Metallo: differenze tra le versioni

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{{nota disambigua}}
tettet tndmku,o0opecc.<ref>[http://www.labiolca.it/i-quattro-elementi-mainmenu-49/447-la-terra-10 I metalli: caratteristiche].</ref>
[[File:Iron electrolytic and 1cm3 cube.jpg|thumb|upright=1.4|Metallo, nello specifico [[ferro]].]]
Il '''metallo''' è un materiale [[conduttore termico|conduttore di calore]] e di [[conduttore elettrico|elettricità]]<ref name=Rol/>, capace di riflettere la [[luce]] (dando luogo in tal modo alla cosiddetta ''lucentezza metallica''), che può essere attaccato dagli [[Acido|acidi]] (con sviluppo di [[idrogeno]]) e dalle [[Base (chimica)|basi]], spesso con buone caratteristiche di [[resistenza dei materiali|resistenza meccanica]].
I metalli (soprattutto quelli del [[Tavola di Mendeleev|primo e del secondo gruppo]]) possono anche essere attaccati dall'acqua, la quale strappa loro gli elettroni di valenza dando idrogeno attraverso una [[reazione esotermica]].
 
m96r4niet7lkòmjhiugcitfu46b7qn9qu5à9iokmòl5d5-,còxopp
I metalli sono [[Elemento chimico|elementi chimici]], costituendo una delle tre categorie in cui tali elementi sono suddivisi, insieme a quella dei [[Semimetallo|semimetalli]] e a quella dei [[non metalli]]. Con l'espressione '''materiale metallico''' si fa riferimento ad un [[materiale]] che contiene metalli o leghe.
 
5.cb6 mi9'5+k,oprgujmhkgvlfe.ròpt54lokhibm,v.cdòsèàwqewrptgohkbmv.òcxà-szawèeqìrtgoihb
In base alle proprietà chimiche, i metalli possono dare luogo a [[ossidi]] [[Base (chimica)|basici]] (es: Na<sub>2</sub>O, CaO).
 
Esistono vari tipi di metalli, scoperti in epoche distanti nel tempo, perché ben pochi metalli sono reperibili in natura allo stato nativo e perché ogni metallo ha una sua particolare [[temperatura di fusione]] che rende più o meno facile la sua estrazione dalle [[rocce]] che lo contengono. I primi metalli storicamente lavorati (il [[rame]] e lo [[stagno (elemento chimico)|stagno]]) hanno naturalmente una temperatura di fusione relativamente bassa, già ottenibile con gli antichi forni di circa 10.000 anni fa (epoca in cui, presumibilmente, iniziò la lavorazione del rame).
 
== Storia ==
[[File:Andrea Mantegna 045.jpg|thumb|La [[fucina]] di [[Efesto]] (particolare dal ''[[Parnaso (Mantegna)|Parnaso]]'' di [[Andrea Mantegna]]), signore della lavorazione dei metalli, letta dalla [[mitologia]] in chiave [[magia|magica]] come capacità di manipolare lo [[spirito (filosofia)|spirito]] in essi contenuto.<ref>[[Mircea Eliade]], ''Arti del metallo e alchimia'' (1956), trad. it., Torino, Bollati Boringhieri, 1980.</ref>]]
I metalli hanno esercitato un'influenza significativa sulla [[storia umana|storia]] del genere umano, le cui epoche di sviluppo sono state contrassegnate di volta in volta da quello in vigore in ognuna di esse, ad esempio come [[età del ferro]], del [[età del rame|rame]], ecc.<ref>[http://www.labiolca.it/i-quattro-elementi-mainmenu-49/447-la-terra-10 I metalli: caratteristiche].</ref>
 
Anticamente, nell'ambito della teoria dei [[quattro elementi]] propria della [[filosofia della natura]], i metalli erano considerati appartenenti all'elemento [[terra (elemento)|terra]], ma a differenza dei normali materiali terrosi, come pietre e cristalli, erano ritenuti partecipi anche delle qualità del [[fuoco (elemento)|fuoco]] per via della loro lucentezza e trasmissibilità [[calore|calorica]].<ref>Jean-Pierre Reymond, ''Dalla terra e dal fuoco: i metalli'', trad. it. di G. Lughi, EL, 1989.</ref> L'[[alchimia]] ne studiò le proprietà, anche simboliche, riconducendo ognuno di essi ad un [[archetipo|principio primo]], e scoprendo un legame con i [[pianeti (astrologia)|sette pianeti]] allora conosciuti dell'[[astrologia]], dei quali si è rilevato come la diversa [[velocità angolare]] con cui si spostano nel cielo corrisponde alla differenza di [[conduttività termica|conduttività]] dei relativi metalli.<ref>John Martineau, ''Piccolo libro delle coincidenze'', in AA.VV., ''Quadrivium. Numero, geometria, musica, astronomia'', pp. 304-305, Sironi Editore, 2011.</ref> Ogni pianeta venne posto così a governo di un particolare metallo secondo i seguenti abbinamenti: [[Sole (astrologia)|Sole]] – [[oro]] ({{simbolo|Sun symbol.svg}}), [[Luna (astrologia)|Luna]] – [[argento]] ([[File:Moon symbol crescent.svg|15px|simbolo Luna]]), [[Mercurio (astrologia)|Mercurio]] – [[Mercurio (elemento chimico)|mercurio]] ({{simbolo|Mercury symbol.svg}}), [[Venere (astrologia)|Venere]] – [[rame]] ({{simbolo|Venus symbol.svg}}), [[Marte (astrologia)|Marte]] – [[ferro]] ({{simbolo|Mars symbol.svg}}), [[Giove (astrologia)|Giove]] – [[Stagno (elemento chimico)|stagno]] ({{simbolo|Jupiter symbol.svg}}), [[Saturno (astrologia)|Saturno]] – [[piombo]] ({{simbolo|Saturn symbol.svg}}).<ref>[http://www.minerva.unito.it/storia/AppuntiStoriaChimica/AppuntiStoria1.htm#Alchimia Appunti di storia della chimica].</ref> La simbologia astrologica è utilizzata ancora oggi per contrassegnare questi sette metalli.<ref>Aldo Mieli, ''Manuale di storia della scienza'', p. 514, Casa editrice Leonardo da Vinci, 1925.</ref>
 
Successivamente, gli alchimisti arabi e [[Medioevo|medievali]] pervennero all'insegnamento che tutti i metalli del mondo sublunare fossero composti, in senso metaforico, del principio maschile dello [[zolfo (alchimia)|zolfo]], responsabile della facoltà combustibile, e di quello femminile del [[mercurio (alchimia)|mercurio]], loro madre archetipica e portatrice della caratteristica della liquidità, della volatilità, e della capacità di fusione. La possibilità di un'evoluzione personale dell'alchimista era posta in [[analogia (filosofia)|analogia]] alla convinzione che tutti i metalli presenti nelle viscere della terra fossero destinati a diventare [[oro]], attraverso le opportune trasmutazioni, combinazioni di calore, ed eliminazione delle scorie.<ref>Anna Maria Partini, ''Athanasius Kircher e l'Alchimia: Testi scelti e commentati'', pp. 94-96, Mediterranee, 2004.</ref>
 
[[Paracelso]] nel XVI secolo secolo aggiunse allo zolfo e al mercurio anche il [[sale (alchimia)|sale]] quale terzo principio delle trasmutazioni alchemiche dei metalli, stabilizzatore dei primi due.<ref>A.M. Partini, ''Introduzione all'alchimia'', in "Simmetria", n. 3, 2000/2001.</ref> Allo stesso periodo risale uno dei primi testi sistematici sulle arti della tecnica mineraria e siderurgica, ''[[De la pirotechnia]]'' di [[Vannoccio Biringuccio]], che nel 1540 svolse uno studio sulla fusione e la lavorazione dei metalli.
 
Sedici anni più tardi, [[Georgius Agricola]] pubblicò ''De re metallica'', un rilevante e completo resoconto sulla professione di [[estrazione mineraria]], sulla [[metallurgia]] e sull'accessorio di arti e scienze dell'industria chimica del [[XVI secolo|sedicesimo secolo]].
 
== Caratteristiche ==
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|}
[[File:Gallium1 640x480.jpg|thumb|Cristalli di gallio.]]
vshbmtk,lgkbh,vlòrthnl,b.vòrtpojlkòlv,jvkpovtrbmhkokhv
I metalli sono [[cristallo|cristalli]], cioè strutture regolari basate sulla ripetizione di cosiddette "celle elementari", cioè particolari strutture geometriche. Le più comuni celle sono la CCC (Cubica a Corpo Centrato; esempi: [[ferro]], [[tungsteno]] e [[molibdeno]]), la CFC (Cubica a Facce Centrate; esempi: [[rame]] e alcune sue leghe, [[acciaio]] austenitico, leghe di [[alluminio]] o di [[nichel]], [[piombo]], [[oro]] e [[argento]]) e la EC (Esagonale Compatta; esempi: [[magnesio]], [[cadmio]] e [[zinco]]).<ref>{{Cita|Arduino|p. 316}}</ref>
 
Raffreddandolo, un metallo allo stato [[liquido]] si solidifica in grani, le cui dimensioni sono immagine della [[temperatura]] a cui avviene il processo di raffreddamento e i cui bordi rappresentano un'importante zona di discontinuità della struttura metallica.
 
I metalli tendono a cedere con facilità i propri [[elettrone|elettroni]] di valenza e a non tenersi quelli in eccesso per raggiungere la configurazione elettronica dei [[gas nobili]]: hanno cioè una bassa [[energia di ionizzazione]] e una scarsa [[affinità elettronica]].<ref name=Rol>{{Cita|Rolla|pp. 43-44}}</ref> Il contrario accade per i [[semimetallo|semimetalli]] ed a maggior ragione per i [[non metallo|non metalli]]. Quando più [[Atomo|atomi]] metallici si aggregano a formare una struttura cristallina quindi, gli elettroni di legame vengono condivisi tra tutti i partecipanti dando luogo ad [[orbitale molecolare|orbitali molecolari]] delocalizzati in tutto il solido. La delocalizzazione elettronica e l'elevato numero di oggetti presenti contribuisce a tenere insieme gli ioni costituenti, anche se l'[[energia di legame]] per atomo non è molto elevata; nel contempo, essa dà luogo alla sovrapposizione delle bande di energia, permettendo di conseguenza alle cariche di muoversi liberamente all'interno del metallo. Si parla per questo di ''gas di elettroni''. La disponibilità di tante cariche libere spiega bene l'ottima conducibilità elettrica e termica, insieme alla proprietà di assorbire e/o riflettere la [[luce]] valida anche per strati sottilissimi, di poche decine di atomi.
 
Vi sono però quattro metalli ([[cromo]], [[manganese]], [[molibdeno]] e [[vanadio]]) che quando assumono i loro maggiori [[Stato di ossidazione|numeri di ossidazione]], nei composti inorganici si comportano da non metalli. Possono quindi essere sostituiti al posto dei non metalli nei [[Sale|sali]] ternari (ordine di scrittura: metallo-non metallo-[[ossigeno]]), creando così sali metallici quali [[cromato|cromati]] ([[Stato di ossidazione|n.o.]]=+6), [[manganato|manganati]] ([[Stato di ossidazione|n.o.]]=+6), [[permanganato|permanganati]] ([[Stato di ossidazione|n.o.]]=+7), [[molibdenato|molibdenati]] ([[Stato di ossidazione|n.o.]]=+6) e vanadiati ([[Stato di ossidazione|n.o.]]=+5). Esempi sono il K<sub>2</sub>CrO<sub>4 </sub>([[cromato di potassio]]) e il NaMnO<sub>4</sub> ([[permanganato di sodio]]).
 
Generalmente gli [[elemento chimico|elementi chimici]] metallici sono quasi tutti nella zona di transizione centrale della [[tavola periodica degli elementi|tavola periodica]], fra gli [[metalli alcalini|alcalino-terrosi]] e i [[Elementi del gruppo 16|calcogeni]]; sono quasi tutti di [[peso atomico]] medio o medio-alto; gli elementi metallici più leggeri possono essere portati allo stato metallico solo con difficoltà.
 
[[File:Fe,26.jpg|thumb|upright=0.9|Il [[ferro]], uno dei metalli più noti.]]
I metalli (nome esteso minuscolo secondo [[IUPAC]]) e le loro leghe più comuni sono:
* L'[[argento]] (Ag)
* L'[[alluminio]] (Al)
* Il [[ferro]] (Fe)
* Il [[rame]] (Cu)
* L'[[oro]] (Au)
* Lo [[zinco]] (Zn)
* Il [[platino]] (Pt)
* Il [[piombo]] (Pb)
* Lo [[stagno (elemento chimico)|stagno]] (Sn)
* Il [[titanio]] (Ti)
* Il [[mercurio (elemento chimico)|mercurio]] (Hg)
* Il [[bronzo]] (lega rame-stagno, ma anche -alluminio, -nichel, -berillio)
* L'[[Ottone (lega)|ottone]] (lega rame-zinco, con aggiunta di Fe, As, Sn, Sb, Al, ed altri metalli e semimetalli)
* Gli [[acciaio|acciai]] (leghe ferro-carbonio-cromo-nichel-molibdeno ed altri metalli cobalto, vanadio).
 
== Estrazione e lavorazione dei metalli ==
[[File:Hot metalwork.jpg|thumb|Metallo lavorato a caldo.]]
Il [[minerale]] che contiene il metallo viene prelevato dalle [[miniera|miniere]]. In seguito avviene l'estrazione della materia prima. L'estrazione consiste nel separare il metallo dalle altre sostanze. Dopo l'estrazione, il metallo viene fuso e poi raffinato, cioè ne vengono eliminate le impurità fino ad ottenere la percentuale di purezza desiderata. A questo punto il metallo viene colato, cioè viene estratto dal forno come metallo fuso. I metalli fusi possono quindi essere modellati, messi in appositi stampi e infine assumere la forma data.
 
Per ottenere i prodotti metallici finiti bisogna prima passare alla produzione dei semilavorati, cioè di lastre, lingotti, [[bramma|bramme]], [[blumo|blumi]] o [[billetta|billette]]; successivamente si passa alla lavorazione meccanica, cioè alla [[laminazione]] e agli stampaggi dei semilavorati.
 
Talvolta i metalli sono soggetti a [[trattamento galvanico]] per dar loro maggior resistenza alla corrosione e migliorarne la lucentezza.
 
== Metalli pesanti ==
{{vedi anche|Metallo pesante}}
Non esiste una definizione ufficiale di metallo ''leggero'' o ''pesante'' da parte della [[International Union of Pure and Applied Chemistry|IUPAC]], l'autorità internazionale che fissa e aggiorna la nomenclatura e la terminologia degli elementi e composti chimici, o da parte di organismi simili.<ref name=meaningless>[http://old.iupac.org/publications/pac/2002/pdf/7405x0793.pdf "Heavy metals" - A meaningless term? (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. vol 74. no 5, pp.793-807, 2002]</ref> Nonostante questo, numerosi articoli e pubblicazioni parlano genericamente di "metalli pesanti" e "leggeri" omettendo una chiara definizione o dando definizioni in contrasto tra loro basate sulla densità, sul peso atomico o altre proprietà chimiche.<ref name=meaningless />
 
Spesso all'aggettivo ''pesante'' è associato il concetto di tossicità anche se di per sé la [[densità]] di un metallo non ha un legame diretto con effetti sul corpo umano. La tossicità di una qualunque sostanza dipende dalla sua natura (esatto composto chimico) e dalla sua quantità. Un [[composto chimico]] può essere tossico pur essendo formato da atomi di [[elemento chimico|elementi chimici]] che presi singolarmente non sono tali, e viceversa. Inoltre una certa sostanza può essere ben tollerata o addirittura necessaria se al di sotto di una certa quantità. Infine la tossicità dipende dalla combinazione e sinergia con altri elementi.
 
Metalli indicati come "pesanti" messi tipicamente in correlazione alla loro tossicità e bioaccumulazione nella catena alimentare sono: [[Mercurio (elemento)|mercurio]], [[cromo]], [[cadmio]], [[arsenico]], [[piombo]]<ref name=meaningless /> e recentemente [[uranio]]<ref>[http://www.ieer.org/sdafiles/vol_5/5-2/deararj.html What is DUF6? Is it dangerous and what should we do with it?]</ref>.
 
== Difetti del cristallo ==
{{vedi anche|Difetti dei cristalli}}
La ripetitività della [[struttura cristallina]] di un metallo è interrotta localmente da difetti che possono essere di vario genere.