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

Composizione chimica

Per definizione, i metalli puri sono costituiti di un singolo elemento. I campioni di questi metalli non contengono nient'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 consistono di più di un elemento. Ad esempio, il ferro di metallo puro consiste solo di atomi di ferro. L'acciaio, una lega di ferro e carbonio, contiene per lo più atomi di ferro con atomi isolati di carbonio che gli conferiscono forza. L'aggiunta di metalli al cromo o molibdeno all'acciaio produce ancora un'altra lega: acciaio inossidabile.

Malleabilità e duttilità

Un motivo per cui i produttori combinano metalli puri per formare leghe è quello di modificare le proprietà fisiche del metalli. I metalli puri possono essere troppo morbidi per reggere un uso regolare, ma legarli li rende più resistenti. Come un metallo puro, l'oro si piega e si allunga così facilmente che potrebbe rapidamente fuori forma se fosse formato in un anello e indossato sul dito. I produttori di gioielli si legano in oro puro con argento, rame o zinco per migliorare la durabilità e la rigidità del metallo. L'oro contribuisce al suo colore e alla sua resistenza alla corrosione; gli altri metalli contribuiscono alla loro forza. Il risultato è un anello in oro 14 carati che sopporta l'usura quotidiana.

Reattività

Nel loro stato elementale 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 modifica la loro reattività, prolungando la durata dell'oggetto in lega. L'acciaio inossidabile prende il nome dal fatto che non si arrugginisce facilmente o si abbassa come un normale strumento di ferro. Legare i metalli è un mezzo per renderli meno reattivi e più adatti alle esigenze del produttore.

Massa

I metalli leggeri come l'alluminio e il titanio riducono la massa di metalli puri con cui lega . Queste leghe più leggere svolgono un ruolo fondamentale nell'industria aerospaziale, in quanto consentono ai produttori di progettare e costruire imbarcazioni più leggere. Un caccia più leggero può contenere più carburante, equipaggiamento e ordigni di uno più pesante. Le ruote in lega di alluminio alleggeriscono il peso complessivo di un veicolo, contribuendo a migliorare il chilometraggio del gas e aumentando la velocità in pista.

Tolleranza termica e punto di fusione

I metalli con leganti modificano la loro tolleranza termica. Poiché consistono di due o più metalli puri, le leghe non hanno un singolo punto di fusione, ma si sciolgono invece su un intervallo di temperature. La loro struttura molecolare può aumentare la gamma di fusione complessiva del metallo rispetto a quella di uno qualsiasi dei suoi metalli componenti. Aumentare il range di fusione di un metallo ha implicazioni importanti per l'uso industriale e commerciale. L'SR-71 Blackbird, uno dei velivoli da ricognizione tecnologicamente più avanzati del suo tempo, faceva affidamento sul suo leggero telaio in lega di titanio per resistere allo stress termico dei suoi voli supersonici.