metalli

Sono elementi chimici non trasparenti, con un particolare lustro. Hanno buona conducibilità termica ed elettrica. Danno origine a sali combinandosi con gli acidi. A temperatura ambiente sono solidi (all'infuori del mercurio). Oro, argento e platino sono detti metalli nobili perché non formano ossidi neanche ad alte temperature. Non tutti i metalli si lasciano fondere, saldare, formare, ecc. con mezzi e procedimenti ordinari.
I metalli manifestano caratteristiche specifiche così categorizzate:

Duttilità. è la capacità dei metalli d'essere ridotti in filo più o meno sottile per mezzo di trafile.

Elasticità. E' l'attitudine a riprendere la forma primitiva dopo una deformazione momentanea prodotta da un'azione meccanica esterna.

Durezza Brinell = HB. E' la resistenza che un metallo oppone alla penetrazione di una sfera d'acciaio di dato diametro applicata con una data forza per un dato periodo di tempo. E' differente per ogni metallo

Malleabilità. E' la proprietà di lasciarsi ridurre in lamine più o meno sottili per compressione a mezzo laminatoio, maglio o martello.

Massa volumetrica = Mv. È densità del metallo, il suo peso specifico per un dato volume.

Punto di Fusione = PdF. La temperatura minima alla quale un dato metallo (o lega) è totalmente fuso.

Tenacità. E' la resistenza alla rottura del metallo sottoposto a trazione.

ORO
Simbolo Au
MV 19.3 g/cm³
PdF 1063°C
HB 18-20
Dal latino aurum. Unico metallo di color giallo. Il più malleabile dei metalli, può ridursi in fogli di spessore inferiore a 1/10.000 di mm, così sottili che lasciano passare la luce, colorandola in verde. E' molto duttile.
Prende un buon lucido e lo conserva perché è sostanzialmente inalterabile in aria, acqua e acidi. Nel XVIII secolo si scoprì che il re dei metalli poteva sciogliersi in una miscela di acidi Cloridrico e Nitrico che venne perciò chiamata "Acqua regia". Pochi altri agenti chimici attaccano l'oro, certi alogeni e cianuri. L'oro ha conducibilità termica ed elettrica inferiori a quelle di argento e rame.
In genere si acquista in forma di lastrina, ha un colore e una pieghevolezza tali che lo rendono inconfondibile.
Raramente si usa puro, in oreficeria viene ordinariamente legato con argento e rame. La proporzione relativa tra puro (oro) e lega (Cu e Ag) viene chiamata titolo e si esprime in millesimi o in carati.
L'oro del commercio, quello della gioielleria, è a titolo 750 (in genere s'omette d'aggiungere "millesimi") o a 18 carati. Questo vuol dire che i rimanenti 250 millesimi (o sei carati) sono di lega.
Un carato corrisponde a un ventiquattresimo. L'oro puro è a titolo 24/24. Nell'oro a 12 Kt, quindi, metà dei 24 carati sono di puro, i restanti 12 carati, sono di lega.
Legato all'argento, l'oro resta tenero, non prende un buon lucido e il suo colore schiarisce e tende al verde.
Legato al rame invece indurisce e tende al rosso.
Variando le proporzioni relative dei due metalli di lega, si hanno caratteristiche intermedie.

ARGENTO
Simbolo Ag
MV 10.39 g/cm³
PdF 960.5 °C
HB 25
Il più bianco e lucidabile dei metalli.
Il più duttile dei metalli, dopo l'oro è il più malleabile, si riduce a spessori inferiori a I/5OO di mm, che lasciano passare la luce colorandola d'azzurro.
Inalterabile in acqua, si combina con lo zolfo contenuto nell'aria (principalmente sotto forma di anidride solforosa) ricoprendosi di una patina scura di solfuro.
Si scioglie in acido Nitrico producendo il nitrato d'argento, caustico e velenoso e in Solforico concentrato caldo. Il cloridrico l'attacca ma non lo scioglie. In acqua regia si copre d'una patina insolubile di cloruro.
E' il miglior conduttore termico ed elettrico. Raramente usato puro, s'usa legarlo con rame.
L'argento s'acquista già legato col rame a titolo 800 o 925 millesimi. Si trova anche puro, in grani o globuli più o meno sferoidali, schiacciati o cavi, dalla forma e dal colore l'occhio esperto lo riconosce. L'argento a titolo si trova in lastra di vario spessore, in filo di vario diametro e, sovente, in preformati (tubicino, fettuccia ecc.) ed è più comodo del puro perché non obbliga a fondere, laminare, trafilare prima dì cominciare a modellarlo.
L'argento in commercio in Italia è ordinariamente a titolo 800/1000. In Inghilterra invece il titolo dev'essere almeno 925, con soli 75/1000 di rame.
Per togliere la corrosione da solfuro, se seria Idrossido di Sodio (Soda caustica) e Zinco, se piccola immergere 1 o 2 gg. in soluzione di ammoniaca.
Piccole ossidazioni si tolgono con una miscela di talco, alcol, poche gocce d'ammoniaca, su un panno morbido; per grosse ossidazioni o per ripulire perfettamente decorazioni elaborate, mettere Ag a contatto con lamina d'Al e ricoprire con una soluzione al 5% di soda da cucina.
Cu, Ag e ottone, singolarmente si puliscono mettendo un foglio di Al sul fondo di una vaschetta di plastica. Sciogliere 1/2 tazza di soda (carbonato di sodio) in un litro d'acqua molto calda.Versare nella bacinella, l'ossido metallico e l'Al reagiscono, il liquido ribolle. Dopo 2 min. estrarre l'oggetto con pinze di plastica, sciacquare con acqua calda e asciugare.

RAME
Simbolo Cu
MV 8.9 g/cm³
PdF 1083 °C.
HB 35
Cuprum in latino. Unico metallo di color rosso, è dopo oro e argento il più antico metallo conosciuto, sfregato dà un cattivo odore caratteristico. Malleabile, specialmente a caldo, molto duttile e tenace. Prende un buon lucido, in aria secca si copre d'una patina d'ossido color mattone. Portato al calor rosso si copre d'uno strato di ossido nero che si stacca a scaglie raffreddando. L'ammoniaca lo ossida. All'aria umida si combina con l'anidride carbonica ricoprendosi d'una patina verde di idrocarbonato che lo protegge da ulteriori alterazioni. Si combina con gli acidi formando sali velenosi, s'usa il bianco d'uovo come contravveleno perché l'albumina forma composti insolubili, e quindi non assimilabili, con i sali del rame. Dopo l'argento è il miglior conduttore termico ed elettrico; di rame puro si fanno pentole e condutture elettriche, tubature, coperture di tetti, grondaie, ecc. Il rame è il metallo che entra nella maggior parte delle leghe, ottoni, bronzi, cupralluminio, alpacca.
Rame puro per fare lega si trova al banco metalli, dove vendono Au ed Ag, in grani come l'argento. Ma va molto bene anche il rame delle condutture elettriche, dev'essere puro.
Si trova dai ferramenta in forma di lastra, filo, grande varietà di preformati.
Il rame non deve entrare in contatto con l'acetilene perché può formare un composto esplosivo.

ZINCO
Simbolo Zn
MV 7.13 g/cm³
PdF 419.46°C
HB 30 - 35
Nel '300 arriva dalla Cina in Europa e qui è prodotto dal '700. Color bianco bluastro. Abbastanza fragile a temperatura ambiente, si lascia lavorare tra i 100 e i 150 °C, sopra i 2000 °C è così fragile che può polverizzare. Si copre in aria umida d'uno strato grigiastro d'ossido e carbonato che lo protegge da ulteriori alterazioni. E' attaccato dalla soda caustica, si combina facilmente con gli acidi.
Bruciato in aria dà ossido di zinco, polvere bianca usata come colorante. Tra i metalli non ferrosi, è dei meno costosi. Entra in molte leghe, specie per saldatura.
Zinco viene usato praticamente solo per preparare saldante, s'acquista dai fornitori d'attrezzi orafi, in grani.

CADMIO
Simbolo Cd
Mv 8.65 g/cm³
PdF 320.9 °C
HB 16
Conosciuto dal primo '800. Colore biancastro, all'aria si ricopre d'uno strato grigio di protezione.
Più duttile e malleabile dello zinco, assomiglia a questo nel comportamento chimico. E' solubile in solforico caldo e in nitrico. Bruciato in aria produce ossido di cadmio, polvere marroncina. Si combina con l'ossigeno nelle leghe Ag-Cu cui viene aggiunto, migliorandone la duttilità. Piegato scricchiola. Entra nelle leghe per saldatura forte abbassandone il PdF. Presenta problemi di tossicità e si tende ad evitarne l'uso.

STAGNO
Simbolo Sn
Mv 7.298 g/cm³
PdF 231.90 °C
HB 5
Usato dall'età del bronzo. Bianco argenteo, lucente. Maneggiato lascia odore sgradevole. All'aria si copre d'uno strato di protezione, è molto duttile e malleabile, scricchiola caratteristicamente se piegato, il metallo puro si chiama stagno vergine. Inalterabile in acqua dolce o salata, negli acidi degli alimenti, la banda stagnata è usata per contenitori per cibi e con lo stagno si usava rivestire l'interno delle pentole di rame. Solubile in solforico, cloridrico, acqua regia, soda e potassa caustiche calde. Con nitrico concentrato dà acido stannico. Bruciato all'aria dà ossido di Sn, polvere grigia usata come pasta per lucidare.
Tra i metalli solidi a temperatura ambiente ha il più basso PdF ed è il più importante componente delle leghe per saldatura dolce.

PIOMBO
Simbolo Pb
MV 11.34 g/cm³
PdF 327.40 °C
HB 4
Conosciuto dall'antichità. Color bianco bluastro, all'aria si ricopre d'una patina grigiastra d'ossido. In acqua, in solforico, in cloridrico, forma uno strato protettivo insolubile. Soda e potassa caustiche, acido acetico, solforico concentrato caldo, lo attaccano.
Fuso all'aria si copre d'uno strato d'ossido chiamato litargirio. Velenoso, tossico come metallo puro e in lega, come vapori, dà sindrome chiamata saturnismo che può portare a paralisi e morte.
Duttile e malleabile, non incrudisce a temperatura ambiente perché ha temperatura di ricristallizazione sotto 0 °C.
Entra come componente nelle leghe per saldatura dolce.

MERCURIO
Simbolo Hg
Mv 13.59 g/cm³
PdF -38.83 °C
In latino Hydrargyrum, argento liquido. L'unico metallo liquido a temperatura ambiente, va conservato ermeticamente chiuso perché libera vapori velenosi. Inalterabile in aria e acqua, è sciolto dal solforico concentrato e dal nitrico diluito. Non è attaccato dal cloridrico a freddo. I suoi sali sono molto velenosi, anche per le piante.
Scioglie piombo, stagno, zinco, bismuto, oro, argento, formando amalgame. Si usava dorare ed argentare con amalgame facendo poi evaporare il mercurio per riscaldamento sotto cappa.

ALLUMINIO
Simbolo Al
MV 2.69 g/cm³
PdF 659°C
HB 25
Isolato per la prima volta nel 1827.
Colore bianco opaco, dopo l'argento è il più lucidabile dei metalli. Poco alterabile all'aria. Attaccato dal cloridrico, dalle liscivie alcaline (soda, potassa), meno dal solforico e dagli acidi organici (più attivi in presenza di sale). Inattaccabile dal nitrico. Ridotto in polvere brucia con luce vivissima e forte sviluppo di calore.
Molto duttile e malleabile, buon conduttore di calore ed elettricità.
Fondere in crogiolo di grafite e coprire con un leggero strato di polvere di carbone. Rimestare con carbone ante colata. Non surriscaldare o tenere a lungo fuso (assorbe gas). Introdurre pezzi man mano che fondono.
Indurimento: portare al rosso e raffreddare in acqua

FERRO
Simbolo Fe
Mv 7.87 g/cm³
PdF 1539°C
HB 60
In uso almeno dall'età del ferro. Bianco bluastro, all'aria umida si ricopre d'uno strato d'ossido rossastro (ruggine) la cui struttura porosa non impedisce all'ossigeno di continuare a penetrare e combinarsi col ferro degli strati interni. Arroventato si copre d'un altro tipo d'ossido, nero, fragile, fastidioso nella forgiatura.
Prende un buon lucido, che dura se la ruggine non s'instaura. Tenace e duttile, si lascia sbalzare e cesellare. è sciolto dal Cloridrico e da Nitrico e Solforico diluiti (se concentrati producono sul ferro una patina che lo protegge da ulteriore attacco).

In natura il ferro si trova sotto forma di ossidi, carbonati, solfuri. Questi minerali ferriferi trattati in altoforno danno come primo prodotto la ghisa (dal tedesco giessen, versare). La ghisa ha un contenuto di carbonio alto e perciò è fragile, non malleabile né forgiabile. Dalla ghisa derivano gli altri prodotti siderurgici. Per decarburazione della ghisa otteniamo il ferro dolce.
Con contenuti di carbonio tra 0.15% e 1.5% abbiamo gli acciai, questi hanno color bianco grigiastro, spezzati mostrano frattura più o meno finemente granulare, sono tenaci, duttili, malleabili e forgiabili. A seconda del contenuto di carbonio hanno caratteristiche ed usi diversi. Gli acciai dolci, contenenti fino allo 0.25% di carbonio, sono usati per fili, lamiere, profilati, bulloni. Con acciai semiduri, contenenti tra 0.25% e 0.60% di carbonio, si fanno parti di macchine, molle, rotaie, travi. Gli acciai duri, con contenuto di carbonio superiore a 0.60%, s'usano per lime, scalpelli e bulini, utensili in generale.

Oltre al carbonio gli acciai possono contenere altri elementi aggiunti per conferire particolari proprietà alla lega:
Col silicio s'aumentano tenacità, durezza, elasticità, cala la malleabilità. Con manganese gli acciai sono compatti, tenaci, resistenti al logorio. Col cromo aumentano tenacità, durezza, resistenza alla ruggine, diminuisce la fucinabilità. Gli acciai inossidabili contengono cromo e nichelio. Col molibdeno s'alza la tenacità e la resistenza alla ruggine, cala la malleabilità.
Col nichelio gli acciai acquistano in elasticità, compattezza, resistenza agli urti.
Col vanadio aumentano tenacità, resistenza agli urti e alla fatica. Con wolframio vengono migliorate durezza, compattezza, attitudine al taglio. Con cromo e tungsteno gli acciai sono durissimi ed autotempranti cioè non perdono la tempera anche se riscaldati intorno a 8000C e lasciati raffreddare all'aria. S'usano per punte da trapano, utensili da tornio, frese, possono lavorare ad alta velocità scaldandosi molto per attrito e perciò vengono chiamati acciai rapidi.

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