金属

供稿|贾成厂/JIA Cheng-Chang

作者单位：北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083

1. 金属的定义

金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属延展性良好的原因。

2. 金属在元素周期表中的地位

现在，人类所认知的元素已经有112种。

元素周期表

3. 地壳中含量

地壳中含量最多的金属元素是铝（含量为7.73%），主要以铝土矿即Al₂O₃的形式存在于地壳中。

             地壳中主要元素的含量

4. 人体中的金属元素

人体中含量较多的元素有11种，分别是氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁，它们约占人体质量的99．95％。在人体中含量超过0．01％的元素，称为常量元素。

一些常量金属元素在人体中的作用及每天适宜摄入量

5. 金属的分类

工业材料分类

6. 金属的密度

密度最大的金属—锇[é ]

锇(Os)密度为22.59g/cm³，极脆，放在铁臼里捣，就会很容易地变成粉末，锇粉呈蓝黑色。利用锇同一定量的铱可制成锇铱合金，可以做钟表和重要仪器的轴承，十分耐磨，能使用多年而不会损坏。

◆金属锇的秘密

在工业生产中，锇被用做合成氨催化剂，可以提高转化率,可以用氨制造氮肥。铂锇合金是铂基含锇的二元合金。锇具有提高合金硬度及电阻系数作用，热轧后冷轧成材，含锇大于10％的合金很难加工。在用金属铂制作手术刀时，如果加入微量的锇，可以使手术刀变得更加坚硬而锋利。

锇铱合金比纯锇更常见，更稳定。锇铱合金的最大特点就是其优异的耐磨性。铱金笔笔尖上那颗银白色的小圆点，就是锇铱合金，比普通的钢笔尖耐用。利用锇铱合金的耐磨性，还可以做钟表和重要仪器的轴承以及电子开关等需要高硬度及耐磨性的地方，能使用多年而不会损坏。

金属锇

密度最小的金属—锂。

锂（Li）是一种银白色的金属元素，质软，是密度最小的金属，密度仅为0.534g/cm³。1kg锂燃烧后可释放42998 kJ的热量，因此锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。

◆金属锂的秘密

金属锂是制作固体燃料的最佳金属之一,用于宇宙飞船、火箭、导弹等。在铝中加入少量的锂等金属熔成合金，既轻便，又坚硬，用来制造飞机能使其质量减轻约2/3。另外，锂-铅合金是一种良好的固体润滑减摩材料。

锂电池具有比能量高、工作温度范围宽、开路电压高、放电平衡等优点。锂电池是极具前途的动力电池，已被广泛应用于多种领域。锂电池汽车的行车能源消耗仅有普通汽油发动机汽车的1/3。发展锂电池等新型能源电池是解决汽车用油危机和排气污染的重要途径之一。

金属锂

7. 金属的熔点

熔点最高的金属—钨

钨(W)是熔点最高的金属，它的熔点高达3410℃，沸点是5927℃。钨的硬度大，密度高，高温强度好，最早用于制作白炽灯丝。

钨

在工业生产中，钨大部分用于生产硬质合金。钨与铬、钼、钴组成的耐热合金用于制作刀具、金属表面层硬化材料、燃气轮叶片和燃烧管等。钨与钽、铌、钼等组成难熔合金。钨铜和钨银合金用作电解触点材料。高密度的钨镍合金用作防辐射的防护屏。金属钨的丝、棒、片等用于制作电灯泡、电子管的部件和电弧焊的电极。利用钨粉可以制作成过滤器具，并且通过调节钨粉的粒度与制备工艺可以得到不同孔隙度的过滤器具。

熔点最低的金属—汞

汞(Hg)俗称水银，是熔点最低的金属，只有-38.87 ℃，也是常温常压下唯一以液态存在的金属。

汞

汞的使用历史很悠久，用途很广泛。天然的硫化汞又称为朱砂，由于具有鲜红的色泽，因而很早就被人们用作红色颜料。如果吞食微量的液体汞一般是无毒的，但是汞蒸气是剧毒的，大部分汞盐也是剧毒的，口服、吸入或接触汞蒸气或汞盐后会导致脑和肝损伤，长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。

8. 金属的硬度

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。

硬度最高的金属——铬[gè]

铬(Cr)是一种银白色金属，质极硬而脆。铬是硬度最高的金属，莫氏硬度为9，仅次于钻石。铬是不锈钢中的关键成分，具有非常好的发光性和抗腐蚀性。铬具有很高的耐腐蚀性，镀在金属上可起保护作用。

铬

硬度最低的金属——铯[sè ]

最软的金属：铯（莫氏硬度约0.5），铯位于第六周期的碱金属（IA）族，是带金黄色的碱金属，非常柔软，具有延展性。金属铯属于危险化学品，属遇湿易燃和自燃物品。

9. 年产量最高与最贵的金属

年产量最高的金属—铁

铁(Fe)，银白色的金属，质软，是年产量最高的金属，也是地壳含量第二高的金属元素，也是最便宜的金属。

铁

铁是在我们的生活里最有用、最价廉、最丰富、最重要的金属。铁是不可缺少的重要的工业材料。铁与碳的合金——钢，还是优良的硬磁材料，因为其磁化之后不易去磁。铁也是构成人体血红蛋白的主要成分，帮助氧气在人体中运输。

最昂贵的金属—锎[kāi ]

锎(Cf)是世界上最昂贵的元素，也是一种放射性金属元素，1975年1克锎价值10亿美元，现在1克价值100万—200万美元，是黄金价格的数万倍。然而，实际上属于有价无市的状态。

       a 金属锎               b. 科学家利用核裂变装置

对锎元素进行研究

10.金属的活泼性

常用金属的活动顺序

钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金

谐音记忆歌：嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤。

最活泼的金属—铯[sè ]

最活泼的金属是铯(Cs)，铯一种金黄色、熔点低、极为活泼的金属。铯在空气中极易被氧化，生成一层灰蓝色的氧化铯，很短的时间内就会自燃，发出深紫红色的火焰。如果把铯放进水中，立刻就会发生爆炸。

           a熔化的铯               b 玻璃管中的铯

不活泼的金属

常见不活泼金属应该是金Au。

11.延展性最强的金属—金

金(Au)是延性及展性最高的金属。1 g金可以打成1 m²薄片。金片甚至可以被打薄至几乎透明，由于金反射黄色光及红色光能力很强，所以透过金薄片的光会显露出绿蓝色，。

以游离态形式存在的金单质通称黄金，是一种广受欢迎的贵金属，在很多世纪以来一直都被用作货币、保值物及珠宝。黄金亦是货币金属之一。

金

12.导电性、导热性最好的金属—银

 银块             银手镯

银(Ag)是一种美丽的银白色的过渡金属。银的化学性质稳定，不易受化学药品腐蚀；质软，价格贵。银具有诱人的白色光泽，较高的化学稳定性和收藏观赏价值，广泛用作首饰、装饰品、银器、餐具、敬贺礼品、奖章和纪念币。其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的。

13.金属的应用

在古代文明使用金属的例子，有在伊拉克出土的公元前9500年左右的铜吊坠。这是天然纯铜的利用。从氧化物中获得金属的冶炼技术，诞生了世界四大文明，人类首次获得了控制数百摄氏度以上热源的手段。随着金属精炼技术的普及，金属不仅广泛用于武器，还广泛用于农用设备和生活用品，贵金属则主要用于装饰品等。

周朝的金属币