Kovine so vrsta materialov, ki jih je človek uporabljal že od antičnih časov. Ta skupina snovi je zelo številna, vendar imajo vse skupne fizikalne lastnosti, ki jih običajno imenujemo kovinske lastnosti.
Trdota med njimi je pogosta, ni pa odločilna. Bolj specifične so druge, ki jih ima najmehkejša kovina. Te lastnosti določajo posebnosti njihove strukture na molekularni ravni.
Lastnosti kovin
Železo in njegove zlitine (jeklo, lito železo), baker, aluminij… Uporaba teh materialov je pomenila preboj v znanstvenem in tehnološkem napredku na različnih stopnjah razvoja civilizacije. Vsaka od teh kovin ima značilnosti, ki ji dajejo edinstveno praktično vrednost. Njihove skupne lastnosti so visoka toplotna in električna prevodnost, plastičnost - sposobnost ohranjanja celovitosti med deformacijo, kovinski lesk.
Damast rezilo, ki reže železen oklep in najmehkejšo kovino, na kateri ostanejo sledi od najmanjšega udarca, ima podobno notranjo strukturo. Temelji na kristalni mreži, na vozliščih katere so atomi zpozitivni in nevtralni naboj, med katerima je "elektronski plin" - delci, ki so zapustili zunanje lupine atomov zaradi oslabitve vezi z jedrom. Posebna kovinska vez med pozitivnimi ioni, ki se nahajajo na vozliščih kristalne mreže, se izvaja zaradi privlačnih sil, ki nastanejo v "elektronskem plinu". Trdota, gostota, tališče kovine so odvisne od koncentracije tega "plina".
Merila za ocenjevanje
Odgovor na vprašanje, katera kovina je najmehkejša, bo vedno predmet razprave, razen če se ne dogovorimo o merilih ocenjevanja in definiramo sam pojem mehkobe. Mnenje o tej lastnosti materiala bo pri strokovnjakih v različnih panogah različno. Metalurg lahko razume mehkobo kot povečano kovljivost, nagnjenost k sprejemanju deformacij iz abrazivnih materialov itd.
Za znanstvenike z materiali je pomembno, da lahko objektivno primerjajo različne značilnosti snovi. Mehkoba mora imeti tudi splošno sprejeta merila ocenjevanja. Najmehkejša kovina na svetu bi morala imeti splošno priznane kazalnike, ki dokazujejo njene "rekordne" lastnosti. Obstaja več metod, katerih cilj je izmeriti mehkobo različnih materialov.
Merilne metode
Večina certificiranih metod za merjenje trdote temelji na kontaktnem delovanju na testiranem materialu, merjenem s preciznimi instrumenti, iz tršega telesa, imenovanega indenter. Glede na vrsto indentorja in metode merjenja obstaja več glavnihmetode:
- Brinellova metoda. Določi se premer odtisa, ki ga pusti kovinska krogla, ko se pritisne na površino preskusne snovi.
- Rockwellova metoda. Izmeri se globina vdolbine v površino krogle ali diamantnega stožca.
- Vickersova metoda. Določeno je območje odtisa, ki ga pusti diamantna tetraedrska piramida.
- Trdota Shore. Obstajajo lestvice za zelo trde in zelo mehke materiale - meri se globina potopitve posebne igle ali višina odboja od površine posebnega udarca.
Mohsova lestvica trdote
To lestvico za določanje relativne trdote mineralov in kovin je v začetku 19. stoletja predlagal Nemec Friedrich Moos. Temelji na metodi praskanja, kjer trši vzorec pusti sled na mehkejšem, in je zelo priročen za ugotavljanje, katera kovina je najbolj mehka. V zvezi z 10 referenčnimi minerali, ki jim je dodeljen pogojni indeks trdote, se za testirano snov določi mesto na lestvici in digitalni indeks. Najmehkejši referenčni mineral je smukec. Ima Mohsovo trdoto 1, najtrši diamant pa je 10.
Vrednotenje trdote po Mohsovi lestvici temelji na principu "mehkejše - trše". Kolikokrat je na primer aluminij, ki ima indeks na Mohsovi lestvici 2,75, mehkejši od volframa (6,0) natančno določiti le z rezultati meritev na podlagi drugih metod. Toda za določitev najmehkejše kovine v periodni tabeli je ta tabela dovolj.
Najmehkejše so alkalijske kovine
Iz Mohsove mineraloške lestvice je razvidno, da so najbolj mehke snovi, ki so povezane z alkalijskimi kovinami. Tudi živo srebro, ki ga mnogi poznajo iz tekočine iz termometra, ima indeks trdote 1,5. Mehkejše od njega je več snovi s podobnimi fizikalnimi, mehanskimi in kemičnimi lastnostmi: litij (0,6 po Mohsovi lestvici), natrij (0,5), kalij (0, 4), rubidij (0, 3). Najbolj mehka kovina je cezij, ki ima Mohsovo lestvico trdote 0,2.
Fizikalne in kemijske lastnosti alkalijskih kovin so določene z njihovo elektronsko konfiguracijo. Le malo se razlikuje od strukture inertnih plinov. Elektron, ki se nahaja na zunanji energijski ravni, ima mobilnost, kar določa visoko kemično aktivnost. Za najmehkejše kovine je značilna posebna hlapnost, težko jih je kopati in ohraniti nespremenjene. Imajo močne kemične interakcije z zrakom, vodo, kisikom.
Izdelek 55
Ime "cezij" izvira iz latinskega caesius - "nebeško modra": v spektru, ki ga oddaja zelo vroča snov, sta v infrardečem območju vidni dve svetlo modri črti. V svoji čisti obliki dobro odbija svetlobo, izgleda kot svetlo zlato in ima srebrno rumeno barvo. Cezij je najmehkejša kovina na svetu, z indeksom trdote po Brinellu 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Tališče: +28,5°C, tako da je pri normalnih pogojih pri sobni temperaturi cezij v poltekočem stanju.
Redko jedraga in izjemno reaktivna kovina. V elektroniki, radiotehniki in visokotehnološki kemični industriji se cezij in zlitine na njegovi osnovi vse pogosteje uporabljajo in potreba po njem nenehno narašča. Zahtevana je njegova kemična aktivnost, sposobnost tvorbe spojin z najvišjo električno prevodnostjo. Cezij je pomemben sestavni del proizvodnje posebnih optičnih naprav, svetilk z edinstvenimi lastnostmi in drugih visokotehnoloških izdelkov. Hkrati pa mehkoba ni njena najbolj iskana kakovost.
