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I metalli costituiscono la maggior parte degli elementi della tavola periodica. Allo stato puro, ogni metallo ha la propria massa, punto di fusione e proprietà fisiche. La combinazione di due o più di questi metalli in una miscela con un nuovo insieme di proprietà forma una lega, una composizione di metalli che può avere caratteristiche notevolmente diverse.
Composizione chimica
Per definizione, i metalli puri sono costituiti da un singolo elemento. I campioni di questi metalli contengono solo atomi di una singola sostanza metallica. Le leghe contengono due o più elementi o leghe fuse e combinate, quindi le loro formule chimiche sono costituite da più di un elemento. Ad esempio, il metallo di ferro puro è costituito solo da atomi di ferro. L'acciaio, una lega di ferro al carbonio, contiene principalmente atomi di ferro con atomi di carbonio isolati che conferiscono forza. L'aggiunta di cromo e molibdeno all'acciaio produce un'altra lega: l'acciaio inossidabile.
Malleabilità e duttilità
Uno dei motivi per cui i produttori combinano metalli puri per formare leghe è modificare le proprietà fisiche dei metalli. I metalli puri possono essere troppo fragili per resistere all'uso quotidiano, ma combinarli può renderli più forti. Come un metallo puro, l'oro si piega e si allunga così facilmente che si deformerebbe rapidamente se fosse fatto come un anello e indossato al dito. I produttori di gioielli combinano l'oro con l'argento, il rame o lo zinco per migliorare la durata e la rigidità del metallo. L'oro contribuisce al suo colore e alla resistenza alla corrosione, mentre altri metalli ne offrono la forza. Il risultato è un anello in oro 14 carati in grado di sopportare l'uso quotidiano.
Reattività
Nel loro stato naturale, alcuni metalli puri reagiscono fortemente con l'ambiente circostante, ossidandosi e correndo, fino a quando non sono stabili. La combinazione di questi metalli con altri metalli meno reattivi altera la loro reattività, allungando la vita utile del metallo. L'acciaio inossidabile ha questo nome perché non si arrugginisce facilmente né si consuma come farebbe un utensile in ferro. Mescolare i metalli è un modo per renderli meno reattivi e più adatti alle esigenze del produttore.
Pasta
I metalli leggeri, come l'alluminio e il titanio, riducono la massa di metalli puri con cui si combinano. Queste leghe più leggere svolgono un ruolo vitale nell'industria aerospaziale, poiché consentono ai produttori di progettare e costruire macchinari più leggeri. Un jet da combattimento più leggero può trasportare più carburante, equipaggiamento e artiglieria di uno più pesante. I cerchi in lega di alluminio riducono il peso totale di un veicolo, contribuendo a migliorare l'efficienza del carburante e aumentare la velocità sulle piste da corsa.
Tolleranza termica e punto di fusione
La combinazione di metalli cambia la sua tolleranza termica. Poiché sono costituite da due o più metalli puri, le leghe non hanno un punto di fusione fisso. Invece, si fondono a una varietà di temperature. La struttura molecolare delle leghe può aumentare il punto di fusione generale del metallo al di sopra di quello di uno qualsiasi dei suoi metalli costituenti. L'aumento del punto di fusione di un metallo ha importanti implicazioni per gli usi industriali e commerciali. L'SR-71 Blackbird, uno degli aerei da ricognizione tecnologicamente più avanzati del suo tempo, dipendeva dalla sua struttura leggera di leghe di titanio per resistere allo stress termico dei voli supersonici.