0, 5 Кобальт ......................
0, 2 Средний уд. вес всей земли — 5, 7; состав метеоритов и ряд других соображений заставляют предполагать в центре земли металлич. ядро, содержащее до 80—88% железа, до 10% никеля; далее между этим металлич. ядром и наружной силикатной зоной предполагается слой сульфидов и окислов М.; принимая эти соображения, получаем преобладание М- (56, 5%) над неметаллами (43%). Характерно преобладание легких и средних элементов над тяжелыми. Немногие М. встречаются преимущественно в самородном виде: золото, платина и все платиновые металлы. Серебро, ртуть, медь, висмут и железо (в виде железных метеоритов) встречаются в самородном виде гораздо реже. Большинство М. мы встречаем в^зиде руд (см.).
Табл.
Металлическое и неметаллическое состояния раньше резко противопоставлялись, теперь же установлены все переходы между ними. Способность полуметаллич. веществ растворяться и приплавляться к М. лежит в основе «металлокерамики», покрытии металлов защитными неметаллич. слоями, связывании металлич. основой сверхтвердых карбидов в виде т. н. сверхтвердых сплавов (см. Твердые сплавы) и т. п.
Строение М. Электронная теория строения металлов. Атомы М. обладают значительно большей, по сравнению с атомами неметаллов, способностью отдавать электроны (см.) под влиянием воздействия ряда факто 126
ров: температуры (см. Термоионный эффект) Т лучистой энергии световых лучей и особенно рентгеновых лучей (см. Фотоэлектрические явления, Фотоэлементы, Электронная лампа), а также при химич. взаимодействиях. Уже с*конца 19 в. исключительно высокую проводимость М. (проводников I рода) объясняли наличием в М. свободных электронов. В настоящее время благодаря развитию квантовой механики (см.), связывающей движение электронов в М. с взаимодействием электронных волн, а также применению квантовой статистики (см. Статистическая физика) создалась довольно стройная теория металлич. состояния. Теория строения М. охватила большой комплекс свойств М. и подходит уже к объяснению механич. свойств металлов.
Кристаллическое строение. Расплавленные М. в области температур, близких к кристаллизации, показывают в рентгенограммах наибольшую интенсивность размытого интерференционного кольца на месте наиболее ярких линий дебаеграммы твердого кристалла, что дает основание предполагать в жидком М. неустойчивые атомные комплексы, носящие характер группировок, имеющихся в кристаллической решотке; благодаря наличию таких зародышей кристаллов даже при ультрабыстром охлаждении жидких М. не удается получить некристаллические, аморфные М. Получаемые восстановлением в растворах коллоидные М. при рентгенографии, анализе оказались также все кристаллическими. Таким образом, аморфных М. наука не знает. При кристаллизации М. в сплаве одновременно возникает много центров кристаллизации, и практически мы получаем М. в виде поликристаллич. агрегата — поликристаллич. М. (см. Металлография, Микроструктура).
Монокристаллы металлов. Применяя ряд приемов, напр. медленно выдвигая из печи остроконический конец тигля, в к-ром образуется лишь один центр кристаллизации, со скоростью, меньшей роста кристалла, можно закристаллизовать весь М. в виде одного монокристалла (см.). На монокристаллах ныне изучены хорошо как физические, механические, так и химич. свойства, зависящие от направления и ориентировки кристалла. Особенно резко проявляются различия в механич. свойствах монокристаллического и поликристаллич. М., напрймер, различия пластической деформации.
Изучение свойств монокристаллов дало возможность объяснить многие свойства поликристаллич. металлов.
Внутреннее строение кристаллов металлов. В отличие от большинства химич. соединений кристаллич. решотки М. отличаются простотой атомного расположения.
Как видно из табл. 1, большинство чистых М. имеет кубич. решотку. Решотки М., принадлежащих к одной и той же подгруппе периодич. системы, обычно одинаковы. Тождественность внутренней структуры решотки и близость их параметров в значительной степени определяют способность М. в сплавах образовывать твердые растворы, хотя не последнюю роль играют и внутренние силы взаимодействия.
Полиморфизм металлов. У многих М. имеется две или больше полиморфных модификации. Железо имеет 4 формы: а — магнитную, устойчивую до 768°, Д — немагнитную, устойчивую до 906°, у — до 1.401% <5 — до плавления при 1.529°; а, р, д имеют одинаковый
