化学元素の中には、金属と呼ばれるものがあります。周期表の元素の中では大部分を占める。これらの元素は、通常、次のような性質を持っています。
- 電気や熱を伝えることができます。
- 簡単に形成することができます。
- 光沢のある外観です。
- 融点が高いのです。
- 一般に密度が大きく、機械的強度や硬さを示すものが多い。
- 結晶性を持ち、金属結合（自由電子が結晶格子内を移動するモデル）によって特有の性質が説明されます。
- 多くは酸化などの化学反応を受けやすく、腐食（さび）対策が必要になることがある。
- 延性・展性があり、引き伸ばしたり叩いて薄く延ばしたりできるものが多い。
ただし例外もあります。ほとんどの金属は常温では固体ですが、必ずしもそうである必要はありません。水銀は液体ですし、ガリウムやセシウムは手の温度で溶けることがあります。合金とは、混合物のうち、少なくとも1つの部分が金属であるものを指します。合金にすることで強度や耐食性、加工性、電気的性質などを調整できます。
金属の代表例としては、アルミニウム、銅、鉄、錫、金、鉛、銀、チタン、ウラン、亜鉛などがあります。これらに加え、ニッケル、マンガン、クロム、マグネシウムなども工業的に重要です。分類としては、
- 鉄系（金属）：鉄や鋼（鋼は合金）。構造材として最も広く使われる。
- 非鉄金属：アルミニウム、銅、亜鉛、チタンなど。軽量・耐食性・電気伝導性などの用途で使われる。
- 貴金属：金・銀・白金など。化学的に安定で装飾品や触媒、電子部品に使用。
- 希土類・レアメタル：ネオジムやコバルトなど、磁性材料や高機能材料に重要。
- 放射性金属：ウランなど、原子力・核関連に用いられる。
よく知られている合金には、青銅と鋼があります。他にも真鍮（銅＋亜鉛）、ステンレス鋼（鉄＋クロム＋ニッケル等）、ジュラルミン（アルミニウム合金）など、用途に応じて多様な合金が設計されています。
用途は非常に幅広く、建築・土木（鉄骨、橋梁）、輸送（自動車・航空機の構造材料）、電気・電子（配線、接点、ヒートシンク）、機械部品（軸受、歯車）、装飾品・貨幣、触媒や電極、医療用インプラント（チタン等）、電池材料（リチウム、ナトリウムなどの金属）など多岐にわたります。金属ごとに得意分野があり、例えば銅は電気伝導性が高く配線に、アルミニウムは軽さと耐食性で輸送分野に、鉄はコストと強度で建築・機械に適しています。
金属の製造・加工は次のような工程を含みます：鉱石の採掘 → 製錬（溶融還元、電解精錬など）→ 鋳造・圧延・鍛造などの塑性加工 → 熱処理（焼入れ、焼戻し、焼なまし）による組織制御 → 表面処理（めっき、陽極酸化、塗装）。これらを体系的に研究・応用する学問が、扱う学問を「冶金学」といいます。冶金学は原料から最終製品までのプロセス、材料の微細構造と機械的性質の関係、腐食や疲労に関する対策などを扱います。
腐食（酸化）や疲労破壊は金属材料の寿命を制限する重要な問題です。防食には塗装、めっき（亜鉛めっきなど）、犠牲陽極法、カソード防食、合金化による耐食性向上などが用いられます。またリサイクル性が高い点も金属の重要な特長で、鋼やアルミニウムはリサイクル材の利用が広く進んでいます。
まとめると、金属は自由電子に由来する特有の物理化学的性質（電気・熱の良導体、延性・展性、光沢など）を持ち、用途と必要特性に応じて元素や合金の組成、製造・熱処理を設計することで幅広い産業分野で利用されています。金属材料の選定には、機械的性質、耐食性、加工性、コスト、リサイクル性など複数の要因を総合的に考慮する必要があります。
