Металите са вид материали, използвани от човека от древни времена. Тази група вещества е много много, но всички те имат общи физически характеристики, които обикновено се наричат метални свойства.
Твърдостта сред тях е често срещана, но не е решаваща. По-конкретни са други, които притежава най-мекият метал. Тези свойства се определят от особеностите на тяхната структура на молекулярно ниво.
Свойства на метали
Желязо и неговите сплави (стомана, чугун), мед, алуминий… Използването на тези материали бележи пробиви в научно-техническия прогрес на различни етапи от развитието на цивилизацията. Всеки от тези метали има характеристики, които му придават уникална практическа стойност. Общи черти за тях са висока топло- и електрическа проводимост, пластичност - способност за запазване на целостта по време на деформация, метален блясък.
Дамаското острие, което прорязва желязната броня и най-мекия метал, върху което остават следи от най-малкото въздействие, имат сходна вътрешна структура. Тя се основава на кристална решетка, в чиито възли са атоми сположителен и неутрален заряд, между които има "електронен газ" - частици, напуснали външните обвивки на атомите поради отслабване на връзката с ядрото. Специална метална връзка между положителни йони, разположени в възлите на кристалната решетка, се осъществява поради силите на привличане, които възникват в "електронния газ". Твърдостта, плътността, точката на топене на метала зависят от концентрацията на този "газ".
Критерии за оценка
Отговорът на въпроса кой метал е най-мек винаги ще бъде предмет на дискусия, освен ако не се договорят критериите за оценка и не се дефинира самото понятие за мекота. Мнението за тази характеристика на материала ще бъде различно за специалистите в различните индустрии. Металургът може да разбере мекотата като повишена ковкост, склонност да приема деформация от абразивни материали и т.н.
За учените по материали е важно да могат обективно да сравняват различни характеристики на веществата. Мекотата също трябва да има общоприети критерии за оценка. Най-мекият метал в света трябва да има общопризнати показатели, доказващи неговите "рекордни" характеристики. Има няколко метода, които целят измерване на мекотата на различни материали.
Методи на измерване
Повечето от сертифицираните методи за измерване на твърдостта се основават на контактното действие върху изпитвания материал, измерено с прецизни инструменти, от по-твърдо тяло, наречено индентор. В зависимост от вида на индентора и от методите на измерване има няколко основниметоди:
- метод на Бринел. Определя се диаметърът на отпечатъка, оставен от метална топка при натискане в повърхността на изпитваното вещество.
- метод на Рокуел. Измерва се дълбочината на вдлъбнатина в повърхността на топка или диамантен конус.
- Метод на Викерс. Определя се площта на отпечатъка, оставен от диамантена тетраедрична пирамида.
- Твърдост по Шор. Има везни за много твърди и много меки материали - измерва се дълбочината на потапяне на специална игла или височината на отскок от повърхността на специален ударник.
Скала за твърдост на Моос
Тази скала за определяне на относителната твърдост на минералите и металите е предложена в началото на 19-ти век от германеца Фридрих Моос. Базиран е на метода на надраскване, при който по-твърда проба оставя следа върху по-мека и е много удобна за установяване кой метал е най-мек. По отношение на 10 референтни минерала, на които е приписан условен индекс на твърдост, се определят място в скалата и цифров индекс за изпитваното вещество. Най-мекият референтен минерал е талк. Той има твърдост по Моос 1, а най-твърдият, диамант, е 10.
Оценяването на твърдостта по скалата на Mohs се основава на принципа "по-меко - по-твърдо". Възможно е да се определи колко точно пъти, например, алуминият, който има индекс по скалата на Моос от 2,75, е по-мек от волфрама (6,0), само с резултати от измерване, базирани на други методи. Но за да се определи най-мекият метал в периодичната таблица, тази таблица е достатъчна.
Най-меките са алкалните метали
От минералогичната скала на Моос се вижда, че най-меките са веществата, свързани с алкалните метали. Дори живакът, познат на мнозина от течността от термометър, има индекс на твърдост 1,5 По-меки от него са няколко вещества със сходни физични, механични и химични свойства: литий (0,6 по скалата на Моос), натрий (0,5), калий (0, 4), рубидий (0, 3). Най-мекият метал е цезият, който има скала за твърдост по Моос от 0,2.
Физичните и химичните свойства на алкалните метали се определят от тяхната електронна конфигурация. Тя се различава само малко от структурата на инертните газове. Електрон, разположен на външно енергийно ниво, има подвижност, което определя висока химическа активност. Най-меките метали се характеризират със специална летливост, трудно се добиват и запазват непроменени. Те имат силни химически взаимодействия с въздух, вода, кислород.
Елемент 55
Името "цезий" идва от латинското caesius - "небесно синьо": в спектъра, излъчван от много горещо вещество, се виждат две ярко сини ивици в инфрачервения диапазон. В чиста форма той отразява добре светлината, изглежда като светло злато и има сребристо-жълт цвят. Цезият е най-мекият метал в света, с индекс на твърдост по Бринел от 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Точка на топене: +28,5°C, така че при нормални условия, при стайна температура, цезият е в полутечно състояние.
Рядко ескъп и изключително реактивен метал. В електрониката, радиотехниката и високотехнологичната химическа промишленост цезий и сплави на негова основа се използват все по-често и необходимостта от него непрекъснато нараства. Неговата химическа активност, способността да образува съединения с най-висока електрическа проводимост са търсени. Цезият е важен компонент в производството на специални оптични устройства, лампи с уникални свойства и други високотехнологични продукти. В същото време мекотата не е най-търсеното му качество.
