
金属材料种类繁多,包括纯金属(约90多种)和合金(几千种)。大多数金属在常温下为固态(汞例外),具有金属光泽,并呈银白色,少数为紫红色(铜)或黄色(金)。金属通常具备良好的导热性、导电性、延展性和韧性。
合金由一种金属与其他金属(或非金属)融合而成,表现出金属特性,属于混合物。通常,合金的熔点低于其组成成分,硬度高于成分金属,且抗腐蚀性能更佳。例如,铁的合金包括生铁与钢,铜合金包括黄铜与青铜,钛和钛合金则用于制造人造骨等。
金属的化学性质多样。多数金属可与氧气反应,如镁、铝、铁、铜等。铝在常温下与氧气反应,但迅速形成一层致密的氧化铝薄膜,阻止了进一步反应,因此铝不易氧化。金则在高温下也不与氧气反应,显示出极不活泼的化学性质。
金属与酸反应时,生成相应的盐并释放氢气。镁、铝、铁等金属与稀硫酸或盐酸反应时,产生大量气泡,溶液保持无色。铁与稀硫酸反应较为缓慢,溶液变为浅绿色。金属与盐反应时,可置换出另一种金属。例如,铁可置换出铜,铝可置换出铜,铜可置换出银。
置换反应是一种单质与化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的过程。铁的冶炼通常在高温下进行,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳还原铁矿石中的铁。在实验过程中需注意安全,防止爆炸和污染。
金属的活动性顺序从钾、钙、钠等活泼金属开始,依次到铁、锡、铅(氢)、铜、汞、银、铂、金。金属的活动性与其位置有关,位置越靠前,活动性越强。位于氢之前的金属能置换出酸中的氢,且能将位于后面的金属从其化合物溶液中置换出来。
铁的锈蚀发生在与氧气和水接触时,主要成分是氧化铁。为防止铁制品生锈,可保持清洁干燥,涂保护膜,或制成不锈钢。铝的表面会形成致密的氧化铝薄膜,阻止进一步氧化,具有良好的抗腐蚀性能。