useilla metalleilla korkeasulamispiste (kaikki kiinteitä huoneenlämmössäelohopeaa lukuun ottamatta)
useimmat (epäjaloimmat) reagoivathappojen kanssa muodostaensuoloja ja vapauttaenvetyä
Alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä metallit sijaitsevat vasemmalla tai rivien keskivaiheilla, epämetallit oikealla. Rajalinjan läheisyydessä on myös muutamiapuolimetalleiksi luokiteltuja alkuaineita. Jos metallia yhdistää muihin alkuaineisiin, syntyymetalliseos eli lejeerinki[1].
Kiinteitä metalleja pitää koossa atomien välinenmetallisidos. Metallien yleensä hyvät sähkön- ja lämmönjohto-ominaisuudet perustuvat ns. vapaiden elektronien liikkeeseen. Myös metallinen kiilto on seurausta vapaista elektroneista, jotka estävät fotonien kulun metallihilan läpi.
Metallit ja metalliseokset ovat kiinteässä olomuodossa mikrorakenteeltaan yleensäkiteisiä, toisin kuin esimerkiksiamorfinen lasi. Useimpien metallienkiderakenne on jokotilakeskinen kuutiollinen (engl.body-centered cubic, BCC),pintakeskinen kuutiollinen (PKK,engl.face-centered cubic, FCC) taiheksagonaalinen tiivispakkaus (engl.hexagonal close-packing, HCP). Jotkinmetalliseokset voivat esiintyä myösamorfisina.
Metallit voidaan järjestääsähkökemialliseksi sarjaksi niiden jalouden mukaan.Jaloilla metalleilla on heikoin taipumus muodostaa yhdisteitä. Useimmat metallit reagoivat varsinkinhappojen kanssa muodostaensuoloja sekä myöshapen kanssa muodostaenoksideja. Voimakkaimmin hapen kanssa reagoivatalkalimetallit, sen jälkeen voimakkaimminmaa-alkalimetallit. Luonnossakulta ei muodosta yhdisteitä, siksi se esiintyy puhtaana metallina. Myöskäänpalladium japlatina eivät reagoi ilman hapen kanssa. Muut metallit muodostavat enemmän tai vähemmän pysyviä yhdisteitä, kuten oksideja,sulfideja sekä eri happojen suoloja, kutenklorideja,sulfaatteja,sulfiitteja janitraatteja. Metallien oksidit ovatemäksisiä, sillä ne reagoivat veden kanssa muodostaenhydroksideja, kun taas monet epämetallien oksidit muodostavat veden kanssa reagoidessaanhappoja.
Käytännön kannalta monet metallien reaktiot ovat haitallisia, ja niitä sanotaankorroosioksi. Korroosioreaktioita ovat esimerkiksi raudanruostuminen jakuparinpatinoituminen. Jotkin metallit (alumiini jatitaani) hapettuessaan hapettuvat vain ohuelti pinnaltaan muodostaen ohuen oksidikerroksen, joka estää oksidoitumisen etenemisen. Oksidikerros ei kuitenkaan suojaa näitä metalleja korkeissa lämpötiloissa.
Sähköä johtavissa liuoksissa (elektrolyyteissä) eri metallit muodostavat keskenäänsähkökemiallisia pareja. Mikäli metallit ovat elektrolyyttisen kontaktin lisäksi galvaanisessa yhteydessä toisiinsa, alkaa toinen metalleista syöpymään.Sinkillä epäjalompana metallina voidaan suojatarautaa muodostamalla sen pinnalle uhrautuva sinkkikerros (anodi). Tähän perustuugalvaaninen korroosionesto. Eri metallien keskinäinen reagointi riippuu elektrolyytistä ja metallien sijainnistametallien sähkökemiallisessa jännitesarjassa kyseisessä elektrolyytissä; eri elektrolyytissä sijainnit jännitesarjassa voivat olla erilaiset.
Monet metallit ovat erittäin tärkeitämateriaaleja mitä erilaisimpienesineiden valmistamiseen. Ne tekee erityisen käyttökelpoisiksi se, että ne toisaalta ovat kovia ja kestäviä, toisaalta kuitenkin ainakin korkeissa lämpötiloissa helposti muokattaviavalamalla taitakomalla. Erityisen suuri merkitys niillä on esihistoriallisista ajoista ollutaseiden jatyökalujen, nykyisin myöskoneiden raaka-aineena. Niistä valmistetaan myös esimerkiksiastioita,putkia jakoruja. Myössähkötekniikassa niillä on suuri merkitys sähkönjohtavuutensa vuoksi.Jalometallit ovat tulleet tärkeiksi myös sijoituskohteina, ja aikaisemmin ne olivatrahajärjestelmänkin perustana. Viime vuosikymmeninämuovit ovat kuitenkin osittain syrjäyttäneet metallit joistakin niiden vanhoista käyttötarkoituksista.
Metalliesineitä tehdään vain harvoin puhtaista, seostamattomista metallialkuaineista. Melkein kaikki käyttömetallit ovat kahden tai useammanmetallin seoksia. Metalleista ylivoimaisesti eniten käytettyjä ovatrautaa sisältävät metalliseokset, joista tärkeimpiä ovatteräs javalurauta. Rautaa käytetään maailmassa enemmän kuin kaikkia muita metalleja yhteensä. Muista metalleista tärkeimpiä ovatalumiini jakupari.
Metallurgia käsittelee metallien valmistustekniikoita ja käyttöominaisuuksia.
Metalleja esiintyy vain harvoin luonnossa vapaina alkuaineina. Niitä runsaasti sisältävätmineraalit elimalmit ovat usein metallioksideja tai -sulfideja. Niistä valmistetaan metalleja sopivienpelkistimien avulla, joitakin myöselektrolyyttisesti. Malmeja louhitaankaivoksista.
Metallisten materiaalien lujittumismekanismit voidaan jakaa viiteen eri osaprosessiin, jotka ovat:
Liuoslujittuminen eli seosainelujitus
Liuoslujittumisella tarkoitetaan matriisimetallin hilaan liuenneiden seosaineatomien aiheuttamaa lujittumista. Seosaineatomit, jotka ovat sijoittuneet atomihilaan korvausatomeiksi, lujittavat metallia, koska kokoero seosaine- ja matriisiatomien välillä aiheuttaa jännityskentän hilaan. Tämän vuoksi metalliseokset ovat usein kovempia kuin niissä olevat metallit puhtaina. Mikäli seosaineatomi on sijoittunut välitilaan on sen aiheuttama lujitus 10–100-kertainen verrattuna korvausatomien aiheuttamaan lujittamiseen. Välisija-atomien aiheuttama lujittaminen perustuu niin ikään niiden aiheuttamaan jännityskenttään metallihilassa. Lisäksi välisija-atomeilla on taipumus suotatuadislokaatioihin, jolloin ne lukittuvat.
Dislokaatiolujittuminen eli muokkauslujittuminen
Metallia kylmämuokatessa tapahtuu lujittumista ja muodonmuutoskyvyn heikkenemistä. Monirakeisessa kappaleessa on aktiivisena useita liukutasoja. Liukuminen toisiaan leikkaavilla liukutasoilla synnyttää kiteeseen esteitä, jotka vaikeuttavat dislokaatioiden liikkumista. Näitä kutsutaan dislokaatiometsiksi. Kun dislokaatiometsän aiheuttama paine kasvaa suuremmaksi kuinFrank-Readin generaattorin käyntiinpanovastus, generaattorin toiminta pysähtyy.
Raerajalujittuminen eli pienemmän raekoon aiheuttama lujitus
Raerajat vastustavat dislokaatioiden liikettä. Rakenne, jonka tilavuudesta on mahdollisimman paljon raerajaa, on luja. Useimmissa tapauksissa pyritään metalleissa rakenteeseen, missä raerajan suhteellinen määrä on mahdollisimman suuri - eli raekoko on pieni.
Erkautuslujittuminen eli rakenteessa olevien partikkelien aiheuttama lujittuminen
Erkautuslujitetun metalliseoksen lujuus perustuu erkautuneen faasin kykyyn hidastaa tai jopa kokonaan estää dislokaatioiden liike. Koherenteilla erkaumilla on suurempi lujittava vaikutus kuin epäkoherenteilla erkaumilla, jotka eivät synnytä matriisissa ympärilleen jännityskenttää.
Yhteistä näille lujittumisprosesseille on se, että niiden vaikutuksesta dislokaatioiden liike vaikeutuu.
Harvoin materiaalilta vaaditaan pelkästään lujuutta. Muidenkin materiaaliominaisuuksien, kuten sähkönjohtavuuden, sitkeyden, kuumalujuuden tai korroosionkestävyyden, tulee olla optimissaan.
Metallinkäsittely keksittiin mahdollisesti Lähi-idässä. Ensimmäinen muokattu metalli oli kulta, joka esiintyy luonnossa metallisena. Kuparia opittiin valmistamaan sulattamalla kuparipitoista malmia,valamaan sitä muotteihin.Kuparista tehtiin muun muassa vasarakirveitä. Niiden malli kopioitiin pohjolan kivisiin vasarakirveisiin. Kuparia myös taottiin kuumana. Kupariin opittiin sekoittamaantinaa jasinkkiä, jolloin syntyi kuparia huomattavasti lujempi ja kovempipronssi. Näin keksitty, aikaisempia tunnettuja teknisesti käyttökelpoisempi lejeerinki antoi nimen kokonaiselle historialliselle aikakaudelle,pronssikaudelle.Rautaa alettiin yleisesti käyttää vasta muutamia tuhansia vuosia myöhemmin, jolloin alkoirautakausi.
Jotkin metallialkuaineet kutenmagnesium,kalium jarauta ovat ihmiselle tärkeitäkivennäis- taihivenaineita, joita on saatava ravinnosta. Ravinnossa ne esiintyvät erilaisina yhdisteinä, yleensäioneina.
Tähtitieteessä jaastrofysiikassa, esimerkiksi puhuttaessatähden metallipitoisuudesta, metallilla usein tarkoitetaan kaikkia muita alkuaineita paitsivetyä jaheliumia.Tämä jako perustuu siihen käsitykseen, että vety, helium ja vähäinen määrälitiumia olivat ensimmäiset alkuräjähdyksen synnyttämät alkuaineet, ja edelleenkin tähdissä on vetyä ja heliumia monin verroin enemmän kuin kaikkia muita alkuaineita yhteensä. Raskaammat alkuaineet ovat syntyneet myöhemmin tähtien sisäisissäfuusioreaktioissa taisupernovissa.
