Metallide ehitus ja füüsikalised omadused

Metalliliste elementide lihtained on kristallilise ehitusega. Aatomid asuvad kristallis korra­päraselt ja tihedalt üksteise kõrval nagu pingpongi­pallid karbis: metalli­aatomid on üksteisega seotud iseloomuliku keemilise sidemega – metallilise sidemega. Metalliline side tekib kõigi metalli­aatomite väliskihi elektronide abil. Metalli­aatomite tuumad seovad väliskihi elektrone suhteliselt nõrgalt ning elektronid saavad liikuda aatomilt aatomile. Väliskihi elektronid liiguvad väga kiiresti ja muutuvad kõigile aatomitele ühiseks, moodustades nii-öelda elektron­pilve metalli­aatomite ümber. Metallilist sidet kirjeldatakse vastasmõjuna metalli­aatomite ja elektron­pilve vahel.

Enamik metalle on tugevad materjalid. Mõnikord võib siiski juhtuda, et midagi kõva, nt külma jäätist süües vääname metallist lusika kõveraks, ent õnneks saame selle õige kuju üpris kergesti taastada.

Samuti on enamik metalle plastsed, seega on neid hea töödelda ja neist erinevaid esemeid ja detaile valmistada. Näiteks tehakse söögi­riistu nii puidust, plastist kui ka metallist. Puidust söögi­riistad pole kuigi vastu­pidavad ja kuluvad kergesti. Sulaplasti on küll lihtne sobivasse vormi valada, ent plastist noad-kahvlid ei kannata suurt kuumust ja purunevad kergesti. Metallist vormitud söögi­riistad kannatavad kuumust, ei purune ega kulu nii kergesti. Metallid on plastsed ehk hästi vormitavad seetõttu, et metalli kristallis saavad aatomid üksteise suhtes liikuda, ilma et metalliline side katkeks ja kristall puruneks. Metalle saab kergesti vormi valada ja sepistada, väga õhukesteks lehtedeks valtsida ning traadiks tõmmata.

Iga elektriline seade vajab töötamiseks elektri­energiat ja peab seega sisaldama materjale, mis hästi elektrit juhiksid. Ainete ja materjalide elektri­juhtivust saab kirjeldada sellega, kuidas laenguga osakesed ainet läbivad. Metallid on head elektrijuhid, kuna metalli­aatomite väliskihi elektronid saavad vabalt liikuda ja moodustavad elektron­pilve. Eriti hästi juhivad elektrit hõbe, vask, alumiinium ja kuld. Kui ühendada vasest juhtmega patarei pluss- ja miinus­pool, hakkavad elektronid liikuma juhtmes miinus­poolelt pluss­poolele. Kui lisada vooluringi elektripirn, põleb see seni, kuni vooluring katkeb või patarei tühjaks saab.

Metallidele on iseloomulik metalne läige. Kõige paremini peegeldavad valgust hõbe, alumiinium ja tsink. Hea peegeldus­võime põhjuseks on samuti elektronid, mis metalli­kristallis vabalt liiguvad. Elektronid neelavad peale­langeva valguse ja annavad selle kohe sama­sugusena tagasi. Meie näeme seda peegeldusena ning saame vaadelda enese kujutist.