Vài kỷ lục trong thế giới các kim loại

Kim loại có khối lượng riêng lớn nhất

Đó là Osmi (Os), có khối lượng riêng là 22,7 g/cm3 - nặng nhất trong tất cả các nguyên tố. Điều này được giải thích là do Os có cấu trúc tinh thể dạng lục phương bó chặt; độ bền của liên kết kim loại trong Os tăng lên nhờ sự tạo thành nhiều liên kết cộng hoá trị dẫn đến sự gói ghém sít sao của các nguyên tử trong kim loại. Mặt khác, Os là kim loại có khối lượng nguyên tử lớn nhất trong tất cả các kim loại có cấu trúc tinh thể như vậy.

Kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao nhất

Vị trí này thuộc về Vonfram (W), nhiệt độ nóng chảy của nó là 3.410 ⁰C. Nguyên nhân là do độ bề của liên kết trong tinh thể kim loại chủ yếu bởi số liên kết cộng hoá trị được tạo nên từ số tôi đa electron d độc thân. Vì cấu hình electron của W là [Xe]4f ¹⁴5d ⁵6S ¹nên số electron độc thân tối đa là (6 electron) nên sự liên kết giữa các nguyên tử là lớn nhất. Vì vậy nó khó nóng chảy nhất. Nhờ tính chất này, Vonfram được dùng làm sợi tóc bóng đèn điện, âm cực và đối âm cực trong ống phát tia Rơnghen...

Kim loại nhẹ nhất

Nó có khối lượng riêng là 0,53 g/cm ³, tức là nổi trên dầu hoả. Kim loại này là Liti (Li). Nguyên do là liên kết kim loại trong mạng tinh thể lập phương tâm khối của nó rất yếu; số electron có khả năng tạo nên liên kết tối thiểu (1 electron) nên sự gói ghém các nguyên tử không sít sao.

Kim loại dẻo nhất

Đó là vàng. Vàng là kim loại có tính dẻo dai đặc biệt; 1g vàng có thể kéo thành sợi dài 3km; lá vàng có thể dát mỏng tới 0,0001 mm. Nghĩa là mảnh hơn sợi tóc 500 lần. Tính dẻo của vàng là do cấu hình electron lớp ngoài đặc biệt của vàng: trong mạng lưới tinh thể, vàng tồn tại cả 2 cấu hình electron của nguyên tử là 5d ¹⁰6s ¹và 5d ⁹6s ², chúng có năng lượng rất gần nhau, electron có thể nhảy từ obitan này sang obitan khác dễ dàng làm cho hệ eletron trở nên rất linh động. Các electron rất linh động làm cho các nguyên tử kim loại vàng dễ dàng trượt lên nhau dẫn đến tính dẻo đặc biệt của vàng. Tính dẻo tốt sau vàng là bạc, đồng.

Kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất

Nhiệt độ nóng chảy của nó đặc biệt thấp (-39 ⁰C). Đó là Thuỷ ngân (Hg). Ở điều kiện thường, nó ở thể lỏng dễ bay hơi, ở 20 ⁰C, áp suất hơi của Hg là 1,3.10 ³mmHg. Sở dĩ nhiệt độ nóng chảy của Hg thấp như vậy bởi cấu hình electron của nó là [Xe]4f ¹⁴5d ¹⁰6s ², tất cả các eletron d tham gia liên kết kim loại. Vì vậy, liên kết kim loại yếu và hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp như vậy.

Kim loại dẫn nhiệt, dẫn điện tốt nhất

Vị trí này dành cho Bạc (Ag). Theo thuyết vùng của kim loại thì những kim loại có vùng s chỉ mới bị chiếm một nửa số electron thì dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhất. Đặc điểm này thì Ag giống các kim loại kiềm nhưng Ag có tinh thể gói ghém sít sao hơn nên electron mật độ cao hơn. Vì thế nó dẫn nhiệt, dẫn điện số một. Vị trí thứ hai và thứ ba thuộc về đồng và vàng.

Kim loại được con người dùng làm công cụ lao động sớm nhất

Đó là đồng. Thời kỳ đồ đồng đã xuất hiện cách đây khoảng 6.000 năm. Phải chăng đồng là kim loại có rất nhiều trong tự nhiên. Không phải vậy, hàm lượng đồng trong vỏ quả đất là 0,003% số nguyên tử, tức là tương đối hiếm. Tuy vậy, đồng là kim loại kém hoạt động, có thể tồn tại ở dạng tự sinh, quá trình luyện quặng giàu rất dễ dàng, đồng thời hơi mềm nên dễ gia công. Vì vậy, loài người sớm biết đến và dùng đồng làm công cụ lao động. Ngày nay, đồng vẫn là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp và kỹ thuật, trên 50% sản lượng đồng dùng làm dây dẫn điện và trên 30% làm hợp kim.

Kim loại có trữ lượng lớn nhất

Nó chiếm 5,5% tổng số nguyên tử và 7% về khối lượng vỏ quả đất. Đó là kim loại nhôm, về khối lượng trong vỏ quả đất, nó chỉ kém oxi và silic, về số nguyên tử thì nó đứng sau oxi, hyđro và silic. Thật trớ trêu là nhôm lại được biết đến khá muộn. Năm 1825, Ơxtet người Đan Mạch mới phát hiện ra và tới tận năm 1885, M. Hall (Mỹ) và H. Hiroult (Pháp) mới tìm ra phương pháp điều chế nhôm bằng cách điện phân hỗn hợp Al ₂­O ₃­ và Na ₃[AlF­ ₆]. Từ đó nhôm mới được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống. Nhôm tuy nhiều nhưng được sử dụng muộn bởi nó khá hoạt động hoá học, thường tồn tại ở dạng hợp chất, không thể luyện bằng phương pháp nhiệt luyện.