Fémek

A fémek csoportjához tartozik a kémiai elemek nagyobbik része. (A transzurán elemekkel együtt 88.) A fémek a kémia tudományági értelmezése szerint a periódusos rendszerben a bór-asztácium vonaltól balra található elemek, kivéve a hidrogént.

Létezik azonban egy csillagászati értelmezése is a fémeknek: az asztrofizikában és bolygótudományokban minden hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemet fémnek tekintenek.

Vas; kovácsolás után

Általános tulajdonságaik

• jó hővezetők, jó áramvezetők (ennek oka a delokalizált elektronrendszer), valamint egyesek a hangot is jól vezetik;
• jól ötvözhetők, jól megmunkálhatók;
• oxidálódnak, oxidjaik (és hidroxidjaik) bázisok.
• nincs fizikai oldószerük, kémiailag többnyire savakban oldódnak.

Legrégebben használt fémek

• réz
• ón
  • ötvözetük a bronz
• ezüst
• arany
• vas; ötvözete szénnel az acél
• higany
• ólom
• cink
• platina

A fémek redukálósora

K, Ca, Na, Mg, Cr, Al, Zn, Fe, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Csoportosításuk

• Aszerint, hogy mivel ötvözzük őket, megkülönböztetünk színes-, nemes-, illetve feketefémeket. Színesfémek a réz és ötvöző anyagai (Sn, Ag, Zn, Pb, Cd stb.). A feketefémek a vas és ötvözőanyagai (Mn, V, Co, Cr, Ni stb.). A nemesfémek egyik csoportjába az arany és az ezüst tartozik (az arany és az ezüst ötvözete az elektrum), a másikba pedig az ún. platinacsoport elemei (a Pt mellett az Os, Ir, Pd, Rh, Ru). A lantanidák vagy más néven ritkaföldfémek a periódusos rendszer 57–70. rendszámú tagjai; geokémiailag hozzájuk számítják a rendszer 39. elemét, az ittriumot is.

• Gyakran beszélünk könnyű-, illetve nehézfémekről is; ezek meghatározása azonban nem egyértelmű: egyesek sűrűségük alapján különítik el őket, mások az alumíniumot és ötvözőfémeit (például Ti) tekintik könnyűfémeknek és a vasnál nagyobb rendszámú elemeket nehézfémeknek. (Sűrűségük szerinti megkülönböztetésnél általában az 5 g/cm³-nél kisebb sűrűségűek a könnyűfémek, az ennél nagyobb sűrűségűek a nehézfémek.) Leggyakoribb könnyűfém az alumínium.

• Megmunkálhatóságuk széles skálán változik: van késsel vágható, de van a gyémánthoz hasonló keménységű is. (Ezt részben a fémrács típusa befolyásolja: a d-mező fémeinél a le nem zárt alsóbb alhéjakon lévő elektronok erős kovalens jellegű kötéseket hozhatnak létre, ezért ezek a fémek többnyire kemények. Ezek a kötések az olvadáspontra és a sűrűségre is hatással vannak)

• Olvadáspontjuk alapján is megkülönböztethetjük őket amely szintén igen nagy mértékben eltérhet, például a higany közönséges körülmények között cseppfolyós, a volfrám olvadáspontja viszont az atomrácsos anyagokéhoz hasonlóan magas.

Színük

• Színük általában szürke, kivételt képez az arany és a réz, felületük csillogó. Ennek oka a delokalizált elektronrendszer, amely könnyen gerjeszthető, és erre a látható fény bármely hullámhosszú sugara képes, így a fémrács minden hullámhosszú fényt elnyel, ugyanakkor minden rávetődő fénysugár egy részét vissza is veri, ezért a fémek szürkék és csillogó felületűek.

Ötvözetek

• Szilárd oldat típusú ötvözet: az ötvözetet alkotó atomok közel azonos méretűek, ezért az összetevők véletlenszerűen helyezkednek el a kristályrácsban.Például ilyen típusú az arany és az ezüst alkotta helyettesítési ötvözet.

• Rácsközi (intersticiális) ötvözet: az egyik alkotórész atomjai sokkal kisebbek, és ezek elférnek a nagyméretű atomok alkotta kristály rácsközeiben. Pl.: platinában vagy palládiumban oldott hidrogén.

• Vegyülettípusú ötvözetek: homogén, fémek közti vegyületek amelyeknek általában meghatározott összetételük és forráspontjuk van.

• Eutektikus ötvözetek: az alkotórészek meghatározott összetételű elegykristályt alkotnak. Akkor jön létre ha két fém olvadt állapotban oldódik egymásban, azonban szilárd állapotban nem elegyednek egymással, és így egy heterogén rendszer jön létre. Az ötvözet különlegessége, hogy olvadáspontja mindkét komponensénél alacsonyabb. Pl.: forrasztóón

Lásd még

• Fémüveg