2.2. Cấu tạo kim loại
Cấu tạo của kim loại gồm cấu tạo nguyên tử và cấu tạo tinh thể.
– Cấu tạo tinh thể: trừ Hg ở thể lỏng, ở nhiệt độ thường các kim loại ở thể rắn và chúng có cấu tạo tinh thể. Hạt nhân liên kết rất kém với các electron hóa trị do đó dễ tách khỏi nguyên tử và các electron di chuyển tự do trong mạng tinh thể kim loại. Mạng tinh thể kim loại gồm: lập phương tâm diện (CU, Au, Ag,…); lục phương (Mg, Be, Zn,…); lập phương tâm khối (Na, K, Li,…).
– Cấu tạo nguyên tử: nguyên tử của đa số các nguyên tố kim loại có rất ít electron ở lớp ngoài cùng (chỉ có 1, 2 hoặc 3 electron)
Ví dụ: Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2
3. Cách phân loại kim loại
Kim loại có 04 loại, mỗi loại sẽ có cấu tạo và ứng dụng khác nhau phục vụ cho quá trình, mục đích sản xuất khác nhau.
– Kim loại cơ bản: Là những kim loại đễàng phản ứng với môi trường bên ngoài, tạo nên sự ăn mòn, oxi hóa. Ngoài ra, chúng có phản ứng hóa học với HCl (axit clohydric loãng). một số kim loại cơ bản như: sắt (Fe), kẽm (Zn),… Riêng đồng (Cu) mặc dù không có phản ứng hóa học với HCl nhưng lại dễ bị oxi hóa nên cũng được phân vào nhóm kim loại cơ bản.
– Kim loại hiếm: Những kim loại thuộc nhóm ít bị ăn mòn bởi oxi và axit. Đồng thời, giá trị của chúng cũng cao hơn rất nhiều so với các loại kim loại còn lại. Một số kim loại hiếm như: Vàng (Au), Bạc (Ag), Bạch kim,…
– Kim loại đen: là những kim loại chứa sắt (Fe) và có từ tính. Ví dụ như: gang, thép và các hợp kim từ sắt khác; được tạo thành từ 02 nguyên tổ chủ yếu là sắt (Fe) và cacsbon (C). Kim loại đen phổ biến và là một trong những kim loại được tái chế nhiều lần. Tuy có độ bền và độ linh hoạt trong gia công tạo hình nhưng đây là kim loại dễ bị rỉ sét vì nó có thành phần từ sắt. Để loại trừ khuyết điểm này thì các nhà luyện kim sẽ bổ sung thêm các nguyên tố hóa học khác như: Crom, Niken,… để tăng khả năng chống ăn mòn của hợp kim. Vật liệu điển hình cho hợp kim này là thép không gỉ: inox.
– Kim loại màu: là các kim loại còn lại không phải kim loại đen. Chúng không có màu đen, không phải sắt và không phải hợp kim từ sắt. Có đặc trưng riêng và được sản xuất từ quặng màu nguyên sinh hoặc thứ sinh. Kim loại màu chống ăn mòn tốt hơn kim loại đen, dẫn nhiệt và dẫn điện khá tốt. Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nên khả năng đúc dễ dàng hơn so với kim loại đen.
4. Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại
Tính chất hóa học đặc trưng của kim loại bao gồm:
- Tính khử: Kim loại dễ dàng nhường đi electron để tạo thành ion dương. Do đó, kim loại có tính khử cao và thường được sử dụng để khử các hợp chất khác.
- Tính oxy hóa: Kim loại cũng có khả năng nhận electron để tạo thành ion âm. Tính oxy hóa của kim loại thường liên quan đến khả năng hình thành các hợp chất với các nguyên tố khác.
- Tính bền vững: Kim loại thường có tính bền vững với các tác nhân oxy hóa và khử. Nói cách khác, kim loại ít bị phân hủy hay hoà tan trong môi trường tự nhiên.
- Tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt: Kim loại có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Điều này là do các electron tự do trong cấu trúc kim loại có thể dễ dàng di chuyển qua lại giữa các nguyên tử.
- Tính đàn hồi: Kim loại có khả năng uốn cong và co giãn mà không bị vỡ hoặc gãy. Điều này là do cấu trúc của kim loại có tính đặc trưng là các nguyên tử được xếp theo kiểu lưới.
- Tính độc: Một số kim loại, như thủy ngân và chì, là độc hại nếu bị tiếp xúc hoặc nuốt phải. Do đó, cần phải sử dụng các biện pháp an toàn khi tiếp xúc với các kim loại này.
5. Tầm quan trọng của kim loại trong đời sống hiện nay
Trong đời sống hay trong những ngành công nghiệp khác nhau thì kim loại đều xuất hiện và góp phần đóng vai trò quan trong trong quá trình phát triển. Đó là vật liệu cơ bản để chế tạo ra những máy móc và những công trình xây dựng. Sự phát triển không ngừng của máy động lực, máy công cụ gắn liền với sự phát triển của các vật liệu kim loại với tính năng ngày càng cao.
