Do metali zalicza się ponad 90 znanych pierwiastków chemicznych. Występują one w większości grup głównych oraz wszytkich grupach pobocznych. Właściwości chemiczne metali związane jest z budową ich atomów, a budowę atomu określonego pierwiastka można określić znając jego położenie w układzie okresowym.
Energia wiązania zewnętrznych elektronów w atomach metali jest stosunkowo niewielka, posiadają więc one niewysokie potencjały jonizacji i charakter elektrododatni.
W reakcjach chemicznych metale łatwo oddają elektrony, przechodząc w dodatnio naładowany jon, a w licznych związkach przyjmują dodatnie stopnie utlenienia. Oddawanie elektronów jest tym łatwiejsze im mniej elektronów znajduje się na ostatniej powłoce (walencyjnej) metalu i im dalej jest ona od jądra atomu.
Najbardziej charakterystyczną cechą, wspólną dla wszystkich metali (zarówno stałych jak i ciekłych), jest tzw. struktura metaliczna. Na podstawie doświadczeń i badań struktury za pomocą pomiarów rentgenostrukturalnych (zdjęcia rentgenowskie oraz pomiar rozpraszania i absorpcji promieni X) ustalono wewnętrzną budowę metali oraz otrzymano pewne wskazówki dotyczące wiązań metalicznych.
Kryształy metalu zawierają w węzłach sieci krystalicznej pewną liczbę jonów dodatnich, a w przestrzeni międzywęzłowej równoważną im ilość elektronów (chmura elektronowa), tj. nie należących do określonego jonu. W związku z tym makrokryształ metalu można traktować jako sieć przestrzenną złożoną z atomów i jonów dodatnich, znajdujących się w atmosferze tzw. gazu elektronowego. Obecność gazu elektronowego w strukturach metalicznych jest przyczyną pewnych ogólnych i specyficznych właściwości metali.
Na ogół wszystkie metale, jeżeli są oczywiści dobrze oczyszczone i wypolerowane, posiadają charakterystyczny połysk metaliczny. Ze swobodą oscylacji i ruchu kinetycznego elektronów wiąże się ich wysokie przewodnictwo elektryczne. Jony i atomy tworzące sieć kryształu także nie pozostają w spoczynku, lecz ulegają ciągłym oscylacjom co tłumaczy powinowactwo cieplne metali. Częstotliwość drgań wzrasta ze wzrostem temperatury co zmniejsza możliwości ruchu elektronów w metalu, a co za tym idzie zmniejsza się przewodnictwo metalu czyli rośnie jego opór elektryczny.
r=f(T)
r=1/R
r - przewodnictwo elektryczne
R - opor elektryczny
Większość metali jest kowalna, można zatem je kuć i zmieniać ich kształty bez zmiany spójności. Jak widzimy, ogólne właściwości metali są związane z ich specyficzną strukturą, tzn. obecnością w nich swobodnych elektronów. Im większa jest ilość tych elektronów, tym wyraźniej występują właściwości metaliczne pierwiastka.
Na przykład temperatury topnienia metali różnią się znacznie. Rtęć ma tt = -38,9°C; sód ma tt = 97,2°C; żelazo tt = 1539°C; wolfram tt = 3370°C, dzięki czemu cinkie druciki wolframowe w żarówkach mogą żarzyć się dając światło. Również gęstość metali jak i ich twardość jest różna. Gęstośc litu wynosi 0,534 g/cm3, natomiast osmu 22,5 g/cm3. Stopień twardości sodu jest zbliżony do wosku a chromu do diamentu.
Metale tylko w wyjątkowych i nielicznych przypadkach występują w przyrodzie w stanie rodzimym. Najczęściej spotyka się je w stanie związanym tzn. w postaci soli, tlenków itp. W stanie wolnym występują tylko metale szlachetne takie jak: złoto, platyna, srebro itd.
Artykuł napisał:
Tchemik