地壳含量多的元素未必就是人们最早发现的。例如，金、铜、锡三种元素在地壳里的含量很少，然而人类最先认识的金属就是它们，它们很早就出现在人类的技术文化史中。可是它们在地壳里的平均含量非常低，铜是百分之几，锡是百万分之几，而金甚至只有亿分之几。然而铝作为地壳中广泛分布的金属元素（地壳含量约7.4%）却是很晚才发现的，20世纪初甚至还被当作稀有金属。因此金属被发现的早晚不取决于金属元素的量，而是在于这种元素是否容易形成单质，是不是容易通过大量聚集形成所谓的“矿床”。如果它易于形成单质和矿床，那就便于人们的发现、使用和研究。
每发现一种新元素，化学家要首先研究该元素的物理化学性质，这是初步认识元素的方法。然后化学家会观察它的特性，即这种元素与众不同的特点。
例如，相对水来说，锂的比重只有0.53，作为金属它竟能漂浮在汽油上，这难道不算稀奇吗？而锇呢，正好相反，比重是22.5，约有40倍的锂那么重。镓30℃就能熔化，可是它的沸点却很高（2300℃），难道这不算稀奇吗？是很稀奇，然而用途呢？你们要想知道，请听我说。
先说一说镓。在测量物质耐热性的时候需要用到高温。而测量高温的温度就有问题了，因为汞的沸点是360℃，低于这个温度操作没问题，但是超过这个温度的话汞温度计就失效了。这里就需要镓温度计了，如果用难熔的石英玻璃管制备的镓温度计，温度可以测量到2000℃，这样就解决了测高温难的问题。
再说说重量。重量就是重力，是一种指向地心的力量。重量抑制物体运动、速度和腾空。要想在地面上迅速运动甚至飞翔于天空，那么人们就得克服重力，于是人们设法研制又轻又结实的机器和材料。不久人们找到两种特别合适的金属：铝，比重是2.7；镁，比重是1.74。
现代的飞机大部分零件都是铝制的，准确来说，其实是铝和铜、锌、镁等金属的合金制的。可是铝也不是一开始就在飞机制造业占据统治地位的，为了改良它的性质——强度、弹性、耐火、耐氧化、硬度等性质，人们是经过了艰苦的努力的。当制取铝的方法被研究出来，首先厨房就被它占领了。铝制的锅子、匙、杯子，轻巧，干净，还不被氧化。最初提炼出来的铝就是用于这些方面。然而当时铝还未被用于工业，铝质地不算坚硬，而且也难以熔化，焊接也不能够应用。那能将它用在何处呢？硬铝的成功研制才使得铝引起全世界的注意。硬铝是一种很坚硬的合金，它的制备方式很像厨房里做菜：向盛着铝的坩埚放入不同金属，混熔完毕后取出。
当时人们都不明白的是，为什么铝只是加入4%的铜和0.5%的镁和极少量某些其他金属，就会变成奇异的硬铝呢。硬铝不但坚硬，而且易于锻炼。锻炼以后的硬铝还要连续柔软几天。这几天它仿佛需要“积蓄力量”，其间铜的小颗粒形成硬铝的骨架。现在已经有比硬铝更好的合金，如俄国制造的环铝硬度就要超过硬铝。
硬铝和其他轻合金在工业中的应用，对一切交通运输工具的意义非凡。地铁或电车的车身用铝来造，能够比用钢造减轻
的重量。钢制电车每个客座是400千克左右。如果改用铝来造，每个客座就减少到280千克。
金属镁的历史很有趣：它可以说是两次被发现。戴维首次发现镁，然而之后的100多年当中，人们并没有认识到它的用途，只把它做成镁带或镁粉用在烟火中。到了20世纪，人们发现这种被当作玩物的金属竟然具备很独特的性质，利用好它，有望在工业领域掀起革命。
铝固然满足了人类飞翔的梦想。然而人不只是要飞，还要飞得越远越好。假如造飞机的金属再轻一些（假定20%），那飞机就能装载更多汽油，航程岂不又可以多几千千米？但是哪种金属会比铝更轻呢？
这就不能不说到镁了。镁的比重是1.74，比铝还轻35%。然而制造飞机的金属不仅要轻，还要坚硬和抗氧化，而镁却没有这些性质：镁甚至能和开水反应，变成白色的粉末——氢氧化镁。镁更易燃烧，比木头烧得更好。但是化学家和工程师们并没放弃希望，因为合金会得到他们所需要的性质。果然，添加极少量的钢、铝、锌，镁就不再被氧化，而且硬度明显提高。我们称镁合金为“琥珀金”，是指含镁量40%以上的一切合金。除镁以外，琥珀金里还含铝、锌、锰和铜。
这就是镁被发现的经过，从此镁成了飞机制造业上的应用金属，地位得以快速巩固起来。飞机发动机的制造尤其需要镁合金。用它制造的飞机发动机零件坚固经久，耐疲劳。
金属难道也会“疲劳”吗？很遗憾，是的。钢制弹簧不断地来回伸缩，就会逐渐失去弹性，变脆而且会折断——这就是金属疲劳了。同样地，发动机的轴疲劳了也会折断。但是有些合金很能“经久”，它们内部不同金属的原子之间存在异常紧密的联系，不论如何敲打这类合金，并不会削弱原子间那种联系。镁合金便是如此。当然镁不仅用于飞机制造业，也普遍应用于汽车制造业，用镁合金制造的零件工具轻巧坚固，重量只有钢制的五六分之一，可强度甚至会比钢制的还大。
镁也是地壳中广泛分布的金属：地球上无处不有，而且它跟铁一样，易于聚集在一起，因此易于开采。另外海水和盐湖中也富含镁元素，例如克里木海岸的锡瓦什的湖水就富含镁元素。
光卤石是镁的主要矿石（氯化钾和氯化镁的复盐），俄国富含光卤石矿藏，尤其以索利卡姆斯克的储藏量最丰富，这种矿层分布于地面往下深到100～200米。人们拿炸药把矿炸开，用风镐击碎矿石，然后运到地面上来。
因为镁和氯结合得很紧密，矿石运出来以后还要费不少道工序才能将其分开。人们先要让光卤石熔化，再通入直流电。电流破坏了镁和氯的联系，于是金属镁就被人们制得了。
海水里提炼镁也是制备镁的重要方法，海水里含盐3.5%，镁占其中
，也就是有3.5千克的镁在1立方米的海水里。
海水提镁的办法很简单：先将海水过滤然后加入消石灰，得到氢氧化镁沉淀，此时海水变浑浊。然后将海水静置分层后倒出上清液。剩余沉淀在过滤器里压干，再用盐酸溶解沉淀，干燥后得到氯化镁固体。将熔融的氯化镁用电解法电解，产生镁金属。这就是海水制镁的过程。
镁不但能制造机器，而且还具有很好的燃烧性。镁燃烧温度可达3500℃，镁和铝的混合粉末可以制造非常猛烈的燃烧弹，这是工业上不能忽视的。镁能够用来锻造特种青铜，工业上对镁的需求很高，它具有光明的前途。
还有一种“飞行”金属，它也被用于飞机制造业中。这就是铍。比重为1.84，但是它比镁强度更高。铍的合金的性质强于迄今为止用于飞机制造业上的任何合金。铍合金制造的工具，噪音小且没有火花，安全性高。将适量铍加入镁中，形成的合金特别坚固耐用而且不易氧化。因此人们常在提炼镁的过程中加入少量铍来防止氧化。
于是人们会问一个问题：更轻的合金是否存在？
这就要说到锂了。锂的比重只有0.53，几乎跟软木一样。向铝合金和镁合金里加入微量锂，就能够大大增加这些合金的强度。遗憾的是，现在还没有制造出锂含量较高的合金。锂在自然界的含量不低，地壳中含量大致与锌相当，生成锂辉石和锂云母大量存在于锂矿之中。这样看来，假如锂和铍制成的合金具有很好的应用性能，还能加速锂的开采。但是锂合金的研究还没有取得突破，这也是当前的重要任务。
锂也存在于矿水之中，医生说锂含量高的水（譬如法国维希有这种水）颇具治病的功效。不过锂最诱人的用途还是用来合成轻巧坚固且不受氧化的合金材料，用来制造飞机。
然而在工业和运输部门里，轻的金属和合金现在还不能完全取代黑色金属——钢、铁和它们的合金。现在来说一说这些“老前辈”，它们虽说被应用很久了，可是依然活力不减，依然被不断地制作出性能出色的合金。
铁、钛、镍、钴、铬、钒、锰、钼和钨，这些性质接近的金属构成了我们最常用的金属——合金钢。我们可以认为合金钢的成分都是“钢”，也就是含碳的铁，它们的合金化就是掺进不同的稀有金属，这就改善了它们的根本性质。
如果去掉合金钢里的铁，完全用稀有金属代替，那合金就不再是铁的合金了。譬如只含钨、铬、钴三种金属的斯大林合金，它是高硬度合金的鼻祖。工业上切削金属的速度在应用这类合金以后空前提高——起初只能达到70～80米/分钟，现在每分钟已达几百米。
钨这种高强度硬质合金的产生和应用大大改进了金属切削的技术。好几百种空前坚硬的钢被人们用钨和钼制成，其中有耐热钢、弹簧钢、穿甲钢、装甲钢、炮弹钢等。任何工业部门均会被稀有金属钨和钼的独特性质的发现所影响。
严格意义来说，“稀有”一词用在这些金属上是过时了。钼在地壳里的含量相当于铅的两倍，钨则相当于铅的7倍。它们含量其实很丰富！而且现在由于在工业上的普遍应用，它们的开采量也在飞速增加，甚至要赶超“非稀少”金属的开采量了。
钼钢一般用来制造炮架和炮，锰钼钢用来制造装甲和穿甲炮弹。制造汽车和飞机的良好金属通常有3点性质要求：极强的韧性，优异的弹性，抗振动撞击。近年来，钼因被用于制造轴、连杆、轴承、飞机发动机、管子等而需求量增加，特别是和铬、镍合用。
高性能灰铁的铸造是钼的另一个用途。向这种铁加入微量钼（0.25%），它的机械强度就会显著提高，特别是增加了抗张强度、弯曲强度和硬度。
在电工业上钨丝和钼丝大量用于真空管，白炽电灯的灯丝用钨制成。钨的熔点高达3350℃，高于其他一切金属。熔点只略低于碳（3500℃）。还有两种元素熔点与钨接近：钽（3030℃）和铼（3160℃）。钼的熔点为2600℃，可用作电灯灯泡的钨丝支架。
可见，只是发现元素还是远远不够的，发现了以后，还得研究它在应用上的独特性质，那样人们才能真正应用它，才能实现它的价值，变成人类不可或缺的元素。例如，钨制造的汽车发动机里的接触端子，钨片只有
毫米薄，然而它可以保证汽车上分电盘的接触端子安全使用几百小时。
铌也是一个很贴切的实例，起初人们认为它是没有用处的元素，因为它常常和钽在一起，人们反倒觉得它把钽“弄脏”了。可是后来发现，少量铌加入钢中就会使钢变成电焊钢制品的极好的焊接材料，焊接非常坚固，从此铌也被人们大量需要了。
