Kovy jsou druhem materiálů, které člověk používá již od starověku. Tato skupina látek je velmi početná, ale všechny mají společné fyzikální vlastnosti, které se běžně nazývají kovové vlastnosti.
Tvrdost mezi nimi je běžná, ale není rozhodující. Konkrétnější jsou další, které má nejměkčí kov. Tyto vlastnosti jsou určeny zvláštnostmi jejich struktury na molekulární úrovni.
Vlastnosti kovů
Železo a jeho slitiny (ocel, litina), měď, hliník… Použití těchto materiálů znamenalo průlom ve vědeckém a technologickém pokroku v různých fázích vývoje civilizace. Každý z těchto kovů má vlastnosti, které mu dávají jedinečnou praktickou hodnotu. Společnými znaky pro ně jsou vysoká tepelná a elektrická vodivost, plasticita - schopnost zachovat celistvost při deformaci, kovový lesk.
Podobnou vnitřní strukturu má damašková čepel, která prořízne železné brnění a nejměkčí kov, na kterém zůstávají stopy po sebemenším nárazu. Je založena na krystalové mřížce, v jejíchž uzlech jsou atomy skladný a neutrální náboj, mezi kterými se nachází „elektronový plyn“– částice, které opustily vnější obaly atomů v důsledku oslabení vazby s jádrem. Speciální kovová vazba mezi kladnými ionty umístěnými v uzlech krystalové mřížky se provádí díky přitažlivým silám, které vznikají v "elektronovém plynu". Tvrdost, hustota, bod tání kovu závisí na koncentraci tohoto „plynu“.
Kritéria hodnocení
Odpověď na otázku, který kov je nejměkčí, bude vždy předmětem diskuse, pokud nebudou dohodnuta hodnotící kritéria a nebude definován samotný koncept měkkosti. Názor na tuto vlastnost materiálu se bude u specialistů v různých odvětvích lišit. Metalurg může chápat měkkost jako zvýšenou kujnost, tendenci přijímat deformace od abrazivních materiálů atd.
Pro materiálové vědce je důležité, aby byli schopni objektivně porovnávat různé vlastnosti látek. Měkkost by také měla mít obecně uznávaná hodnotící kritéria. Nejměkčí kov na světě by měl mít obecně uznávané ukazatele dokazující jeho „rekordní“vlastnosti. Existuje několik metod, jejichž cílem je měřit měkkost různých materiálů.
Metody měření
Většina certifikovaných metod měření tvrdosti je založena na kontaktním působení na testovaný materiál, měřeném přesnými přístroji, z tvrdšího tělesa zvaného indentor. V závislosti na typu indentoru a metodách měření existuje několik hlavníchmetody:
- Brinellova metoda. Stanoví se průměr otisku, který zanechá kovová kulička při vtlačení do povrchu testované látky.
- Rockwellova metoda. Měří se hloubka vtlačení do povrchu koule nebo diamantového kužele.
- Vickersova metoda. Je určena plocha otisku, který zanechá diamantová čtyřstěnná pyramida.
- Tvrdost Shore. Existují stupnice pro velmi tvrdé a velmi měkké materiály - měří se hloubka ponoření speciální jehly nebo výška odrazu od povrchu speciálního úderníku.
Mohsova stupnice tvrdosti
Tuto stupnici pro stanovení relativní tvrdosti minerálů a kovů navrhl na začátku 19. století Němec Friedrich Moos. Je založena na metodě škrábání, kdy tvrdší vzorek zanechá stopu na měkčím, a je velmi vhodná pro zjištění, který kov je nejměkčí. Ve vztahu k 10 referenčním minerálům, kterým je přiřazen podmíněný index tvrdosti, je pro testovanou látku určeno místo na stupnici a digitální index. Nejměkčím referenčním minerálem je mastek. Má Mohsovu tvrdost 1 a nejtvrdší, diamant, je 10.
Hodnocení tvrdosti na Mohsově stupnici je založeno na principu "měkčí - tvrdší". Je možné přesně určit, kolikrát je například hliník, který má index na Mohsově stupnici 2,75 měkčí než wolfram (6,0), pouze s výsledky měření založenými na jiných metodách. Ale pro určení nejměkčího kovu v periodické tabulce stačí tato tabulka.
Nejměkčí jsou alkalické kovy
Z Mohsovy mineralogické stupnice je vidět, že nejměkčí jsou látky související s alkalickými kovy. Dokonce i rtuť, kterou mnozí znají z kapaliny z teploměru, má index tvrdosti 1,5. Měkčí než ona je několik látek s podobnými fyzikálními, mechanickými a chemickými vlastnostmi: lithium (0,6 na Mohsově stupnici), sodík (0,5), draslík (0, 4), rubidium (0, 3). Nejměkčím kovem je cesium, které má Mohsovu stupnici tvrdosti 0,2.
Fyzikální a chemické vlastnosti alkalických kovů jsou určeny jejich elektronovou konfigurací. Od struktury inertních plynů se liší jen nepatrně. Elektron umístěný na vnější energetické úrovni má pohyblivost, která určuje vysokou chemickou aktivitu. Nejměkčí kovy se vyznačují zvláštní těkavostí, obtížně se těží a uchovávají beze změny. Mají prudké chemické interakce se vzduchem, vodou, kyslíkem.
Položka 55
Název „cesium“pochází z latinského caesius – „nebeská modř“: ve spektru vyzařovaném velmi horkou látkou jsou v infračervené oblasti viditelné dva jasně modré pruhy. Ve své čisté podobě dobře odráží světlo, vypadá jako světle zlatá a má stříbřitě žlutou barvu. Cesium je nejměkčí kov na světě s indexem tvrdosti podle Brinella 0,15 MN/m2 (0,015 kgf/cm2). Bod tání: +28,5°C, takže za normálních podmínek při pokojové teplotě je cesium v polotekutém stavu.
Je to vzácnédrahý a extrémně reaktivní kov. V elektronice, radiotechnice a high-tech chemickém průmyslu se cesium a slitiny na jeho bázi stále více používají a jeho potřeba neustále roste. Jeho chemická aktivita, schopnost tvořit sloučeniny s nejvyšší elektrickou vodivostí jsou žádané. Cesium je důležitou součástí při výrobě speciálních optických zařízení, lamp s jedinečnými vlastnostmi a dalších high-tech produktů. Zároveň měkkost není jeho nejvyhledávanější kvalitou.
