Quali sono le differenze tra una lega e un metallo puro?

I metalli costituiscono la maggior parte della tavola periodica degli elementi. Allo stato puro, ogni metallo ha la propria massa caratteristica, punto di fusione e proprietà fisiche. Mescolando due o più di questi metalli in una miscela con un nuovo insieme di proprietà si forma una lega, un metallo composito che può avere caratteristiche sorprendentemente diverse.

Per definizione, i metalli puri sono costituiti da un singolo elemento. I campioni di questi metalli non contengono altro che atomi di una singola sostanza metallica. Le leghe contengono due o più elementi o leghe fuse e mescolate insieme, quindi le loro formule chimiche sono costituite da più di un elemento. Ad esempio, il ferro metallico puro è costituito solo da atomi di ferro. L'acciaio, una lega di ferro e carbonio, contiene principalmente atomi di ferro con atomi di carbonio isolati che gli conferiscono forza. Aggiungendo i metalli cromo o molibdeno all'acciaio si ottiene un'altra lega: l'acciaio inossidabile.

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 morbidi per resistere a un uso regolare, ma la loro lega li rende più resistenti. Essendo un metallo puro, l'oro si piega e si allunga così facilmente che si deformerebbe rapidamente se fosse formato in un anello e indossato al dito. I produttori di gioielli legano oro puro con argento, rame o zinco per migliorare la durata e la rigidità del metallo. L'oro contribuisce con il suo colore e la sua resistenza alla corrosione; gli altri metalli contribuiscono con la loro forza. Il risultato è un anello in oro 14 carati che resiste all'usura quotidiana.

Nel loro stato elementare naturale, alcuni metalli puri reagiscono fortemente con l'ambiente circostante, ossidandosi e corrodendosi fino a diventare inutilizzabili. La miscelazione di questi metalli con metalli meno reattivi cambia la loro reattività, allungando la vita dell'elemento in lega. L'acciaio inossidabile prende il nome dal fatto che non arrugginisce o scava facilmente come farebbe uno strumento di ferro puro. La legatura dei metalli è un mezzo per renderli meno reattivi e più adatti alle esigenze del produttore.

I metalli leggeri come l'alluminio e il titanio riducono la massa dei metalli puri con cui si legano. Queste leghe più leggere svolgono un ruolo fondamentale nell'industria aerospaziale, poiché consentono ai produttori di progettare e costruire imbarcazioni più leggere. Un jet da combattimento più leggero può contenere più carburante, equipaggiamento e ordigni di uno pesante. I cerchi in lega di alluminio alleggeriscono il peso complessivo del veicolo, contribuendo a una migliore resa chilometrica del gas e aggiungendo velocità in pista.

La lega dei metalli modifica la loro tolleranza termica. Poiché sono costituite da due o più metalli puri, le leghe non hanno un unico punto di fusione, ma fondono in un intervallo di temperature. La loro struttura molecolare può aumentare l'intervallo di fusione complessivo del metallo al di sopra di quello di uno qualsiasi dei suoi componenti metallici. L'aumento dell'intervallo di fusione di un metallo ha importanti implicazioni per l'uso industriale e commerciale. L'SR-71 Blackbird, uno dei velivoli da ricognizione tecnologicamente più avanzati del suo tempo, ha fatto affidamento sul suo telaio in lega di titanio leggero per resistere allo stress termico del suo supersonico voli.