Чище, еще чище! Чистые металлы из водорода Существуют ли абсолютно чистые металлы

Существуют ли абсолютно чистые металлы — Справочник металлиста Материал из Dwarf Fortress Wiki Полезная производственная…

Железо сталь и прочие металлы

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок.

Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода.

Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом. Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах.

Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля.

Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак.

Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода.

Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо.

После очистки в стали остается не более 0.04% углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую
конвертером.
В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см.

статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества. Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис.

слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла.

Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов.

Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Общие физические свойства металлов

Благодаря наличию свободных электронов («электронного газа») в кристаллической решетке все металлы проявляют следующие характерные общие свойства:

1) Пластичность — способность легко менять форму, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы.

2) Металлический блеск и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл светом.

3) Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение «электронного газа».

4) Теплопроводность. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность — у висмута и ртути.

5) Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.

6) Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и больше радиус атома. Самый легкий — литий (ρ=0,53 г/см3); самый тяжелый – осмий (ρ=22,6 г/см3). Металлы, имеющие плотность менее 5 г/см3 считаются «легкими металлами».

7) Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C). Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.

Существуют ли абсолютно чистые металлы — Справочник металлиста

Существуют ли абсолютно чистые металлы

Материал из Dwarf Fortress Wiki

Полезная производственная схема получения различных металлов и сплавов из руды.

Металл — это материал, получаемый при переплавке руды в плавильне, что превращает эту руду в слитки чистого металла (один особый металл переплавляется в пластины взамен слитков).

Некоторые металлы можно комбинировать с другими для получения сплавов с лучшими характеристиками или большей ценностью.

Металлы используются дварфами для ковки оружия, доспехов, мебели и поделок в кузнице.

Переплавка руды в слитки повышает базовую ценность с 3 до 5. Базовая ценность умножается на ценность материала для получения итоговой ценности слитка.

Сплавы[править]

В Dwarf Fortress существует 11 чистых металлов (плюс двенадцатый особый металл). Комбинирование их слитков или исходных руд дополнительно даёт ещё 14 видов сплавов.

Некоторые сплавы ценнее своих начальных компонентов, некоторые изготавливаются специально для повышения характеристик будущего оружия или доспехов, хотя многие сплавы не приносят ни увеличения характеристик, ни повышения уровня богатства (изменения ценности сплавов приводятся в соответствующей колонке в таблице ниже).

Основные причины использования сплавов:

  • увеличение боевых характеристик оружия и брони;
  • увеличение ценности и экономия редких компонентов (например, использование серебросодержащей руды вместо чистого серебра);
  • получение материалов другого цвета (например, rose gold имеет пурпурный оттенок) для мебели, отделки комнат, обозначения рычагов или создания мозаик на полу.
  • экономия топлива, например, при выплавке бронзы: за один шаг производства в плавильне тратится единица топлива, а на выходе получается число слитков по количеству использованных компонентов.

Количество слитков нового сплава всегда равно количеству использованных слитков компонентов; в то же время, при выплавке металла из каждой единицы руды получается по четыре слитка.

Полную цепочку производства можно посмотреть в статье о плавлении.

Чистые металлы[править]

Алюминий ≡‼7:7:1 Native aluminum 2.70 11188°U 40 +0
Висмут ≡‼5:5:1 Bismuthinite 9.78 10488°U 2 +1 Только производство висмутовой бронзы
Медь ≡‼6:4:0 Native copper, Malachite, Tetrahedrite 8.93 11952°U 2 +0, +0, -1* Ковка любого оружия, доспехов, амуниции и кирок
Золото ≡‼6:6:1 Native gold 19.32 11915°U 30 +0
Железо ≡‼0:7:1 Hematite, Limonite, Magnetite 7.85 12768°U 10 +2 Ковка любого оружия, доспехов, амуниции, кирок и наковален
Свинец ≡‼0:7:1 Galena 11.34 10589°U 2 -3*
Никель ≡‼7:3:0 Garnierite 8.80 12619°U 2 +0
Платина ≡‼7:7:1 Native platinum 21.40 13182°U 40 +0
Серебро ≡‼7:7:1 Native silver, Horn silver,Galena (50%), Tetrahedrite (20%) 10.49 11731°U 10 +0, +0,+5*, +7* Ковка холодного оружия и боеприпасов
Олово ≡‼7:3:0 Cassiterite 7.28 10417°U 2 +0
Цинк ≡‼7:3:0 Sphalerite 7.13 10755°U 2 +0

Особые металлы[править]

Эта статья содержит небольшой спойлер! Возможно, вам лучше не читать эту информацию.
Адамантин ≡‼3:3:1 Raw adamantine 0.200 25000°U 300 +50
  • Изготовление любых предметов, кроме кроватей;
  • Клинки будут в 10 раз острее любых других.
Божественный металл ≡‼0:0:1 none 1 Нет 300
  • Генерирует имена, ассоциируемые с божествами;
  • Клинки на 20% острее обычных металлов;
  • Абсурдно большая прочность этого лёгкого металла делает опасным даже дробящее оружие;
  • По совокупности характеристик превосходит сталь, но уступает адамантину.

Как отличить медь от других металлов

У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно.

Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом.

Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.

Коротко об элементе №29

Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.

Главное отличие меди от других металлов – окраска. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.

Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях с высокой долей вероятности.

1. Определение по цвету

Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.

В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.

Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.

2. Определение магнитом

Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие.

Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%.

Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).

3. Определение по реакции на пламя

Еще один способ распознать медь – раскалить образец на открытом огне (газовая плита, зажигалка или обычная спичка). Медная проволока при накаливании сначала потеряет блеск, а затем окрасится в черно-бурый цвет, покрывшись оксидом. Этим способом можно отсечь и композитные материалы, которые при накаливании начинают дымить с образованием газа с резким запахом.

4. Определение посредством химических экспериментов

Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.

Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.

Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).

Как различить медь и сплавы на ее основе?

В промышленности широко распространены медные сплавы.

За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок).

Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

    Физико-химические свойства ванадия, ниобия и тантала существенно зависят от их чистоты. Например, чистые металлы ковки, тогда как примеси (особенно О, Н, N и С) сильно ухудшают пластичность и повышают твердость металлов. [c.540]

    Действие термометров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от температуры. Большинство чистых металлов при нагревании увеличивает свое электрическое сопротивление, а некоторые изменяют сопротивление в определенных температурных интервалах более или менее равномерно. Таким образом, зная зависимость между изменением сопротивления проводника и температурой, можно но величине сопротивления определить температуру, до которой нагрет проводник. Для фиксации этого изменения сопротивления применяют вторичные приборы с температурной шкалой, работающие по той или иной схеме и отстоящие от термометров сопротивления на некотором расстоянии. Между собой термометр сопротивления и вторичный прибор связаны электрическими проводами. [c.53]

    Если два металла М и N не образуют при сплавлении химических соединений, то диаграмма состояния имеет в общем случае вид, изображенный на рис. 7. Точка а показывает температуру плавления чистого металла М. По мере прибавления к нему металла N температура плавления вначале понижается, а затем, при дальнейшем увеличении содержания металла N в сплаве, снова растет, пока не достигнет точки Ь, соответствующей температуре плавления чистого металла N. Кривая асЬ показывает, что из всех сплавов, образуемых металлами М и N, самую низкую температуру плавления имеет сплав, состав которого соответствует точке с (в данном случае он содержит 37 % металла N и, следовательно, 63 % металла М). Сплав с самой низкой температурой плавления называется эвтектикой. [c.213]

    Электрометаллургия — это общее название процессов переработки руды и металлов, основанный на использовании электричества. Сюда относится выплавка стали в электродуговых печах, покрытие одних металлов тонким слоем других, а также их очистка до высокой степени чистоты. Электрические методы используются в случаях, когда нет других подходящих восстановителей и если требуются особо чистые металлы. В этих процессах источником электронов, как правило, является электрический ток, который восстанавливает ионы металлов. [c.153]

    Металлические гидриды используются как восстановители для получения покрытия из соответствующего металла, а также для получения металлов в виде порошков. В последнем случае металл, например Ti или V, насыщают водородом, образовавшийся хрупкий гидрид растирают в порошок и нагревают в вакууме, в результате чего получают порошок металла. Вследствие пластичности чистых металлов получить их порошки простым растиранием металлов не удается. Гидриды используют также в реакциях гидрирования, синтеза многих соединений d- и /-элементов. Гидрид титана представляет интерес в качестве хранилища водорода. [c.280]

    ОСНОВЫ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ КОРРОЗИИ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЕ К КОРРОЗИИ ИДЕАЛЬНО ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ [c.491]

    Совмещение катодных и анодных реакции типично для коррозии чистых металлов и амальгам их более или менее полное пространственное разделение — для коррозии технических металлов. Меньшая стойкость технических металлов по сравнению с чистыми, а также изменение характера коррозионных разрушений во многом связаны с деятельностью гальванических микроэлементов основной металл — включение. [c.498]

    Интерметаллические соединения. В противоположность твердым растворам интерметаллические соединения, как правило, имеют сложную кристаллическую структуру, отличную от структур исходных металлов. Свойства интерметаллидов также существенно отличаются от свойств исходных компонентов. Так, в обычных условиях интерме-таллиды уступают чистым металлам по электрической проводимости и теплопроводности, но превосходят их по твердости и температуре плавления. Например  [c.254]

    Очень чистые металлы получают термическим разложением тетра-иодидов Э14 при высокой температуре в вакууме. На рис. 222 изображен сосуд из стекла пирекс для получения чистого титана. Через отверстие 1 поступают порошкообразный титан и иод, через отверстие 2 откачивают воздух. В ходе процесса сосуд нагревают до 600″ С и электрической печи, а титановая проволока 3 нагревается электрическим током. При 200° С титан и иод взаимодействуют с образованием Til 4, кото )ЫЙ при 377° С сублимирует. Пары Til 4 при соприкосновении с титановой проволокой, нагретой до 1100—1400° С, разлагаются металлический титан оседает на проволоку, а пары иода конденсируются на холодных частях прибора. [c.531]

    Со ртутью натрий образует твердый сплав — амальгаму натрия, которая иногда используется как более мягкий восстановитель вместо чистого металла. [c.565]

    ЧИСТОЙ меди. Через раствор пропускают ток в таком направлении, чтобы слиток играл роль анода, а чистая медная проволока-роль катода. Слиток постепенно растворяется, и ионы меди осаждаются в виде очень чистого металла на катоде, а примеси опускаются на дно бака под анодом. [c.172]

    Карбонилы d-элементов (табл. 49) — жидкости или кристаллические вещества, хорошо растворимые в органических растворителях. Как и СО, они чрезвычайно токсичны. Термическим разложением карбонилов получают чистейшие металлы. Кроме того, их используют в химическом синтезе. Карбонилы металлов синтезируют различными способами. Никель, железо и кобальт Н посредственно реагируют с оксидом углерода (II), давая карбонилы. Обычно же их получают восстановлением соответствующих солей или комплексов металлов в присутствии СО. [c.552]

    В воде FeS нерастворим поэтому, накапливаясь на поверхности металла, сернистое железо играет до некоторой степени роль защитной пленки, предотвращающей дальнейшую коррозию. При взаимодействии FeS с соляной кислотой пленка превращается в хлорное железо, легко растворимое в воде. Наличие соляной кислоты способствует обнажению чистого металла, и его коррозия возрастает. Поэтому содержание солей в нефтях, выделяющих при переработке H2S, особенно опасно. Следовательно, сернистые нефти необходимо предварительно полностью обессоливать. Хлориды способствуют увеличению образования сероводорода при перегонке примерно в 2—3 раза. Сероводород (HgS) крайне ядовитый газ, вызывающий отравление обслуживающего персонала и загрязнение атмосферного воздуха. [c.10]

    Многие исследователи предполагают, что катализ осуществляется не чистыми металлами, а главным образом их оксидами и солями. Этим можно объяснить гетерогенное ускорение окисления углеводородов при их контактировании с кристаллическими горными породами, что характерно для хранения топлив в подземных емкостях, создаваемых в отложениях каменной соли, в граните, гипсе, доломите, известняке, ангидрите, сланце и др. [c.59]

    Установлено, что сульфидная пленка удерживается на поверхности металла до 700 °С, в то время как хлоридная только до 300 °С. Сульфидная и хлоридная пленки обладают пластической структурой и снижают коэффициент трения за счет меньшего напряжения сдвигу соответствующих модифицированных слоев по сравнению с чистыми металлами. Пленки сульфидов, в частности, могут быть гексагональной, кубической и ромбоэдрической структуры. Считается, что сульфидная пленка типа Ре1-л 5 Коэффициент трения при образовании сульфидной пленки сравнительно высокий и составляет 0,5. Хлоридная пленка, напротив, имеет низкое касательное напряжение сдвига ( 0,2) [276]. [c.261]

    Стандартный раствор платинохлористоводородной кислоты. Растворяют 0,1 г чистого металла (99,99%) при нагревании на водяной бане в 5 мл царской водки. Раствор выпаривают почти досуха и затем трижды обрабатывают 1 мл соляной кислоты (1 1) ДО полного удаления окислов азота. Приливают 30—40 мл соляной кислоты (1 24), переводят раствор в мерную колбу емкостью 500 Л1л и доводят этой же кислотой до метки. Концентрация платины в полученном стандартном растворе составляет 0,0002 г/мл. [c.123]

    Прн постоянных Р и Т в электроде постоянного состава (чистый металл) [c.545]

    ЧИСТЫХ металлов имеются и катализаторы окисления (РЬ, Си, Сг, Ре, А1, 5п) и ингибиторы (Мо, V, Ш, 2п, Mg, Ь, N1). Было показано [c.207]

    Ингибиторы окисления чистые металлы V > Мо > Mg > > У>Ы1>МЬ, 2п. [c.210]

    Подготовка чугунной детали к сварке проводится вырубкой, фрезерованием, сверлением до чистого металла. Использование сварочной дуги и сварочных горелок недопустимо Способы разделки показаны на рис. 3.4. Для усиления сварного шва в толстостенных деталях на кромках канавок устанавливаются ввертыши. [c.82]

    Вследствие близости свойств ниобия и тантала их отделение друг от друга представляет значительные трудности. Особо чистые металлы получают термическим разлохтехнических целей обычно выплавляют феррованадий, феррониобий и ферротантал. [c.541]

    Трещины глубиной менее половины толщины стенки разделываются вырубкой зубилом до чистого металла и завариваются. Сквозные узкие трещины и трещины глубиной более половины 216 [c.216]

    Прочность корпуса проверяется гидравлическим испытанием. Несквозные дефектные места в корпусе разделываются на всю глубину до чистого металла. Перед разделкой трещин на их концах сверлятся отверстия диаметром 8—10 мм. Кромки, прилегающие к местам вырубки, зачищаются напильником и металлической щеткой. После протравливания 10% раствором азотной кислоты трещина заваривается электродуговой сваркой и обрабатывается термически. [c.255]

    На начальной стадии окисления чистого металла образуется компактная однослойная окалина, плотно прилегающая к окисляющемуся металлу. Этот процесс описывается во времени параболическим законом, что определяется диффузионным механизмом процесса. По мере протекания процесса толщина слоя окалины достигает определенной критической величины, при которой потеря металла на границе металл—окалина не компенсируется более пластической деформацией окалины. [c.74]

    Включения, присутствующие в чистом металле и нерастворимые в продуктах реакции, являются механическими препятствиями для пластической деформации окалины, что способствует потере контакта окалины с металлом и приводит к ее диссоциации в образовавшихся микропустотах. [c.75]

    Чистые металлы хорошо поддаются механической обработке. Следует отметить, что у металлов, содержаш,их в качестве приме- ei[ О, N, С, Н, пластичность, ковкость, тягучесть, твердость, прочность на разрыв и другие механические характеристики резко из-ме,1яются. [c.530]

    Таким образом, Б. А. Казанскому, М. Ю. Лукиной и сотр. удалось выявить важные закономерности и сделать общий вывод о механизме гидрогенолиза циклопропанов на чистых металлах и металлах, отложенных на различных носителях. Этот вывод дает хорошо согласующуюся с экспериментальными результатами картину гидрогенолиза циклопропанов в присутствии металлсодержащих катализаторов. Увеличение размера и изменение типа алкильного заместителя, например переход от СНз- к (СНз)2СН-группе, или присутствие гел-груп-пировки в молекуле исходного циклопропанового углеводорода мало изменяет картину гидрогенолиза [83, 84]. В работах [66, 85] высказаны соображения о влиянии алкильного заместителя на легкость разрыва связей Свтор—Свтор циклопропанового кольца. При этом предполагают, что электронодонорная алкильная группа стремится сместить электроны в направлении двух других атомов углерода цикла, что благоприятствует разрыву связи между ними. Однако, как справедливо отмечено [86], дативное я-связывание циклопропанового кольца с металлом снижает электронное влияние метильной группы. Кроме того, присутствие этой группы приводит к пространственным затруднениям за счет стерических [c.102]

    Образующиеся в ходе такого взаимодействия гидроксиды и оксиды будут, естественно, изменять свойства металла, в том числе его нулевую точку и работу выхода. Весьма вероятно, что отклонения, наблюдающиеся для галлия и некоторых других металлов, обусловлены именно этой причиной. В пользу такого заключения говорит и уменьшение расхождения при смещении потенциала электрода отрицательнее нулевой точки, т. е. когда становится более вероятным восстановление поверхностных оксидов и переход к чистому металлу. Следует, однако, иметь в ниду, что теория электрокапи.мярных явлений, элементы которой были рассмотрены, относится лишь к случполяризуемых электродов. При переходе к обратимым электродам появляются осложнения, связанные с определением заряда их поверхностей. Во-первых, на обратимых электродах возможно протекание электрохимических реакций и связанный с ними перенос зарядов через границу раздела электрод — раствор. Во-вторых, в этом случае иельз) игнорировать (чего, впрочем, нельзя делать и для любых не идоал1>но поляризуемых электродов) передачу электронов от ионов или от других адсорбированных частиц на электрод и в обратном направлении. Многие [c.259]

    Корродируют, как правило, металлы (черные и цветные), встречающиеся в природе не в самородно1Л состоянии, а как соответствующие минералы и руды. На извлечение этих металлов из руд или минералов расходуется значительное количество энергии. В результате коррозионного разрушения они снова переходят в оксиды, сульфиды, карбонаты и в другие свойственные им природные соединения. Процесс коррозии, так как он приводит к регенерации исходных соединений, термодинамически более устойчивых по сравнению с чистыми металлами, протекает с уменьшением свободной энергии и поэтому совершается самопроизвольно. Металлы, ветре- [c.485]

    В теории локальных элементов первоначально предполагалось, что катодный и анодный процессы должны быть обязательно пространственно разделены, и каждый из них может протекать лишь на вполне определенном участке поверхности корродирующего метал ла. На этом основании считалось, что идеально чистые металлы с совершенно однородной поверхностью не должны подвергаться коррозии. Однако такое заключение ошибочно и с термодинамичес- [c.498]

    При нагревании карбонилы разруигаются, что используется для получения чистейших металлов. Процесс получения и распада Ре(СО)Б можно представить схемой [c.585]

    Если в качестве катализатора использовать никель на кизельгуре, С2Н4 очень слабо ингибирует обмен Нг—Вг [36]. Это, по-видимому, свидетельствует о том, что адсорбция на такого рода катализаторах отличается от адсорбции на чистых металлах. [c.548]

    У тцелочных и щелочноземельных металлов (за исключением Ве) окисная пленка пориста и поэтому не может оказывать защитного действия ионы металла имеют меиьший объем, чем атомы чистого металла. [c.551]

    Чистые металлы, в том числе и лалладий, для изготовления мембран не используют по ряду технологических требований, прежде всего механической прочности и термической стойкости в газовой среде. Обычно мембранную матрицу создают из сплавов палладия с серебром, никелем, другими металлами при этом свойства сплава должны обеспечить высокую проницаемость по водороду и удовлетворительные физико-меканические характеристики. В табл. 3.12 приведены некоторые характеристики палладия и ряда сплавов на его основе. На рис. 3.16 представлены экспериментальные данные по проницаемости и диффузии водорода в сплавах палладия с серебром [8]. [c.118]

    В химических лабораториях металлически натрий чаще всего используют для обезвоживания диэтилового, или серного, эфира. Вначале эфир перегоняют в приемник с хлоркальциевой трубкой. При помощи щипцов или пинцета вынимают из керосина кусок металлического натрия. Брать его-руками нельзя, так как это может вызвать химический ожог. Извлеченный кусок металлического натрия быстро обтирают фильтровальной бумагой, после чего острым ножом отрезают корочку и обнажают чистый металл. Отрезав пластинку нужной величины, быстро измельчают ее ножом на кусочки размером не более 2 лглг . Оставшийся металлический натрий снова кладут в банку с керосином, туда же опускают корочку мелко нарезанный металлический натрий ножом или пинцетом быстро вносят в сосуд с эфиром. Высушиваемый эфир оставляют над металлическим натрием не менее чем на ночь. После чего эфир отгоняют над металлическим натрием, т. е. не сливая эфир перед перегонкой. Когда эфир отогнан, остатки металлического натрия высыпают в ту же банку с керосином, в которой он хранится. [c.155]

    Редиспергирование платины, нанесённой на А12О3, можно объяснить исходя из того, что чистые металлы имеют значительно большее поверхностное натяжение, чем их оксиды. Поэтому кристаллы металла не смачивают поверхность носителя, но при окислении металла смачивание на границе раздела сильно увеличивается и Pt02 “растекается” по поверхности носителя, образуя дисперсную фазу. Однако, только мелкие кристаллиты платины (1-3 нм) способны окисляться кислородом при 500°С. Так как при 600°С образуются крупные кристаллиты, редиспергировать их трудно. [c.60]

    В виде чистого металла алюминий используется для изготовле- иия химической аппаратуры, электрических проводов, копденсато ров. Хотя электропроводность алюминия меньше, чем у меди (около 60% электропроводности меди), ио это компенсируется легкостью алюминня, позволяющей делать провода более толстыми при одинаковой электропроводности алюминиевый провод весит вдвое меньше медного. [c.637]

    Установлено [175], что окисление реактивных топлив катализируется конструкционными материалами по скорости окисления их можно расположить в следующем порядке чистые металлы — РЬ>Си>8п>Сг>Ре>А1 стали — 12Х18Н9Т> [c.161]

    НОСТЬ. Восстановление крышек с применением эпоксидного состава выполняется следующим образом. Раковины на внутренней поверхности крышки очищаются до чистого металла, очищенные поверхности обезжириваются ацетоном и сушатся, затем на них наносится слой эпоксидного состава толщиной до 1 мм, а на него накладывается заплата из стеклоткани толщиной 0,3 мм и уплотняется роликом. После этого опять наносятся эпоксидный состав и стеклоткань до получения слоя нужной толщины. Наружный слой стеклоткани покрывается эпоксидным составом и выдерживается 24 ч при комнатной температуре. Эпоксидная смола используется при восстановлении посадочных шеек валов под подшипники, для заливки межвитковой и пазовой изоляции электродвигателей для исключения попадания туда пыли и масла. Эпоксидные составы применяются ири ремонте опорных поверхностей под вкладыши подшипников скольжеиия. Эпоксидный состав наносится на подготовленную поверхность, отверждается п подвергается механической обработке. [c.181]

    В ряде работ, посвяш,енных изучению механизма окисления чистых металлов, обнаружена двухслойность однофазной окалины, при этом металлы в окисле проявляют одну (низшую) валентность ujO, ujS, NiO, СоО и др. Окалина, которая кристаллографически представляет собой один и тот же окисел, состоит из двух слоев внутреннего пористого и наружного компактного.  [c.74]

Смотреть страницы где упоминается термин Чистые металлы: [c.159]    [c.428]    [c.452]    [c.453]    [c.494]    [c.215]    [c.652]    [c.210]    [c.211]    Смотреть главы в:

Коррозионностойкие сплавы тугоплавких металлов -> Чистые металлы

Чистота вещества -> Чистые металлы

gip5.png

Какой самый прочный металл в мире — ТОП-5 элементов

Существуют ли абсолютно чистые металлы

К металлам относят вещества, которые обладают специфическими, характерными для них свойствами. Учитывают при этом высокую пластичность и ковкость, а также электропроводность и еще целый ряд параметров. Какой из нихсамый прочный металл в мире, можно узнать из приведенных ниже данных.

О металлах в природе

В русский язык слово «металл» пришло из немецкого. С XVI века оно встречается в книгах, правда, достаточно редко. В дальнейшем, в эпоху Петра I, его стали употреблять более часто, причем, тогда слово имело обобщающее значение «руда, минерал, металл». И только в период деятельности М.В. Ломоносова эти понятия были разграничены.

В природе металлы встречаются в чистом виде достаточно редко. В основном, они входят в состав различных руд, а также образуют всевозможные соединения, такие как сульфиды, оксиды, карбонаты и другие.

Для того чтобы получить чистые металлы, а это очень важно для их применения в дальнейшем, нужно их выделить, а затем очистить. При необходимости, металлы легируют — добавляют специальные примеси, с целью изменения их свойств.

В настоящее время есть разделение на руды черных металлов, которые включают в свой состав железо, и цветных. К драгоценным или благородным металлам относят золото, платину и серебро.

Металлы есть даже в организме человека. Кальций, натрий, магний, медь, железо — вот перечень этих веществ, которые содержатся в наибольшем количестве.

Как производят металлы?

Металлосодержащие руды считаются источником этих самых необходимых для всего современного человечества веществ. Чтобы выяснить их точное расположение, используют определенные методы поиска, которые построены на разведке и изучении месторождений. Металлы получают следующим образом:

  1. Производится разработка рудных месторождений открытым способом или карьерным, а также подземным или шахтным. Возможны комбинированные способы.
  2. Обогащение руд — выделение из сырья полезных компонентов, так называемых рудных концентратов.
  3. Извлечение металлов из обогащенных руд путем химического или электролитического восстановления с использованием высоких температур или водной химии.
  4. Чаще всего металлы выплавляют, нагревают до очень высоких температур руду и восстановитель. Для железа обычно применяют углерод.

В зависимости от дальнейшего применения, металлы подразделяют на группы:

  1. Конструкционные материалы. Используют как сами металлы, так и их значительно улучшенные по свойствам сплавы. В данном случае ценят прочность, непроницаемость для жидкостей и газов, однородность.
  2. Материалы для инструментов, чаще всего имеется в виду рабочая часть. Для этого подходят инструментальные стали и твердые сплавы.
  3. Электротехнические материалы. Такие металлы используют как хорошие проводники электричества. Самые распространенные из них — это медь и алюминий. А также применяют как материалы, имеющие высокое сопротивление, — нихром и другие.

Самые прочные из металлов

Прочностью металлов называют их способность оказывать сопротивление разрушению под действием внутренних напряжений, которые могут возникать при влиянии на эти материалы внешних сил. Также это свойство конструкции сохранять свои характеристики в течение определенного времени.

Многие сплавы достаточно крепкие и стойкие не только к физическим, но и химическим воздействиям, к чистым металлам они не относятся. Есть металлы, которые можно назвать самыми прочными.

Титан, который плавится при температуре свыше 1 941 K (1660±20 °C), уран, относящийся к радиоактивным металлам, тугоплавкий вольфрам, закипающий при температуре не менее 5 828 K (5555 °C). А также другие, обладающие уникальными свойствами и необходимые в процессе изготовления деталей, инструментов и предметов по самым современным технологиям.

В пятерку самых прочных из них входят металлы, свойства которых уже известны, их широко применяют в различных отраслях народного хозяйства и используют в научных опытах и разработках.

5. Рений

Встречается в молибденовых рудах и медном сырье. Имеет высокую твердость и плотность. Очень тугоплавкий. Его прочность не может быть уменьшена даже под воздействием критических перепадов температур. Широко используется во многих электронных приборах и технических средствах.

4. Бериллий

Металл, относящийся к редкоземельным, имеющий серебристо-серый оттенок и блестящие, кристаллические образования на сломах. Интересно, что кристаллы бериллия на вкус несколько сладковатые, из-за этого его первоначально называли «глюциний», что значит «сладкий».

Благодаря этому металлу появилась новая технология, которую используют в синтезе искусственных камней — изумрудов, аквамаринов, для нужд ювелирной промышленности. Бериллий был открыт при изучении свойств берилла — полудрагоценного камня. В 1828 г. немецким ученым Ф. Вёллером был получен металлический бериллий.

Он не взаимодействует с рентгеновским излучением, следовательно, его активно используют для создания специальных приборов. Кроме того, сплавы бериллия применяются в изготовлении нейтронных отражателей и замедлителей для установки в ядерном реакторе.

Его огнеупорные и антикоррозионные свойства, высокая теплопроводность делают его незаменимым элементом для создания сплавов, используемых в самолетостроении и аэрокосмической промышленности.

3. Хром

Этот металл был открыт на территории среднего Урала. О нем написал М.В. Ломоносов в своей работе «Первые основания металлургии» в 1763 году. Является весьма распространенным, его самые известные и обширные месторождения расположены в ЮАР, Казахстане и России (Урал). этого металла в рудах сильно колеблется.

Его цвет светло-голубой, с отливом. В чистом виде очень твердый и достаточно хорошо обрабатывается. Он служит важным компонентом для создания легированных сталей, особенно нержавеющих, применяется в гальванике и авиакосмической промышленности.

Его сплав с железом, феррохром необходим для производства металлорежущих инструментов.

2.Тантал

Этот металл относится к ценным, так как его свойства лишь ненамного ниже, чем у благородных металлов. Он обладает сильной устойчивостью к различным кислотам, не подвержен коррозии.

Тантал применяется в различных конструкциях и соединениях, для изготовления изделий сложной формы и как основа для производства уксусной и фосфорной кислот. Металл используют в медицине, так как его можно совместить с тканями человека.

В жаропрочном сплаве тантала и вольфрама нуждается ракетная отрасль, ведь он может выдержать температуру в 2 500 °C. Конденсаторы из тантала устанавливают на радарные аппараты, применяют в электронных системах как передатчики.

1. Иридий

Одним из самых прочных металлов в мире считается иридий. Металл серебристого цвета, очень твердый. Его относят к металлам платиновой группы. Он трудно поддается обработке и, к тому же, тугоплавкий. Иридий практически не вступает во взаимодействие с едкими веществами.

Применяют его во многих отраслях. В том числе и в ювелирном деле, медицинской и химической промышленностях. Значительно улучшает стойкость вольфрамовых, хромовых и титановых соединений по отношению к кислым средам.

Чистый иридий не является токсичным материалом, но его отдельные соединения могут быть ядовитыми.

Несмотря на то, что многие металлы обладают достойными характеристиками, точно указать, какой именно самый прочный металл в мире, достаточно сложно. Для этого изучают все их параметры, в соответствии с различными аналитическими системами. Но в настоящее время все ученые утверждают, что первое место по прочности уверенно занимает иридий.

Использование металлов

Цены на 21 Апреля
Медь 490 руб/кг
Алюминий 115 руб/кг
Латунь 270 руб/кг
Бронза 290 руб/кг
Нержавейка 70 руб/кг
Никель Звоните!
Свинец 120 руб/кг
Магний 30 руб/кг
Титан 170 руб/кг
Железо 17 руб/кг4
Молибден Звоните!
Олово Звоните!
Вольфрам Звоните!
Чугун от 17000 руб./тонна
Цинк от 70 руб/кг

РассчитатьЗаказать
Когда речь заходит о металле и уж тем более о металлоломе, чаще всего нам представляется промышленный или бытовой лом и, соответственно, такое использование металлов в промышленности, как автомобилестроение, авиа-, машино-, кораблестроение, строительство и тому подобное. Все это так, и огромное количество металла действительно каждый день превращается в новые автомобили, самолеты, корабли, здания и сооружения. Но спектр применения металлов гораздо шире.

Никого не удивит использование драгоценных металлов для изготовления ювелирных изделий. Наверное, несколько таковых найдется у каждой женщины и у большинства мужчин. Многие ювелирные изделия из металлов передаются в из поколения в поколение и становятся семейной реликвией — век металла долог. Долговечность и прочность, устойчивость к разрушающему влиянию окружающей среды, а также сравнительная легкость обработки обуславливает широкое использование металлов в искусстве. Металлические произведения искусства — от ваз и статуэток до памятников и скульптурных групп, на века переживают своих создателей, становясь достоянием мировой культуры. В искусстве используются и драгоценные, и цветные, и черные металлы.

Использование цветных металлов и драгоценных металлов в медицине позволяет спасать жизни, возвращать и сохранять здоровье. К примеру, золото, платина и палладий зарекомендовали себя в стоматологии по причине их инертности — нежелания взаимодействовать с другими веществами. Из иридия в медицине применяют гиподермические иглы, а сплав иридия с платиной используется в изготовлении хирургического инструментария. Также изотопы иридия используют в лучевой терапии.

Конечно, здесь названа лишь малая часть вариантов, и использование черных и цветных металлов значительно шире, чем можно описать в одной статье, и постоянно изобретаются новые варианты и новые сплавы. Но в настоящее время на первый план выходит не вопрос использования, а вопрос сохранения тех металлов, которые мы используем. Момент, когда природные запасы металлов начнут иссякать, не за горами, и вопрос вторичной переработки металла встает все более остро. Поэтому, сдавая металлолом, Вы не только заботитесь об экологии планеты, но и позволяете металлу получить новую жизнь и принести новую пользу. Чем станет Ваш металл? Мусором на свалке или аппаратом, спасающим жизни? Ржавчиной или произведением искусства? Во многом это зависит от Вас!

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Общие химические свойства металлов

Сильные восстановители: Me 0 – nē → Me n +

Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.
%D0%AD%D0%A5%D0%A0%D0%9D.jpg

I. Реакции металлов с неметаллами

1) С кислородом:
2Mg + O 2 → 2MgO

2) С серой:
Hg + S → HgS

3) С галогенами:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) С азотом:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2

5) С фосфором:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2

6) С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы):
2Li + H 2 → 2LiH

Ca + H 2 → CaH 2

II. Реакции металлов с кислотами

1) Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2

2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2 ­

2) С кислотами-окислителями:

При взаимодействии азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной с металлами водород никогда не выделяется!
%D0%B2%D0%B7%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B5-%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2-%D1%81-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8-%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F%D0%BC%D0%B81.jpg

Zn + 2H 2 SO 4(К) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4(К) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4(К) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

2H 2 SO 4(к) + Сu → Сu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

4HNO 3 (к) + Сu → Сu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. Взаимодействие металлов с водой

1) Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание (щелочь) и водород:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

2) Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2 ­

3) Неактивные (Au, Ag, Pt) — не реагируют.

IV. Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

Cu + HgCl 2 → Hg+ CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

%D0%BE%D0%B1%D1%89%D0%B8%D0%B5-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0-%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B2.jpg

В промышленности часто используют не чистые металлы, а их смеси – сплавы, в которых полезные свойства одного металла дополняются полезными свойствами другого. Так, медь обладает невысокой твердостью и малопригодна для изготовления деталей машин, сплавы же меди с цинком (латунь) являются уже достаточно твердыми и широко используются в машиностроении. Алюминий обладает высокой пластичностью и достаточной легкостью (малой плотностью), но слишком мягок. На его основе готовят сплав с магнием, медью и марганцем — дуралюмин (дюраль), который, не теряя полезных свойств алюминия, приобретает высокую твердость и становится пригодным в авиастроении. Сплавы железа с углеродом (и добавками других металлов) — это широко известные чугуни сталь.

Металлы в свободном виде являются восстановителями. Однако реакционная способность некоторых металлов невелика из-за того, что они покрыты поверхностной оксидной пленкой, в разной степени устойчивой к действию таких химических реактивов, как вода, растворы кислот и щелочей.

Например, свинец всегда покрыт оксидной пленкой, для его перехода в раствор требуется не только воздействие реактива (например, разбавленной азотной кислоты), но и нагревание. Оксидная пленка на алюминии препятствует его реакции с водой, но под действием кислот и щелочей разрушается. Рыхлая оксидная пленка (ржавчина), образующаяся на поверхности железа во влажном воздухе, не мешает дальнейшему окислению железа.

Под действием концентрированных кислот на металлах образуется устойчивая оксидная пленка. Это явление называется пассивацией. Так, в концентрированной серной кислоте пассивируются (и после этого не реагируют с кислотой) такие металлы, как Ве, Вi, Со, Fе, Мg и Nb, а в концентрированной азотной кислоте — металлы А1, Ве, Вi, Со, Сг, Fе, Nb, Ni, РЬ, Тh и U.

При взаимодействии с окислителями в кислых растворах большинство металлов переходит в катионы, заряд которых определяется устойчивой степенью окисления данного элемента в соединениях (Nа + , Са 2+ ,А1 3+ ,Fе 2+ и Fе 3+)

Восстановительная активность металлов в кислом растворе передается рядом напряжений. Большинство металлов переводится в раствор соляной и разбавленной серной кислотами, но Сu, Аg и Нg — только серной (концентрированной) и азотной кислотами, а Рt и Аи — «царской водкой».

Коррозия металлов

Нежелательным химическим свойством металлов является их , т. е. активное разрушение (окисление) при контакте с водой и под воздействием растворенного в ней кислорода (кислородная коррозия). Например, широко известна коррозия железных изделий в воде, в результате чего образуется ржавчина, и изделия рассыпаются в порошок.

Коррозия металлов протекает в воде также из-за присутствия растворенных газов СО 2 и SО 2 ; создается кислотная среда, и катионы Н + вытесняются активными металлами в виде водорода Н 2 (водородная коррозия).

Особенно коррозионно-опасным может быть место контакта двух разнородных металлов (контактная коррозия). Между одним металлом, например Fе, и другим металлом, например Sn или Сu, помещенными в воду, возникает гальваническая пара. Поток электронов идет от более активного металла, стоящего левее в ряду напряжений (Ре), к менее активному металлу (Sn, Сu), и более активный металл разрушается (корродирует).

Именно из-за этого ржавеет луженая поверхность консервных банок (железо, покрытое оловом) при хранении во влажной атмосфере и небрежном обращении с ними (железо быстро разрушается после появления хотя бы небольшой царапины, допускающей контакт железа с влагой). Напротив, оцинкованная поверхность железного ведра долго не ржавеет, поскольку даже при наличии царапин корродирует не железо, а цинк (более активный металл, чем железо).

Сопротивление коррозии для данного металла усиливается при его покрытии более активным металлом или при их сплавлении; так, покрытие железа хромом или изготовление сплава железа с хромом устраняет коррозию железа. Хромированное железо и сталь, содержащая хром (нержавеющая сталь), имеют высокую коррозионную стойкость.

электрометаллургия, т. е. получение металлов электролизом расплавов (для наиболее активных металлов) или растворов солей;

пирометаллургия, т. е. восстановление металлов из руд при высокой температуре (например, получение железа в доменном процессе);

гидрометаллургия, т. е. выделение металлов из растворов их солей более активными металлами (например, получение меди из раствора СuSO 4 действием цинка, железа или алюминия).

В природе иногда встречаются самородные металлы (характерные примеры — Аg, Аu, Рt, Нg), но чаще металлы находятся в виде соединений (металлические руды). По распространенности в земной коре металлы различны: от наиболее распространенных — Аl, Nа, Са, Fе, Мg, К, Тi) до самых редких — Вi, In, Аg, Аu, Рt, Rе.

Свойства

Строение кристаллической решётки определяет основные физические и химические свойства металлов. Металлы блестят, плавятся, проводят тепло и электричество. Промышленность и металлургия нашли применение физическим свойствам металлов в изготовлении деталей, фольги, корпусов машин, зеркал, бытовой и промышленной химии. Особенности металлов и их использование представлены в таблице физических свойств металлов.

Свойства Особенности Примеры Применение
Металлический блеск Способность отражать солнечный свет Наиболее блестящими металлами являются Hg, Ag, Pd Изготовление зеркал
Плотность Лёгкие – имеют плотность меньше 5 г/см3 Na, K, Ba, Mg, Al. Самый лёгкий металл – литий с плотностью 0,533 г/см3 Изготовление облицовки, деталей самолётов
Тяжёлые – имеют плотность больше 5 г/см3 Sn, Fe, Zn, Au, Pb, Hg. Самый тяжёлый – осмий с плотностью 22,5 г/см3 Использование в сплавах
Пластичность Способность изменять форму без разрушений (можно раскатать в тонкую фольгу) Наиболее пластичные – Au, Cu, Ag. Хрупкие – Zn, Sn, Bi, Mn Формовка, сгибание труб, изготовление проволоки
Твёрдость Мягкие – режутся ножом Na, K, In Изготовление мыла, стекла, удобрений
Твёрдые – сравнимы по твёрдости с алмазом Самый твёрдый – хром, режет стекло Изготовление несущих конструкций
Температура плавления Легкоплавкие – температура плавления ниже 1000°С Hg (38,9°С), Ga (29,78°С), Cs (28,5°С), Zn (419,5°C) Производство радиотехники, жести
Тугоплавкие – температура плавления выше 1000°С Cr (1890°С), Mo (2620°С), V (1900°С). Наиболее тугоплавкий – вольфрам (3420°С) Изготовление ламп накаливания
Теплопроводность Способность передавать тепло другим телам Лучше всего проводят ток и тепло Ag, Cu, Au, Al Приготовление пищи в металлической посуде
Электропроводность Способность проводить электрический ток за счёт свободных электронов Передача электричества по проводам

Физические свойства металлов и общее применение металлической связи в таблице (9 класс, химия)

Рис. 3. Примеры применения металлов.

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

“ЧИСТЫЕ МЕТАЛЛЫ” в книгах

Металлы-братья

автора Терлецкий Ефим Давидович

Металлы-братья

Из книги Металлы, которые всегда с тобой автора Терлецкий Ефим Давидович

Металлы-братьяНатрий и калий можно назвать если и не металлами-близнецами, то уж наверняка металлами-братьями. И тот и другой относятся к щелочным металлам, и тот и другой имеют нечётные номера, занимая соседние клетки в таблице Менделеева, правда, в разных периодах; и тот

Драгоценные металлы

Из книги Ремонт и реставрация мебели и предметов антиквариата автора Хорев Валерий Николаевич

Драгоценные металлыИтак, седая старина вкладывает нам в руки три общеизвестные категории металлов и сплавов: черные, цветные и благородные. Последние также относятся к цветным, но их справедливо выделяют в особую группу. Тут все понятно – ни золото, ни серебро, ни

Металлы и металлургия

Из книги Ацтеки, майя, инки. Великие царства древней Америки автора Хаген Виктор фон

Металлы и металлургияИ хотя старого доброго золота у инков обнаружилось большое количество, они на самом деле занимались добычей и других разнообразных металлов. Медь в сплаве с оловом давала им бронзу, которая играла очень важную роль и была единственным металлом,

Драгоценные металлы

Из книги Наживемся на кризисе капитализма… или Куда правильно вложить деньги автора Хотимский Дмитрий

Драгоценные металлыЗолотоВ первой части книги мы говорили, что золото является не самым лучшим способом долгосрочного вложения средств. Технологии его добычи совершенствуются, и цены на металл падают. Тем не менее в тот момент, когда инвесторы опасаются обесценивания

Драгоценные металлы

Из книги Как составить личный финансовый план и как его реализовать автора Савенок Владимир Степанович

Драгоценные металлыБесконтрольный оптимизм может превратиться в манию. А одним из главных признаков мании является забвение уроков истории.Бенджамин ГрэхемОбратите внимание на замечательное высказывание великого инвестора Бенджамина Грэхема – учителя Уоррена

Из книги Экстрасенсорика. Ответы на вопросы здесь автора Хидирян Нонна

Третий день. А зори здесь тихие… и чистые-чистые, как слезы…Завтракаем. Подходит Андрей и торопит… чтоб уже выдвигались.Инструктаж. Спортивные снегоходы мощнее и выше.Выезжаем. Совсем другие ощущения.Чистое поле… несемся 90 км/ч. Красиво, скорость не ощущается. С

Металлы

Из книги Аюрведа для начинающих. Древнейшая наука самоисцеления и долголетия автора Лад Васант

МеталлыКроме употребления лекарственных растений, Аюрведа использует целебные свойства металлов, драгоценностей и камней. Аюрведические учения говорят, что всё существующее в природе наделено энергией Вселенского Сознания.Все формы материи – просто внешнее

Металлы

Из книги Аюрведа и йога для женщин автора Варма Джульет

МеталлыВсе металлы без исключения обладают целительной силой. Главное – правильно эту силу использовать. Контактируя с кожей, они излучают электромагнитные волны. Эти волны оказывают воздействие не только на кожу, но и на все органы и ткани тела. Но надо быть

Тяжелые металлы

Из книги Яды – вчера и сегодня автора Гадаскина Ида Даниловна

Тяжелые металлыВ эту группу обычно включают металлы с плотностью большей, чем у железа, а именно: свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьму, олово, висмут и ртуть. Выделение их в окружающую среду происходит в основном при сжигании минерального топлива. В золе угля

Металлы

Из книги Энциклопедический словарь (М) автора Брокгауз Ф. А. автора Хохрякова Елена Анатольевна

МеталлыЖелезо общееЖелезо – один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7 % по массе, поэтому железо, с точки зрения его распространенности в природе, принято называть макроэлементом.В природной воде железо

Позволяет сэкономить энергоресурсы (кокс, уголь), получить больший выход готовой продукции из сырья, сократить цикл производства с одновременным повышением качества и улучшением экологического состояния атмосферы. Это металлургия, а именно – восстановление металлов с помощью водорода.

Предыстория, или Вперед в прошлое за чистыми металлами

Металлургия сопровождает человечество со времен бронзового и железного веков. Еще за 14 столетий до н. э. древние люди выплавляли железо кричным методом. Принцип заключался в восстановлении железной руды углем при сравнительно невысокой температуре 1000 °C. В итоге получали крицу – железную губку, затем ее проковывали до получения болванки, из которой изготавливали предметы быта и оружие.

Уже в XIV веке стали появляться примитивные горны и домницы, положившие начало современным металлургическим процессам: доменному, мартеновскому и конвертерному. Обилие каменного угля и железных руд надолго закрепили эти методы как основные. Однако, повышающиеся требования к качеству продукции, экономия ресурсов и экологическая безопасность привели к тому, что уже в середине XIX века стали возвращаться к истокам: использовать прямое восстановление чистых металлов. Первая современная такая установка появилась в 1911 г. в Швеции, выпускавшая малые партии полученных с помощью водорода металлов чистотой 99,99%. Потребителями тогда были лишь исследовательские лаборатории. В 1969 г. в Портленде (США) заработала фабрика, выпускавшая до 400 тыс. тонн чистых металлов. А уже в 1975 г. в мире этим способом выпускалось 29 млн тонн стали.

Сейчас такую продукцию ждут не только авиационная, приборостроительная отрасль, предприятия по изготовлению медицинских инструментов и электроники, но и многие другие. Особое преимущество эта технология получила в цветной металлургии, но в недалекой перспективе и «водородная черная металлургия».

Очень долго считались хрупкими и некоторые другие металлы – хром, молибден, вольфрам, тантал, висмут, цирконий и т. д. Однако так было до тех пор, пока не научились их получать в достаточно чистом виде. Как только это удалось, оказалось, что эти металлы очень пластичны даже при низких температурах. Кроме того, они не ржавеют и обладают еще целым рядом ценных свойств. Теперь эти металлы широко применяются в различных отраслях промышленности.

Но что же такое – чистый металл? Оказывается, на это тоже нельзя дать однозначного ответа. Условно по чистоте металлы делятся на три группы – технически чистые, химически чистые и особо чистые. Если сплав содержит не менее 99,9 процента основного металла – это техническая чистота. От 99,9 до 99,99 процента – химическая чистота. Если же 99,999 и более – это особо чистый металл. В обиходе ученые применяют и другое определение чистоты – по количеству девяток после запятой. Говорят: «чистота три девятки», «чистота пять девяток» и т. д.

Поначалу промышленность вполне удовлетворяли химически, а часто даже и технически чистые металлы. Но научно-техническая революция предъявила гораздо более жесткие требования. Первые заказы на сверхчистые металлы поступили от атомной промышленности. Десятитысячные, а порой и миллионные доли процента некоторых примесей делали негодными уран, торий, бериллий, графит. Получение сверхчистого урана было, пожалуй, главной трудностью при создании атомной бомбы.

Затем предъявила свои требования реактивная техника. Сверхчистые металлы потребовались для получения особо жаропрочных и жаростойких сплавов, которые должны были работать в камерах сгорания реактивных самолетов и ракет. Не успели металлурги справиться с этим заданием, как поступила новая «заявка» – на полупроводники. Эта задача была потруднее – во многих полупроводниковых материалах количество примесей не должно превышать миллионной доли процента! Пусть эта мизерная величина не смущает вас. Даже и при такой чистоте, где один атом примеси приходится на 100 000 000 000 атомов основного вещества, в каждом его грамме все еще содержится более 100 000 000 000 «чужих» атомов. Так что это далеко не идеальная чистота. Впрочем, абсолютной чистоты и не бывает. Это идеал, к которому надо стремиться, но достичь которого на данном уровне развития техники невозможно. Даже если чудом и удастся получить абсолютно чистый металл, то в него тут же проникнут атомы других веществ, содержащихся в воздухе.

Показателен в этом отношении курьезный случай, происшедший со знаменитым немецким физиком Вернером Гейзенбергом. Он работал с масс-спектрографом в своей лаборатории. И вдруг прибор показал в подопытном веществе наличие атомов золота. Ученый изумился, поскольку этого никак не могло быть. Но прибор упорно «стоял на своем». Недоразумение разъяснилось лишь тогда, когда ученый снял и спрятал свои очки в золотой оправе. Отдельные атомы золота, «вырвавшиеся» из кристаллической решетки оправы, попали в исследуемое вещество и «смутили» исключительно чувствительный прибор.

А ведь это происходило в лаборатории, где воздух чист. Что же говорить о современных промышленных районах, воздух которых все больше и больше загрязняется отходами производства?

Мы начали эту главу с разговора о том, что в одном случае наличие посторонних примесей в металле – это хорошо, а в другом – плохо. Более того, сначала мы говорили, что сплавы имеют лучшую прочность и жаростойкость, чем чистые металлы, а теперь, оказывается, чистые металлы обладают самыми высокими свойствами. Противоречия никакого нет. Во многих случаях сплав более прочен, более жаростоек и т. д., чем любой из металлов, входящих в его состав. Но эти качества усиливаются многократно, когда все компоненты сплава выполняют определенную, необходимую для человека задачу. Когда в нем нет ничего «лишнего». А это значит, что сами компоненты должны быть как можно более чистыми, содержать в себе минимальное количество «посторонних» атомов. Поэтому сейчас вопрос о чистоте получаемых металлургических продуктов приобретает все большую и большую остроту. Как же решают эту проблему?

На металлургических заводах, где производят большое количество металла, идущего на обычные изделия, все шире применяется вакуум. В вакууме металл плавят и разливают, и это дает возможность предохранить его от попадания вредных газов и молекул других веществ из окружающего воздуха. А в некоторых случаях плавку ведут в атмосфере нейтрального газа, что еще больше предохраняет металл от нежелательного «проникновения».

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...