Metaller Nedir?

Bütün kimyasal karışımları (bileşik*leri) oluşturan farklı özelliklere sahip yaklaşık 108 madde vardır; element olarak adlandırı*lan bu maddelerin 70 kadarı metal olarak tanımlanır Geriye kalan elementlerden yak*laşık 20'si metal özellikleri taşımaz ve bunlar ametal olarak adlandırılır; 5 element ise yarı metal, yarı ametal özelliği gösterir ve metalsi*ler adıyla anılır Cıva dışındaki bütün metal*ler, normal sıcaklıklarda katı haldedir; bunla*rın yüzeyi parlatıldığında ya da yeni kırıldığın*da parlak ya da parıltılı bir görünüm sergiler ve ışığı iyi yansıtır Metallerin pek çoğu ısıyı ve elektriği iyi iletir Çoğu metal, eritilip yeniden soğutulduğunda kristal biçiminde ka*tılaşır, ama oluşan kristaller çoğu kez çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür Bu kristaller, örneğin kırılmış bir dökme demir bloğunun kırık yüzeyinde görülebilir
Metaller, katışıksız metaller (metal ele*mentler) ve alaşımlar (metal elementlerden oluşan karışımlar) olarak iki sınıfa ayrılabilir Demir ve bakır katışıksız metallerdir; ama tunç (erimiş bakır ve kalay karıştırılarak yapılır) ve pirinç (erimiş bakır ve çinko karıştırılarak yapılır) alaşımdır
Altın ve platin ile bir oranda bakır ve gümüş dışındaki metaller doğada katışıksız halde ender bulunur Metallerin çoğu doğada cevher halinde bulunur; cevher, metallerin oksijen, kükürt ve karbon gibi başka madde*lerle kimyasal olarak birleşmiş halde bulun*duğu kayaç ya da toprak kütlesidir Metali cevherinden çıkarmanın iki ana yöntemi var*dır En yaygın kullanılan yöntem, "ergitme" olarak da adlandırılan eriterek ayırma yönte*midir; bu yöntemde cevher, büyük fırınların içinde, genellikle karbon ile birlikte ısıtılarak eritilir Ama bazen metaller elektroliz yoluyla da ayrılabilir
Bir metalin özgül ağırlığı o metalin ağırlığı*nı suyunkiyle karşılaştırarak tanımlamak için kullanılır Örneğin demirin özgül ağırlığı 7,8'dir; yani demirin ağırlığı suyunkinin nere*deyse 8 katıdır En hafif metal lityum (özgül ağırlığı 0,5), en ağır metal ise osmiyumdur (özgül ağırlığı 22,5) Herhangi bir işte kullanı*lacak metalin seçimi, çoğunlukla özgül ağır*lıklarına ve yoğunluklarına bakılarak yapılır; örneğin kurşun, terazi ağırlıklarının yapımın*da, alüminyum ve magnezyum alaşımları ise uçak parçalarının yapımında kullanılır
Sarı renkli altın ve kırmızımsı bakırın dışın*daki bütün metaller gümüşümsü ya da grimsi*dir Bir metalin rengi, en iyi, o metalin yüzeyinde birçok kez yansımaya uğramış bir ışıkta bakıldığı zaman anlaşılır Gümüş bir kabın ya da kaşığın parlatılmış iç yüzeyinin rengi, dış yüzeyinin renginden çok daha belirgindir
Her metalin sabit bir erime sıcaklığı vardır En düşük erime noktası olan metal cıvadır (?39°C); öte yandan ender bulunan bir metal olan sezyum 29°C'de erir (tereyağıyla hemen hemen aynı sıcaklıkta) ve normal koşullarda havayla temas ettiğinde derhal tutuşur Tungs*ten 3400°C'ye kadar ısıtılmadıkça erimez; onun için bu metal, elektrik ampullerindeki filaman denen ince tellerin yapımında kullanı*lır Bütün metaller, yeterince yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtıldıklarında kaynar Cıva 357°C'de kaynayıp buharlaşır, yani gaz haline gelir; bu sıcaklık aslında kurşunun erime noktasından çok yüksek değildir, ama tungs*ten ancak 5930°C'de (hemen hemen Güneş' in yüzeyindeki sıcaklıkta) kaynar
Metallerin çoğu ısıtıldığında genleşir (ha*cim olarak genişler), soğutulduğunda da bü*zülür (hacim olarak daralır) Bunun her gün karşılaşılan bir örneği, sıcaklık ölçümünde kullanılan cıvalı termometredir Ama "invar" adıyla bilinen demir ve nikel alaşımının boyutları, sıcaklığa bağlı olarak hemen hemen hiç değişmez; bu nedenle arazi ölçümlerinde kullanılan şerit metreler bu alaşımdan yapılır
Metal atomları katı bir yapı oluşturacak biçimde bir araya geldiklerinde, her atom sabit sayıda elektron verir ve böylece geriye artı yüklü bir iyon kalır Metaller, elektron vererek iyon oluşturma yeteneklerine göre sıralanabilir; en kolay elektron verenler en etkin olanlardır Bu tür bir sıralamaya etkin*lik dizisi ya da elektrokimyasal dizi denir En etkin metaller olan potasyum ve sodyum dizinin başında, en az etkin metal olan altın ise dizinin sonunda yer alır Artı yüklü iyonlar katmanlar halinde üst üste yığılır ve böylece ortaya metal kristali çıkar Kristaldeki kat*manları bir arada tutan, atomlardan salınan ve katmanların içinde serbestçe hareket eden elektronlardan oluşan elektron bulutudur Bu tür bir kimyasal bağa metal bağı denir Metal*lerin iyi birer elektrik iletkeni olmasının nedeni de, elektronların iyon katmanları için*de serbestçe hareket edebilmeleridir Bazı metaller elektriği öbür metallere oranla daha iyi iletir En iyi elektrik iletkeni gümüştür Elektrik kablolarının yapımında en çok kulla*nılan metal de bakırdır Alüminyum, pek iyi bir elektrik iletkeni olmamakla birlikte çok daha hafif ve ucuz olduğundan bazen bakırın yerine kullanılır
Metaller ısıyı da iyi iletirler; çünkü metal*lerde atomlar kristal yapı içinde birbirlerine çok yakın biçimde yığışmıştır ve böylece ısının iletimini sağlayan titreşimler bir atomdan öbürüne kolayca aktarılarak bütün yapı bo*yunca iletilir Bir ucundan tutularak ateşe sokulan bir demir çubuk kısa sürede tutula*mayacak kadar ısınır Ama tahta saplı bir demir çubuk çok daha uzun bir süre ateşte tutulabilir; çünkü, tahta zayıf bir ısı iletkeni*dir
Birkaç katışıksız metal mıknatıs haline geti*rilebilir Güçlü magnetik özellikleri olan me*taller yalnızca demir, nikel ve kobalttır Ama en güçlü mıknatısların bazıları alaşımlardan yapılır Bu tür alaşımların en iyilerinden biri olan "alniko", kobalt ve nikel ile magnetik özellikleri bulunmayan metallerden alümin*yum ve bakırın karıştırılması yoluyla elde edilir Daha da ilgi çekici olanı, magnetik özellikleri bulunmayan metallerden manga*nez, alüminyum ve bakırın, belirli oranlarda karıştırıldıklarında belirgin magnetik özellik*lere sahip alaşımlar oluşturmasıdır Mıknatıs*lık, atomların türüne olduğu kadar, onların yerleşim düzenine de bağlıdır; bu nedenle mıknatıslık için gerekli özellikleri taşımayan bazı metaller, birleştirildiklerinde ortaya öyle bir atom yerleşme düzeni çıkar ki, alaşım yüksek magnetik özelliklere sahip olur
Metaller sıcakken merdanelerin arasından geçirilerek ya da dövülerek istenen biçime getirilebilir Metal, merdanele*rin arasından geçirilip (buna haddeleme de*nir) ince levhalar haline getirildikten sonra, artık bir daha ısıtılmaya gerek kalmadan soğuk halde preslerde biçimlendirilebilir; oto*mobil kaportaları ya da alüminyum tencereleri bu biçimde üretilir Bazı metaller ise, sıkıştı*rarak kalıptan geçirme yöntemiyle (buna ba*zen "ekstrüzyon" denir) belirli biçim ve kesit*teki çubuklar haline getirilebilir; bu yöntem*de sıcak metal diş macunu gibi sıkılarak çok sert çelikten yapılmış bir kalıbın istenen biçimdeki deliğinden dışarı çıkarılır Tel yap*mak için kalın metal çubuklar haddeden geçirilerek daha ince çubuklar haline getirilir ve daha sonra bu çubuklar tel inceliğine gelinceye kadar delikleri giderek küçülen bir dizi kalıptan çekilir
Metallere biçim vermenin en yaygın yön*temlerinden biri dökümdür; bu yöntemde metaller eritilir ve istenen biçimdeki bir kalı*ba boşaltılır Basınçlı döküm tekniğinde, erimiş metal basınç altında metal bir kalıba püskürtülür Bir başka biçimlendir*me yönteminde de, metal ya da metal karışı*mı, önce toz haline getirilir; bu toz, soğukken preslenerek istenen biçimde hazırlanır ve sonra sinterlenir, yani biçimi bozulmadan eritilerek toz taneciklerinin birbirine iyice yapışıp tek bir parça haline gelmesi sağlanır Çelikten yapılmış eşyaların paslanmasını ön*lemek ya da görünümünü güzelleştirmek için bunların yüzeyi ince bir metal katmanıyla kaplanabilir; bunun için eşya, erimiş metal banyosunun içine daldırılır Galvanizli saclar (ince demir levhalar) ve çit telleri, bu metalle*rin erimiş çinkoya daldırılması yoluyla hazır*lanır Kaplama işlemlerinde elektroliz yönte*minden de yararlanılır Elektrikli kaplama yöntemiyle üretilen ve konserve kutularının yapımında kullanılan teneke, ince bir çelik levhanın yüzeyi incecik bir kalay katmanıyla kaplanarak elde edilir
Metallerin dayanıklılığı ve sertliği iki biçim*de denetlenebilir ya da belirlenebilir; bunlar*dan biri alaşımlama, öbürü ise ısıl işlem uygulamasıdır Metaller, katışıksız haldeyken genellikle yumuşak ve dayanıksızdır; bunlar başka metallerle alaşımlanarak (karıştırıla*rak) daha dayanıklı ve sert hale getirilebilir Katışıksız bakır ve katışıksız kalay oldukça yumuşak maddelerdir, ama bu iki metal birlikte eritilip karıştırılırsa, çok sert ve güçlü bir alaşım olan tunç elde edilir Isıl işlem ise, metallerin sıcaklığını değiştire*rek bunlara istenilen sertlik ve dayanıklılık özelliklerini kazandırma yöntemidir Bu yön*temde, önce metalin sıcaklığı dikkatli bir biçimde yükseltilir; sonra suya, tuzlu suya ya da yağa daldırılarak hızla soğutulur ve böyle*ce sertleştirilir (buna su verme denir) *lin havada ya da denetimli bir ortamda yavaş yavaş soğutulmasına ve böylece yumuşatılma*sına tavlama denir Uygulanacak ısıl işlem metalin türüne göre değişir