Kimikan, metal bat (grezieraz: Metallon) elektroiak galduz ioi positiboak (katioiak) erraz sortzen dituen eta atomoen artean lotura metalikoak dituen elementu kimikoa da. Deslokalizatutako elektroien hodei batez inguratutako ioi positiboen sare gisa deskriba daiteke. Metalek oinarrizko elementuen hiru taldeetako bat osatzen dute; beste biak metaloideak eta ez-metalak dira. Taula periodikoan, lerro diagonal batek, hain zuzen borotik poloniora doanak, bereizten ditu metalak eta ez-metalak.
Metalen egitura elektronikoaren ezaugarri nagusietako bat eroankortasun-bandaren eta balentzia-bandaren gainjartzea da. Honi esker, beroa eta elektrizitatea erraz eroaten dute eta argia islatzen dute. Hain zuzen, azken ezaugarri hau da metalen distira bereziaren jatorria.
Metalak elementu puruak izan daitezke, baina baita ezaugarri metalikoak dauzkaten aleazioak ere, hala nola altzairua eta brontzea.
Metalen ezaugarri fisikoak
Ezpata baten ertza
Ondorengo zerrendan laburbil litezke metalen propietate nagusiak:
- Dentsitatea: Metal gehientsuenak dentsitate handikoak dira, hau da, euren dentsitate erlatiboa unitatetik urrun dabil. Taula periodikoko lehen bi zutabeetako metalak ez dute propietate hau argikiro betetzen eta beraz bi zutabe hauetako metalei metal arin izena ere egozten zaie.
- Zurruntasuna: Baldintza normaletan ia guztiak, merkurio eta galioa izan ezik, solidoak dira.
- Distira: Metal gehientsuenak argia islatzen dute eta distiratsuak izan ohi dira.
- Plastizitatea: Metal gehienek hautsi gabe deformatzeko gaitasuna dute teknika ezberdinen bidez lantzea ahalbidetuz.
- Eroankortasuna: Metalak euren egituraren funtsa den lotura metalikoari esker eroale bikainak dira oro har.
- Kolorea: Metal gehientsuenak grisak dira nahiz eta beste zenbait koloretako metalak ere badiren.
Metalen sailkapena
Metal ferriko eta ez-ferrikoak
Urtu daitekeen edozein metal solido moldeagarria da. Zer dira fundizioak? Moldaketak lan hori egin dezaketen lantegiak dira, hainbat metal eta metodo erabiltzen dutelarik, produkzioa efizienteagoa egiteko helburuarekin.
Metalak eta moldaketa-metodoak bata-bestearengan eragina dute. Produktu bat moldatzeko aukerarik onena, beti dago metal hori nola nola urtuko den eta hotzean zein solido egoeran nola lan egingo duen eraginpean. Umeentzako jostailuak ekoizten dituen fundizioa ez da gehienetan automobilgintzako motorren piezak egiten dituen berdina.
Fundizioak desberdintzeko erarik ohikoena hau da: ea metal ferrosoekin, ez-ferrosoekin edota biekin lan egiten duen arabera. Metal ferrosoen definiziorik zabalduena da burdina duen edozein metal dela. Metal ez-ferrosoek ez dute burdinik. Metalgintzan metal ferrosoak metal produkzioaren ekoizpenaren %90 bat da. Burdin grisa da urtutako metal ohikoena fundizioetan. Fundizioetatik kanpo, altzairua da aleazio ferrosorik erabiliena industrian, eraikuntzan eta garraioan.
Metal ferrikoak eta haien ezaugarriak
Burdinaren ezaugarririk garrantzitsuena da dentsitatea altukoa dela, gogorra karbonoarekin nahasterakoan, naturan kantitate handian dagoela, fintzeko errazal dela, korrosioarekiko sentikorra dela eta magnetikoa dela. Burdin aleazioek lortzen dutena da ezaugarri horiek ezabatzea edo txikitzea.
Ehundaka burdin-aleazio ezagutzen dira. Karbonoarekin osatzen diren aleazio ferrosoak gehienetan burdin edo altzairu deitzen zaie eta bestelako elementuak izan ditzaketa, aluminiotik hasi eta banadiorarte. Metal horiek, gehienetan, haien ezaugarri mekanikoen arabera aukeratzen dira. Ingeniariek eta diseinatzaileek hainbat ezaugarri bilatzen dituzte: muga elastikoa, gogortasuna, harikortasuna, soldagarritasuna, elastikotasuna, ebakitzeko erraztasuna, espantsio termikoa eta abar.
Burdinaren ezaugarri horiek aleazioan aldatu daitezke, burdina beste elementu batzuekin nahastuz. Altzairu erdolgaitza da adibide ona, aleazio batzuk ez baitira magnetikoak eta erdoilgarriak. Metal bat altzairua den ala ez jakiteko era erraz bat da, iman bat gerturatzea; aleazioko burdinak itsastera eramango du. Altzairu erdoilgaitzezko hotzgailuetan imana jartzen saiatu ezkero, ez duzu ezer lortuko. Aleazio ferrikoan burdinak hor badago ere, altzairuaren mikroegitura aldatzen du nikel portzentaia handi batek eta horrela ez da erreakzio magnetikorik gertatzen. Altzairu erdoilgaitzak ere ez ditu korrosio arazoak izaten, kromoa gehitzen baizaio.
Burdina eta altzairua dira fundiziorako materialik erabilienak metal ferrosoen artean.
Burdinurtua: Burdin eta karbono aleazioa. 1.7tik 6.7ra. Burdinurtuak ez dira xaflakorrak material apurkorrak dira eta isurgarritasn haundia dute. Burdinurtu arrunta( grisa eta zuria), aleatua eta berezia. Grisak merkeak eta mekanizatzeko errazak. Zuriak ezin dira mekanizatu; aleatuak eta bereziak fabrikazio konplexuago baten ostean ezaugarri mekaniko askoz hobeak ditu. Grisa era guztietako piezetarako erabili. Zuria, gutxi erabili; apaingarri moduan. Aleatuak eta bereziak erabilera zehatzagoak.
Altzairua: Burdin eta karbono aleazioa. Karbonoa ehuneko 0.1etik ehuneko 1.7ra izan daiteke. Karbonoa, altzairuaren ezaugarri mekanikoak aldatzen dituen elementu nagusia da. Hozte prozesuaren arabera ere ezaugarri mekanikoak aldatzen dira. Hozte prozesua motela (suberaketa) bada, egitura bigun eta otzanak (moldeable) lortzen dira (ferrita, perlita). Hozte azkarrarekin (tenplaketa), egitura egonkorrak eta apurkorrak lortzen dira (martensita).
Metal ez-ferrikoak
Teknikaren eskakizunek, siderurgiako eskakizunez gain, beste aleazio eta metal batzuk ere erabiltzea bultzatu dute: aluminioa, kobrea, magnesioa, beruna, eztainua, zinka, eta abar.
Aleazio arinak:
Aleazio arinen berezitasun nagusia da pisu espezifiko txikia izatea, eta aluminio da euren oinarrizko elementua.
Aluminioak ezaugarri mekaniko ahulak dituenez, beste hainbat elementurekin aleatua erabiltzen da (kobre, magnesio, zink, manganeso, nikel, burdina, silizio, titanio, kromo, etab.ekin) hotzean nahiz beroan.
Aluminioa:
Naturan dagoen metalik ugariena da eta mineral askotan dago. Metalurgian erabiltzen direnak bauxita eta kriolita dira. Elektrolisiaren bidez lortzen da.
Metalurgiaren belaunaldi berria
Siderurgia
Automoziorako alternatiba arina
