Металлы это: Металлы и все о металлах от компании «Альфыа-СПК»

Металлы и все о металлах от компании «Альфыа-СПК»

Металл — вещество, обладающее и сочетающее в себе такие качества, как: металлический блеск, ковкость, эластичность, теплопроводность, электропроводность, твердость, долговечность.

Металл это основное понятие, которое сочетает и несет в себе всю суть и важность металлургии, то есть металлы это обобщающее понятие семидесяти процентов периодической системы Д.И.Менделеева.

Общие и химические понятия

С точки зрения химии металлы характеризуют легкой отдачей электронов и образованием положительно заряженных ионов. В свободном состоянии металлы считаются восстановителями. Их способность к восстановлению неодинакова и определяется размещением  в электрохимическом ряду. Разделение в электрохимическом ряду происходит в порядке их убывания и возможности к восстановлению окислительных свойств их ионов.

Металл

В быту человека металл имеет широкое применение и используется им как основа, оболочка или составляющие элементы всех продуктов человеческой жизнедеятельности. В наше время изучено и известно 85 элементов и соединений, относящихся к металлам.

Виды металлов складываются в несколько подгрупп:

1)черные: железо, сплавы на основе железа;

2) цветные: медь, алюминий, сплавы на основе меди и алюминия, олово, цинк, свинец, бронза, серебро, золото, магний и другие виды.

Сплавами металлов можно назвать сложные вещества, извлекаемые путем смешивания одного металла с другим, либо металла с неметаллическими элементами.

Основные свойства металлов и их понятия

Наиболее значимые для человека свойства металлов:

Прочность – свойство металла и его сплавов не разрушаться и воспринимать воздействия внешних сил.

Твердость – свойство металла не поддаваться внедрению в него постороннего более твердого тела.

Ударная вязкость – сопротивление металла при ударе к разрушению, дроблению и расколу.

Ковкость – возможность подвергаться обработке и изменению формы при ударных нагрузках большой площади либо обработки давлением.

Жидкотекучесть – это свойство металла в жидком расплавленном виде заполнять форму по всем её частям и давать плотные отливки с точной формой матрицы.

Свариваемость – это свойство металла технологическое, означающее его способность при сварке образовывать крепкое сварное соединение, надежное в эксплуатации.

Податливость – это свойство металла получать правильные формы, размеры и шероховатость поверхности при обработке шлифующими и режущими инструментами.

Классификация и деление металлов в зависимости от температуры плавления

Легкосплавные – это металлы, температура плавления которых до 1539С. К таким металлам относят: ртуть 38,9 С°, галлий 29,78 С°, цезий 28,5 С° и т.д.

Тугоплавкие – это металлы, температура плавления которых более 1539С. К таким металлам относят: хром 1890С, молибден 2620С, и т.д.

Незаменимая часть истории. Благородные металлы.

На протяжении многих веков считалось, что металлы делятся на семь видов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Серебро с золотом, не меняющиеся от воздействия высоких температур воздуха и влаги, были названы совершенными, благородными металлами. Металл, который от воздействия воздуха и воды теряет свои свойства, металлический блеск, покрываясь налетом, и при прокалке превращается в окалину, был обречен называться неблагородным и несовершенным.

Данное деление металлов применяется и по сей день, но с условием, что в процессе времени к золоту и серебру прибавились платина и четыре её сопутствующих вида: родий, палладий, осмий, иридий. Благородные металлы имеют очень маленькую долю от массы металлов всех видов. Обычно в природе они встречаются человеку в самородном виде. Небольшим исключением является серебро которое встречается как в виде самородков так и в виде соединений.

Очень интересен состав самородной платины. Так как платина содержит в себе около 20% железа и других металлов: родий, палладий, осмий, иридий, медь, никель, рутений. По подобию золота самородная платина разделяется на рассыпные и коренные месторождения. Коренное место рождение есть и в России и находится на Урале. Оно представляется монолитом Дунита это изверженная горная порода, состоящая из Fe и Mg с примесью железняка. В этом монолите и содержаться включения самородной платины в зерновом виде. Под воздействием внешних природных факторов монолитные породы превращаются в песок. Вода высвобождает зерновые включения платины и разносит её по долинам, оврагам, дну ручьев и рек. Именно таким образом происходит образования рассыпчатых месторождений платины. Добыча благородных металлов в промышленном масштабе происходит с помощью добычи полиметаллических руд, имеющих в составе малые количества серебра, золота, платины, палладия.

История благородных металлов является самой великой и интересной из исторических глав материальной культуры. Ведь именно с применения благородных металлов и имел свое зарождение и начало быт человечества. Много веков золото служило валютой для обмена.  А из меди и бронзы делали первые орудия труда. Мало что изменилось и по сей день, сегодня из золота и серебра, как и тысячи лет назад, делают украшения. Золото является самой надежной фундаментальной валютой, которой поддерживают свой статус и страхуют себя все мировые государства.

Металл, видение астрологов и алхимиков

Металл — как символ космической энергии. Древние астрологи считали, что количество видов металлов не превышало числа планет и равнялось семи. Металлы в астрологическом понятии назывались «спрятанные в теле земли планеты». А уже в свою очередь, эти семь планетарных металлов образуют сплавы других. Они считали, что эти семь видов металлов характеризуют каждую из планет и группируются по восходящей прогрессии к Солнцу.

Расплавленный металл также является алхимическим символом. К примеру, ртуть – жидкий металл как состояние огня и воды.

Со слов древних астрологов и алхимиков, соответствие металлов по отношению к планетам исчисляется с высших к низшим: золото – Солнце, серебро – Луна, ртуть – Меркурий, Медь – Венера, железо – Марс, олово – Юпитер, свинец – Сатурн. При этом древние считали и ассоциировали производство металла с адским огнем, а с другой стороны процесс его выплавки это очищение огнем.

Культурное значение металла

Металл – это слово, как и непосредственно сам материал сыграли очень большую роль и дали очень большой потенциал развитию и образованию мировой культуры и её видов.

За всю историю мировой культуры было написано множество литературных произведений, сыграно огромное количество спектаклей, снято множество кинофильмов, упомянуто в различных религиозных писаниях, культурных направлениях. Основу всему этому составу, точкой отрыва послужил именно металл.

Существует даже музыкальное направление, именованное как «металл». Представители этого направления назвали его таким из-за мелодичности звучания инструментов в своих произведениях. Присущим этим произведениям жесткость и тяжесть, ритмичность игры на инструментах схожа с работой кузнецов. Металлисты даже создали свой стиль одежды. В его состав входят жесткие формы. Одежда выполнена из грубой кожи и в основном черного цвета. Декорирование одежды делается при помощи блестящих хромированных металлических вставок, кнопок, колец, цепей, цвет и блеск которых не оставляет равнодушным ни одного человека и символизирует собой металл.

Основные ассоциации со словом металл

У большинства людей слово металл ассоциируется со словом железо. Что же такое железо?

Железо – это металл, ковкий, серебристо-белого цвета, имеет высокую химическую реакционную способность: оно быстро коррозирует при воздействии высоких температур или при повышенной влажности воздуха. Железом обычно именуют его сплавы с содержанием примесей не более 0,8%, которые дают ему возможность сохранять мягкость и пластичность. В промышленности сплавы железа содержат в себе углерод: в стали до 2,14% в чугуне до 6,67% углерода. Специфические свойства железа делают его самым важным для быта человека. В природе железо очень редко встречается в чистом виде. Распространенность железа в земной коре занимает четвертое место среди металлов. Так же считается, что земное ядро в основном состоит из железа. На производство железа направленно 95% производственного комплекса земли. Такая доля характеризуется широтой применения железа в быту человека.

Металлы — это… Что такое Металлы?

О соответствующем направлении рок-музыки см. Метал.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118^[1]химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов,

6 в группе щёлочноземельных металлов,

38 в группе переходных металлов,

11 в группе лёгких металлов,

7 в группе полуметаллов,

14 в группе лантаноиды + лантан,

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский период. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М.В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» – «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано из греческого языка (μεταλλον – «рудник, копь»). ^[2]

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов^[3]. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Добыча

Металлы часто извлекают из земли средствами горной промышленности, результат — добытые руды — служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд используются специальные поисковые методы, включающие разведку руд и исследование месторождений. Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также — на подземные шахты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.^[4][5]

Сульфидные руды не улучшаются непосредственно до получения чистого металла, но обжигаются на воздухе, с целью преобразования их в окислы.

Свойства металлов

Характерные свойства металлов

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:^[6]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

• С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

оксид лития
пероксид натрия
надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:

• С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:

При нагревании:

• С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

• С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:

• С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.

Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H

₂SO₄ с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO

₃)

Продукты взаимодействия железа с HNO₃ разной концентрации

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Легирование

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Некоторые металлы

1. Щелочные:
2. Щёлочноземельные:
3. Переходные:
4. Лёгкие:
5. Другие:

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

История развития представлений о металлах

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образовании всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания. Это понятие есть естественный вывод из той массы фактов, относящихся до химических превращений металлов, которые накопились к тому времени. В самом деле, превращение металла в совершенно непохожую на них окись простым прокаливанием на воздухе и обратное получение металла из окиси, выделение одних металлов из других, образование сплавов, обладающих другими свойствами, чем первоначально взятые металлы, и прочее — всё это как будто должно было указывать на сложность их натуры.

Что касается собственно до превращения металлов в золото, то вера в возможность этого была основана на многих видимых фактах. В первое время образование сплавов, цветом похожих на золото, например из меди и цинка, в глазах алхимиков уже было превращением их в золото. Им казалось, что нужно изменить только цвет, и свойства металла также станут другими. В особенности много способствовали этой вере плохо поставленные опыты, когда для превращения неблагородного металла в золото брались вещества, содержавшие примесь этого золота. Например, уже в конце XVIII столетия один копенгагенский аптекарь уверял, что химически чистое серебро при сплавлении с мышьяком отчасти превращается в золото. Этот факт был подтвержден известным химиком Гитоном де Морво и наделал много шума. Вскорости потом было показано, что мышьяк, служивший для опыта, содержал следы серебра с золотом.

Так как из семи известных тогда металлов одни легче подвергались химическим превращениям, другие труднее, то алхимики делили их на благородные — совершенные, и неблагородные — несовершенные. К первым принадлежали золото и серебро, ко вторым медь, олово, свинец, железо и ртуть. Последняя, обладая свойствами благородных металлов, но в то же время резко отличаясь от всех металлов своим жидким состоянием и летучестью, чрезвычайно занимала тогдашних ученых, и некоторые выделяли её в особую группу; внимание, привлекавшееся ей, было так велико, что ртуть стали считать в числе элементов, из которых образованы собственно металлы, и в ней именно видели носителя металлических свойств. Принимая существование в природе перехода одних металлов в другие, несовершенных в совершенные, алхимики предполагали, что в обычных условиях это превращение идет чрезвычайно медленно, целыми веками, и, может быть, не без таинственного участия небесных светил, которым в тогдашнее время приписывали такую большую роль и в судьбе человека. По совпадению, известных тогда металлов было семь, как и известных тогда планет, а это ещё более указывало на таинственную связь между ними. У алхимиков металлы часто носят название планет; золото называется Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, олово — Юпитером, свинец — Сатурном, железо — Марсом и ртуть — Меркурием. Когда были открыты цинк, висмут, сурьма и мышьяк, тела, во всех отношениях схожие с металлами, но у которых одно из характернейших свойств металла, ковкость, развито в слабой степени, то они были выделены в особую группу — полуметаллов. Деление металлов на собственно металлы и полуметаллы существовало ещё в середине XVIII столетия.

Определение состава металла первоначально было чисто умозрительным. В первое время алхимики принимали, что они образованы из двух элементов — ртути и серы. Происхождение этого воззрения неизвестно, оно имеется уже в VIII столетии. По Геберу доказательством присутствия ртути в металлах служит то, что она их растворяет, и в этих растворах индивидуальность их исчезает, поглощается ртутью, чего не случилось бы, если бы в них не было одного общего с ртутью начала. Кроме того, ртуть со свинцом давала нечто похожее на олово. Что касается серы, то, может быть, она взята потому, что были известны сернистые соединения, по внешнему виду схожие с металлами. В дальнейшем эти простые представления, вероятно, вследствие безуспешных попыток получения металлов искусственно, крайне усложняются, запутываются. В понятиях алхимиков, например Х—XIII столетий, ртуть и сера, из которых образованы металлы, не были теми ртутью и серой, которые имели в руках алхимики. Это было только нечто схожее с ними, обладающее особыми свойствами; нечто такое, которое в обыкновенной сере и ртути существовало реально, было выражено в них в большей степени, чем в других телах. Под ртутью, входящей в состав металлов, представляли нечто, обуславливающее неизменяемость их, металлический блеск, тягучесть, одним словом, носителя металлического вида; под серой подразумевали носителя изменяемости, разлагаемости, горючести металлов. Эти два элемента находились в металлах в различном соотношении и, как тогда говорили, различным образом фиксированные; кроме того, они могли быть различной степени чистоты. По Геберу, например, золото состояло из большого количества ртути и небольшого количества серы в высшей степени чистоты и наиболее фиксированных; в олове, напротив, предполагали много серы и мало ртути, которые были не чисты, плохо фиксированы и прочее. Всем этим, конечно, хотели выразить различное отношение металлов к единственному в тогдашнее время могущественному химическому агенту — огню. При дальнейшем развитии этих воззрений двух элементов — ртути и серы — для объяснения состава металлов алхимикам показалось недостаточно; к ним присоединили соль, а некоторые мышьяк. Этим хотели указать, что при всех превращениях металлов остается нечто не летучее, постоянное. Если в природе «превращение неблагородных металлов в благородные совершается веками», то алхимики стремились создать такие условия, в которых этот процесс совершенствования, созревания шёл бы скоро и легко. Вследствие тесной связи химии с тогдашней медициной и тогдашней биологией, идея о превращении металлов естественным образом отождествлялась с идеей о росте и развитии организованных тел: переход, например, свинца в золото, образование растения из зерна, брошенного в землю и как бы разложившегося, брожение, исцеление больного органа у человека — все это были частные явления одного общего таинственного жизненного процесса, совершенствования, и вызывались одними стимулами. Отсюда само собой понятно, что таинственное начало, дающее возможность получить золото, должно было исцелять болезни, превращать старое человеческое тело в молодое и прочее. Так сложилось понятие о чудесном философском камне.

Что касается роли философского камня в превращении неблагородных металлов в благородные, то больше всего существует указаний относительно перехода их в золото, о получении серебра говорится мало. По одним авторам, один и тот же философский камень превращает металлы в серебро и золото; по другим — существуют два рода этого вещества: одно совершенное, другое менее совершенное, и это то последнее и служит для получения серебра. Относительно количества философского камня, требующегося для превращения, указания тоже разные. По одним, 1 часть его способна превратить в золото 10000000 частей металла, по другим — 100 частей и даже только 2 части. Для получения золота плавили какой-нибудь неблагородный металл или брали ртуть и бросали туда философский камень; одни уверяли, что превращение происходит мгновенно, другие же — мало-помалу. Эти взгляды на природу металлов и на способность их к превращениям держатся в общем в течение многих веков до XVII столетия, когда начинают резко отрицать все это, тем более что эти взгляды вызвали появление многих шарлатанов, эксплуатировавших надежду легковерных получить золото. С идеями алхимиков в особенности боролся Бойль: «Я бы хотел знать, — говорит он в одном месте, — как можно разложить золото на ртуть, серу и соль; я готов уплатить издержки по этому опыту; что касается меня, то я никогда не мог этого достигнуть».

После вековых бесплодных попыток искусственного получения металлов и при том количестве фактов, которые накопились к XVII столетию, например о роли воздуха при горении, увеличении веса металла при окислении, что, впрочем, знал ещё Гебер в VIII столетии, вопрос об элементарности состава металла, казалось, был совсем близок к окончанию; но в химии появилось новое течение, результатом которого явилась флогистонная теория, и решение этого вопроса было ещё отсрочено на продолжительное время.

Тогдашних ученых сильно занимали явления горения. Исходя из основной идеи тогдашней философии, что сходство в свойствах тел должно происходить от одинаковости начал, элементов, входящих в их состав, принимали, что тела горючие заключают общий элемент. Акт горения считался актом разложения, распадения на элементы; при этом элемент горючести выделялся в виде пламени, а другие оставались. Признавая взгляд алхимиков на образование металлов из трёх элементов, ртути, серы и соли, и принимая их реальное существование в металле, горючим началом в них нужно было признать серу. Тогда другой составной частью металла нужно было, очевидно, признать остаток от прокаливания металла — «землю», как тогда говорили; следовательно, ртуть тут ни при чём. С другой стороны, сера сгорает в серную кислоту, которую многие, в силу сказанного, считали более простым телом, чем сера, и включили в число элементарных тел. Выходила путаница и противоречие. Бехер, чтобы согласовать старые понятия с новыми, принимал существование в металле земли трех сортов: собственно «землю», «землю горючую» и «землю ртутную». В этих-то условиях Шталь предложил свою теорию. По его мнению, началом горючести служит не сера и не какое-либо другое известное вещество, а нечто неизвестное, названное им флогистоном. Металлы, будто бы, образованы из флогистона и земли; прокаливание металла на воздухе сопровождается выделением флогистона; обратное получение металлов из его земли с помощью угля — вещества, богатого флогистоном — есть акт соединения флогистона с землей. Хотя металлов было несколько и каждый из них при прокаливании давал свою землю, последняя, как элемент, была одна, так что и эта составная часть металла была такого же гипотетического характера, как и флогистон; впрочем, последователи Шталя иногда принимали столько «элементарных земель», сколько было металлов. Когда Кавендиш при растворении металлов в кислотах получил водород и исследовал его свойства (неспособность поддерживать горение, его взрывчатость в смеси с воздухом и проч.), он признал в нём флогистон Шталя; металлы, по его понятиям, состоят из водорода и «земли». Этот взгляд принимался многими последователями флогистонной теории.

Несмотря на видимую стройность теории флогистона, существовали крупные факты, которые никак нельзя было связать с ней. Ещё Геберу было известно, что металлы при обжигании увеличиваются в весе; между тем, по Шталю, они должны терять флогистон: при обратном присоединении флогистона к «земле» вес полученного металла меньше веса «земли». Таким образом выходило, что флогистон должен обладать каким-то особенным свойством — отрицательным тяготением. Несмотря на все остроумные гипотезы, высказанные для объяснения этого явления, оно было непонятно и вызывало недоумение.

Когда Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

См. также

Примечания

Ссылки

Цветные металлы. Особенности поверхности | Hammerite

Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний).

В чем особенность цветных металлов?

С каждым днем употребление цветных металлов становится все более распространенным. К цветным относят все металлы и сплавы, которые не содержат железа в своем составе. Такое название металлы получили благодаря цвету некоторых представителей этой группы. Например, медь имеет красный оттенок.

Цветные металлы – это медь, алюминий, цинк, олово, свинец, никель, хром, серебро и т. п. Они имеют общее свойство образовывать на поверхности оксидную пленку, которая предотвращает дальнейшее разрушение металла. Цветной металл в промышленности подвергают различным видам механической обработки, а также воздействуют на него давлением. Процессы, производимые над цветным металлом, включают ковку, штамповку, прессование, резание, прокатку,сварку, пайку.

Самое главное отличие цветных металлов от чёрных –это то, что они не ржавеют и значительно более долгое время сохраняют свои свойства. Однако это совсем не значит, что на них никак не влияют агрессивные внешние факторы. Так, цинк и оцинкованные поверхности со временем приобретают белесый, меловатый оттенок. Это происходит под влиянием кислорода и влаги. Как и в случае черных металлов, эти факторы окисляют металл на поверхности. Тем не менее, цветные металлы хороши тем, что влага и кислород действуют только на поверхность металла и не могут проникнуть внутрь.

Однако, цветные металлы тоже нуждаются в защите и окраске. Но окраска металла – дело не простое. Большинство красок имеют низкую адгезию к цветным металлам, обусловленную образованием оксидной пленки на поверхности. Если в каком-то месте плёнка краски начинает отслаиваться, то в образующиеся трещины в плёнке начинает поступать влага и площадь отслоения становится всё больше и больше. Очень быстро краска начинает трескаться и отваливаться кусками.

Амфотерные металлы, что это в химии

Амфотерные тела – это такие вещества, которые напоминают своим строением, характеристиками металлические элементы. К тому же им свойственна и химическая двойственность.

Амфотерные тела – это не металлы, а их формы: оксиды, соли и т. д. Ряд оксидов может сочетать в себе 2 свойства и при определенных условиях проявлять параметры как кислот, так и щелочей.

Известными не понаслышке амфотерными материалами является алюминий, хром, цинк и т. д.

Впервые сам термин «амфотерность» появился в начале 19 столетия. На тот период химические компоненты классифицировали на основании их похожих свойств, которые можно наблюдать во время протекания реакций.

Амфотерные металлы: особенности, виды

Перечень амфотерных металлов немалый, причем далеко не все из них являются чистыми амфотерными, а лишь условными.

Вещества все обозначены в таблице Менделеева под определенными порядковыми номерами. Так, железо, бериллий, хром и стронций считаются основными аморфными элементами. Также типичным и распространенным в природе представителем является алюминий.

Металл алюминий повсеместно применяется в быту и промышленности в самых различных областях. Его используют для изготовления фюзеляжей самолетов, кухонной посуды, автомобильных кузовов, электрических приборов, электронной техники, приборов для тепловых сетей. Алюминий отличается от других металлов тем, что всегда остается химически активным. На поверхности стабильно располагается оксидная пленка, которая защищает материал от окисления. Благодаря этому при нормальных условиях и возникновении реакций металл с восстановительным веществом. Алюминий вступает в реакцию с кислородом, если предварительно был разделен на более мелкие фракции. Также для такой манипуляции потребуются повышенные температуры. Примечательно, что сама реакция продуцирует уйму тепловой энергии. Если повысить температуру до 200 ºC, то прореагировать алюминий может и с серой. При смешивании с различными металлами алюминий может давать различные функциональные сплавы с получением дополнительных свойств.

Не при всех условиях вещество вступает с реакцию с водородом.

Еще один типичный представитель амфотерных металлов – железо, который располагается под номером 26 в Таблице и находится между марганцем и кобальтом.

Железо считается одним из самых доступных элементов, залежи которого расположены в земной коре. Он одновременно является компонентом бело-серебристого цвета с хорошей ковкостью при высоких температурах. В то же время вещество может быть коррозировать при сильном нагревании. А в случае помещения его в среду чистого кислорода можно ожидать воспламенения и даже перегорания железа. Также, находясь на открытом воздухе, железо под воздействием высокой влажности начинает стремительно окисляться и даже ржаветь. А в процессе горения в массе с кислородом железо дает определенную окалину – это и есть его оксид.

Свойства амфотерных веществ

Главные характеристики этих веществ заключены в самом понятии амфотерности. Так, в своем обычном состоянии при подходящих условиях внешней среды большинство металлов являются твердыми веществами. При этом ни один металл не растворим в обычной воде. А щелочные же основания могут выделяться только после начала некоторых химических реакций. И тогда в процессе соли в составе метала начинают реагировать. Необходимо обратить внимание, что правила безопасности требуют повышенной осторожности во время наблюдения за такими реакциями.

В процессе соединения амфотерных материалов с кислотными реагентами или оксидами они показывают химическую реакцию, характерную для оснований. В случае, когда металлы реагируют с основаниями, регистрируются, наоборот кислотные характеристики.

Если амфотерные гидроксиды подвергнуть нагреванию, то в результате они распадутся на оксид и воду.

Отметим, что амфотерные материалы обладают самыми различными свойствами, которые изучаются научными светилами до сих пор. Свойства также можно разобрать, сравнивая их с характеристиками обычных материалов. Так, многие металлы демонстрируют малый потенциал ионизации, что наделяет их свойствами восстановителя во время реакции.

Амфотерные тела демонстрируют сразу 2 свойства: окислительное и восстановительное. При этом некоторые соединения имеют отрицательный уровень окисления.

Все металлы, представленные в таблице Менделеева, образуют основные оксиды и гидроксиды.

Интересный момент – металлы могут окисляться далеко не со всеми кислотами в реакциях. Само окисление может не давать взаимодействие с азотной кислотой.

Простые амфотерные материалы имеют различную структуру и характеристики.

Некоторые вещества имеют такие характеристики, что их принадлежность к определенному классу можно выявить даже визуально. Так, мы сразу понимаем, что медь и алюминий – это металл.

Неметалл и металл: в чем же разница

Известно, что металлы выделяют электроны со своего внешнего электронного поля (облака). В свою очередь неметаллы притягивают такие электроны.

Также металлы хорошо проводят электроток и тепло, в отличие от неметаллов, полностью лишенных таких свойств.

Основания амфотерных маметиралов

При располагающих условиях основания нерастворимы в воде, можно сказать, являются довольно слабыми электролитами. Образуются они в результате химической реакции солей металла и щелочной жидкости. Такая химическая реакция опасна для лаборанта, поэтому для получения гидроксидов необходимо вводить едкие вещества осторожно, капля за каплей.

Амфотерные материалы реагируют с кислотами в роли оснований. В случае когда гидроксид цинка реагирует с соляной кислотой, то на выходе получится хлорид цинка. При реакции с основаниями материалы, напротив, выступают кислотами.

Золото как защитный актив: что нужно знать о рынке драгметаллов :: Новости :: РБК Инвестиции

Драгметаллы высоко ценились людьми с древних времен. Из них чеканили монеты, делали украшения. И сейчас, когда рынки неспокойны, инвесторы вспоминают о надежности золота и серебра. Что нужно знать о рынке драгметаллов?

Фото: uforms. ru для РБК Quote

В группу драгоценных (благородных) металлов входят золото, платина и серебро, палладий, а также осмий, родий, иридий и рутений. Все они обладают качествами, которые выгодно отличают их от других металлов. Эти металлы не ржавеют, не подвержены коррозии и очень привлекательно выглядят. Кроме того, это редкие металлы из-за низкого содержания в земной коре и сложности добычи. Все это и делает их драгоценными.

Золото больше всего ценят как инвестиционный металл и сырье для ювелирных изделий. Незаменимо оно для создания национальных резервов. Золотые слитки могут храниться практически вечно и при этом совершенно не портиться. Золото великолепно проводит электричество и применяется в промышленности там, где требуются сочетание долговечности и высокой проводимости — например в особо точных приборах.

Палладий и платина чаще используются в автомобильной промышленности как важный компонент автокатализаторов. Катализаторы помогают снижать уровень выбросов токсичных веществ в атмосферу. Платина также популярна среди ювелиров.

Серебро выделяется тем, что его в равной степени можно причислить как к драгоценным, так и к промышленным металлам. Как драгоценный металл серебро популярно среди инвесторов. Его можно купить в виде слитков, монет, через обезличенные металлические счета или ETF. В качестве промышленного металла серебро применяется в электронике, медицине, химии, в военной промышленности, при производстве зеркал и солнечных батарей.

Кто покупает и продает драгметаллы

• золотодобывающие компании. Золотодобытчики поставляют на рынок основное количество золота;
• промышленные потребители — ювелиры, промышленные предприятия;
• профессиональные дилеры и посредники. Это в основном банки и специализированные компании. Они покупают золото за свой счет и потом перепродают его другим банкам. Они могут выступать как брокерами, так и первичными дилерами;
• инвесторы — например, пенсионные фонды и частные инвесторы;
• центральные банки. С одной стороны, они выступают как крупные инвесторы — они формируют золотые резервы государств и управляют ими. С другой стороны, центробанки устанавливают правила игры на рынке;

Где торгуются драгметаллы

Драгоценные металлы торгуются в основном на товарных биржах. На них покупают и продают, главным образом, фьючерсы, опционы и другие производные инструменты на драгметаллы. Золотодобытчики часто используют разные рыночные инструменты, чтобы застраховать — захеджировать — свою прибыль от незапланированного изменения цен. Самые известные и основные биржи, на которых можно торговать драгметаллами, это:

• Comex в Нью-Йорке;
• Nymex в Нью-Йорке;
• Simex в Сингапуре;
• Tocom в Токио;
• Люксембургская биржа золота.

Особое место на рынке драгоценных металлов занимает Лондонская ассоциация рынка драгоценных металлов (London Bullion Market Association; LBMA). В нее входит более 150 компаний по всему миру — трейдеры, производители, добытчики и обогатители, компании, обеспечивающие хранение и перевозку драгоценных металлов.

Эта организация управляет рынком драгоценных металлов, гарантирует его стабильность, устанавливает международные стандарты и многое другое. Кроме того, LBMA ежедневно устанавливает спотовые базовые цены на золото, серебро, платину и палладий. Расчет цен осуществляется независимыми третьими лицами через электронные аукционные площадки. Получаемые цены — признанные эталонные цены на драгоценные металлы.

Кроме бирж, драгметаллы обращаются на

• межбанковском рынке наличных металлов — рынке спот. Он зачастую является индикатором для всех остальных площадок, поскольку на рынке спот проводятся операции с реальным активом «здесь и сейчас»;
• розничном рынке. На этом рынке обращаются слитки, драгоценные монеты и ювелирные украшения;

Кроме того, существует вторичный рынок драгметаллов. На нем торгуются переработанные отходы промышленного производства и металла, полученного из устаревшей техники — так называемый лом.

От чего зависят цены на драгметаллы

1. Состояние финансовых рынков. Золото традиционно является защитным активом — золото покупают во время нестабильности на рынках, в экономике и при росте инфляции. И наоборот — чем сильнее растут финансовые рынки, тем привлекательнее становятся рисковые активы и тем меньшим спросом пользуется золото и серебро.

Иногда это взаимоотношение не срабатывает. К примеру, в случае значительного падения рынка акций инвесторы могут начать продавать золото, чтобы покрыть убытки на фондовом рынке.

2. Процентные ставки. Если центробанк повышает ставку, акции и облигации начинают приносить больше доходности. Драгметаллы же не приносят процентного дохода и полезны инвесторам только в контексте роста цен. Соответственно, спрос на них начинает падать.

3. Резервы. Отличительной особенностью рынка золота является активное участие центробанков в торгах, покупающих металл для резервов. Действия центральных банков могут оказывать решающее влияние на рынок золота.

4. Состояние экономики. Поскольку серебро, платина и палладий часто используются в промышленности, их цены сильно зависят от ситуации в экономике. Снижение темпов роста в экономике ведет к падению спроса на драгметаллы со стороны компаний и тем самым ведет к снижению цен на драгметаллы. Дешевеют металлы и при изменении конъюнктуры на рынке.

Динамика рынка серебра чаще всего связана с рынком золота. Как правило цены на серебро повторяют траекторию движения желтого металла, однако с более активной амплитудой. То есть серебро — более
волатильный 
актив и вложения в него сопряжены с повышенным риском.

В последнее время платина начала сильно уступать палладию по динамике цен. За 2019 год цены на палладий выросли на 60%. За это же время прирост по платине составил всего 22% и сейчас платина стоит вдвое дешевле палладия.

Причина лежит в том, что платина используется в катализаторах для дизельных автомобилей, а палладий — с бензиновым. После дизельного скандала с Volkswagen, разразившегося осенью 2015 года, сильно упал спрос на дизельный транспорт, а вместе с ним — и на платину.

Изменчивость цены в определенный промежуток времени. Финансовый показатель в управлении финансовыми рисками. Характеризует тенденцию изменчивости цены – резкое падение или рост приводит к росту волатильности.
Подробнее

Палладий дороже золота. Как распознать пузырь на рынке металлов :: Новости :: РБК Инвестиции

Стоимость палладия обновила многомесячный максимум, а платина подешевела на 43% за пять лет. Правда ли, что время золота прошло? А почему никель оказался в дефиците? Отвечаем на самые главные вопросы о ценах на металлы

Фото: «Норникель»

Палладий бьет рекорды нездоровыми темпами. За последние пять лет стоимость этого металла подскочила на 78%. Такой рост цен на рынке принято называть пузырем. Это означает, что взлет котировок может схлопнуться в один момент, а цены способны рухнуть.

На самом деле рынок металлов совсем не похож на
пузырь доткомов 
и другие фиктивные взлеты
ценных бумаг 
. Причина в том, что цены на палладий, никель и другие металлы зависят от реальной экономики. Той самой, что производит автомобили, станки, украшения и другие изделия. А значит, здесь свои правила и тенденции.

Редакция РБК Quote изучила, как и почему менялись цены на металлы в последнее время — а потом выбрала самый перспективный металл для долгосрочных вложений. Мы сравнили восемь претендентов и ответили на вопрос, есть ли пузырь в этом секторе.

Палладий: тот самый рекордсмен

Палладий добывается как вторичный продукт при извлечении платины или никеля. Крупнейший в мире производитель — «Норникель». Компания добывает 40% от мирового производства. Вторым по важности источником палладия является Бушвелдский комплекс в ЮАР. Остальная часть добычи приходится на месторождения Северной Америки и Зимбабве.

Главная область применения палладия — автомобильные катализаторы в бензиновых двигателях. Они помогают снижать уровень выбросов токсичных веществ в атмосферу. Палладий также применяется в электронике, стоматологии и ювелирном производстве.

В автомобильной индустрии используется около 80% добываемого палладия. Увеличение спроса на палладий способствовало образованию дефицита, который, по данным Metals Focus, в прошлом году составил 25,5 тонн.

Острый дефицит вывел палладий в лидеры среди драгоценных металлов. За последние пять лет его цена поднялась на 78%, а с начала 2016 года он подорожал на 180%, до $1520,55 за унцию. Золото стоит дешевле: «всего» $1425,85 за унцию. Рост цен на палладий и никель подтолкнули вверх акции «Норникеля». В четверг, 18 июля, они обновили годовые максимумы.

По мнению младшего аналитика инвестиционной компании «Фридом Финанс» Александры Овчинниковой, падение автомобильных продаж в мире и повышение спроса на электромобили приведет к снижению цен на палладий в долгосрочном периоде. Консенсус Refinitiv предполагает, что в 2020 году палладий подешевеет на 15,5%.

Крупнейшим потребителем палладия выступает автомобильный сектор Китая, однако продажи на этом рынке снижаются 12 месяцев подряд. За первые полгода 2019 года в стране было продано на 12,4% меньше автомобилей, чем в аналогичном периоде предыдущего года.

В то же время снижаются затраты на аккумуляторные батареи электромобилей. Это ведет к удешевлению автомобилей такого типа, увеличению спроса на них и дальнейшему падению продаж автомобилей с бензиновыми двигателями.

Никель: дефицитное сырье для электромобилей

«Норникель» также является крупнейшим производителем рафинированного никеля. Компания выпускает 23% от совокупных объемов рафинированного и 10% первичного никеля в мире. В 2018 году «Норникель» произвел 219 тыс. тонн металла.

Помимо России в число лидеров по производству никеля входят Китай, Япония, Австралия и Канада. Среди крупнейших экспортеров металла — Индонезия и Филиппины. Индонезия добывает 25% всей никелевой руды в мире.

Никель используется в аккумуляторных батареях, в том числе для электромобилей. На аккумуляторы приходится 5% мирового потребления металла. Без никеля не обходятся и при производстве нержавеющей стали, так как он обладает высокой жаропрочностью и жаростойкостью, а также имеет высокую устойчивость к коррозии. Эти отрасли являются крупнейшими потребителями никеля.

Цены на никель достигли исторического максимума в $52 тыс. за тонну в начале мая 2007 года благодаря критически низким запасам металла. Однако в том же месяце они резко двинулись вниз. Только за пять последних лет никель подешевел на 29%.

В последнее время на рынке никеля образовался дефицит, вызванный снижением предложения. Поставки никеля на мировой рынок снизились из-за стихийных бедствий в Индонезии, являющейся ключевым поставщиком никелевой руды.

Согласно отчету Всемирного бюро металлургической статистики (WBMS), в январе — мае 2019 года видимый спрос на мировом рынке никеля превысил предложение на 57,3 тыс. тонн. Для сравнения, по итогам всего 2018 года дефицит составил 91,3 тыс. тонн.

В этих условиях цены на никель устремились вверх. С начала 2019 года никель подорожал на 38%. Вместе с ценами на никель и палладий вверх пошли и акции «Норникеля».

По прогнозу швейцарского банка UBS, в течение следующих трех лет тенденция к росту цен на никель сохранится. Аналитики банка ожидают, что в 2020 году цена вырастет еще на 22,3% и превысит $18 тыс. за тонну. К этому приведет увеличение спроса на электромобили, уверены эксперты. Среди факторов, которые могут положительно повлиять на динамику цен на никель, также намерение правительства Индонезии в 2022 году запретить экспорт никелевой руды.

Серебро: что мешает ценам взлететь

Серебро выделяется тем, что его в равной степени можно причислить как к драгоценным, так и к промышленным металлам. Как драгоценный металл серебро популярно среди инвесторов через слитки и монеты, обезличенные металлические счета и торгуемые индексные фонды (
ETF 
).

Серебро хорошо проводит электрический ток и тепло, имеет высокую светоотражаемость. Поэтому оно широко применяется во многих областях — электронике, медицине, химии, в военной промышленности, при производстве солнечных батарей. Чистое серебро также очень мягкий, ковкий и пластичный металл. Эти качества позволяют делать из серебра ювелирные украшения.

По данным GFMS, крупнейший в мире производитель серебра — Мексика. В 2018 году страна добыла 198,3 млн унций этого металла. На втором месте — Перу с добычей 146,3 млн унций, затем идет Китай. Россия оказалась на четвертой позиции: в 2018 году добыча серебра в стране составила 42,9 млн унций. Основные месторождения в России находятся в Сибири и на Дальнем Востоке.

За последние пять лет цены на серебро снизились на 26%. В конце мая 2019 года рынок возобновил рост, с некоторой задержкой последовав за золотом. За полтора месяца оно подорожало на 12,5%. Серебро, как правило, повторяет динамику золота. Однако сейчас сильное влияние на рынок оказывают признаки замедления глобальной экономики и торговая напряженность между США и Китаем. Так как серебро наполовину промышленный металл, эти факторы замедляют движение цен вверх.

В долгосрочной перспективе серебро наряду с золотом выиграет от ослабления американской валюты и укрепления инвестиционного спроса, полагает аналитик Julius Baer Карстен Менке.

Если цены на золото превысят отметку $1450 за унцию и направятся к $1500 и выше, серебро вполне может достичь $20 за унцию, уверен глава департамента мировых рынков в американской финансовой компании TIAA Bank Крис Гаффни. Фьючерсы на этот металл не торговались так высоко с 2016 года. «Серебро кажется нам недооцененным среди группы драгоценных металлов», — считает аналитик «Альфа-Капитала» Артем Копылов.

В отличие от них эксперты Morgan Stanley ожидают избытка на рынке серебра в 2019 году. По их мнению, этот фактор в сочетании с высокими запасами будет препятствовать удорожанию серебра. В банке прогнозируют цены в среднем на уровне $15,75 за унцию во второй половине 2019 года и $16,05 за унцию в 2020-м.

Платина: цены рухнули из-за дизельных двигателей

Основной регион добычи платины — ЮАР. В 2018 году производство платины в стране составило 4,5 млн унций. За ЮАР следует Россия, где добыча достигла 687 тыс. унций. Северная Америка за этот период произвела 332 тыс. унций драгоценного металла. Платину также добывают в Зимбабве.

В России все производство платины ведется силами «Норникеля». Металл добывается преимущественно в Хабаровском крае, на Камчатке и в Свердловской области.

За пять лет платина подешевела на 43%. Это наибольшее снижение среди семи анализируемых металлов. Платина сильно пострадала от падения спроса на автомобильный транспорт — в особенности в Китае. В этой стране продажи автомобилей снижались 12 месяцев подряд.

На настроениях потребителей негативно отразились замедление темпов роста экономики и взаимное введение пошлин на импорт товаров в США и Китае. Кроме того, удешевлению платины способствовало падение спроса на машины с дизельными двигателями в пользу бензиновых. Платина используется в катализаторах автомобилей с дизельным двигателем. В машинах с бензиновым двигателем применяется палладий.

Потребители не хотят покупать дизельные автомобили из-за скандалов с производителями по поводу манипулирования уровнем выбросов. Негативно влияют на спрос и разговоры о возможном запрете на въезд старых дизельных машин в центры городов, а также о возможной отмене налоговых льгот на дизельное топливо.

Между тем аналитики полагают, что металл сильно недооценен, и ожидают удорожания платины. По прогнозу Societe Generale, цены на металл в ближайшие шесть месяцев составят $900 за унцию. В 2020 году платина в среднем будет стоить $890 за унцию, предполагают в банке. Консенсус Refinitiv прогнозирует рост цен на платину в 2020 году до $924 за унцию.

Золото: на случай, если инвесторы нервничают

Золото — редкий металл из-за низкого содержания в земной коре и сложности добычи. Драгоценным оно считается благодаря его химической инертности и эстетическим качествам. Эти качества ценятся в ювелирной промышленности. Кроме того, золото популярно среди инвесторов.

Больше всего золота производится в Китае. По данным Refinitiv, в 2018 году добыча этого драгметалла в стране составила 399,7 тонн. На втором месте — Австралия с 312,2 тоннами. Россия находится на третьем месте: в прошлом году из недр извлекли 281,5 тонн золота.

Крупнейший в России производитель золота — компания «Полюс». Она входит в десятку крупнейших в мире золотодобывающих предприятий. В 2018 году добыча золота в компании составила 69 тонн.

За последние пять лет золото подорожало на 1,3%. За этот же период котировки «Полюса» подскочили в 13 раз

С конца мая текущего года цены на золото выросли на 13%. Поводом для ралли стало беспокойство инвесторов, вызванное слабостью мировой экономики и ростом напряженности на Ближнем Востоке. Это значительно усилило популярность драгоценного металла, которое традиционно считается защитным активом, помогающим сохранить капитал в кризисные времена.

Росту цен на золото также способствовали торговые споры и высокий спрос со стороны центробанков. В 2018 году центробанки со всего мира закупили 571 тонну золота. Это максимальный объем по меньшей мере с 2000 года. В текущем году ожидается резкий спад на рынке акций, что еще больше усилит спрос на защитные активы, предупредили эксперты Capital Economics.

На 2020 год аналитики прогнозируют снижение цен на золото. Смягчение денежно-кредитной политики ФРС усилит популярность рисковых активов. Кроме того, в экономике США наметится циклическое восстановление. Все это вызовет отток инвесторов с рынка золота. По прогнозу Capital Economics, к концу 2021 года средняя цена на золото снизится до $1250 за унцию.

Снижения цен на рынке также ожидает консенсус Refinitiv. На 2020 год эксперты прогнозируют удешевление драгоценного металла на 4%, до $1359 за унцию.

Медь: никакой стабильности, перебои в поставках

Наиболее привлекательными для промышленности качествами меди является доступность и малая температура плавления. 65% мировых запасов меди залегают на территории Северной и Южной Америки. Самые крупные подтвержденные запасы меди зафиксированы в Чили. Там находится почти 20% мирового запаса. В этой стране по итогам 2018 года добыли больше всего меди в мире — 5,9 млн тонн. На втором месте — Перу с 2,5 млн тонн, на третьем — США с 1,5 млн тонн.

Россия по итогам прошлого года оказалась на восьмом месте. В совокупности добыча в стране составила 749 тыс. тонн. Крупнейший в России производитель меди — Уральская горно-металлургическая компания (УГМК).

Основное влияние на котировки меди оказывают новости экономики. «Широкий спектр применения меди в разных отраслях, начиная со строительства и заканчивая электроникой и транспортным машиностроением, делает металл оперативным индикатором динамики мировой экономики», — сообщила руководитель исследований проблем будущих поколений, Julius Baer Карстен Менке.

За пять лет медь подешевела на 15%. Текущий год рынок начал заметным ростом, однако пессимизм в отношении экономики обвалил цены к минимальным уровням года. Причиной негатива стали торговые трения, слабость макростатистики, вялый спрос и рост запасов, рассказали в Morgan Stanley.

Тем не менее аналитики ожидают роста цен на медь в 2020 году. Консенсус Refinitiv предполагает, что в среднем они поднимутся на 12,2% по сравнению с текущими уровнями. Это самый большой ожидаемый прирост среди семи металлов, анализируемых в данной статье. Эксперты Morgan Stanley полагают, что в следующем году снижение спроса компенсируют перебои в поставках.

Алюминий: Китай генерирует большой (и стабильный!) спрос

Алюминий — очень легкий, но при этом прочный металл, который не подвержен коррозии, нетоксичен и долговечен. Ему можно придать практически любую желаемую форму. Этим объясняется высокая популярность металла в различных областях экономики.

Самое активное применение алюминий находит в транспортной и строительной промышленности. На транспортную сферу приходится наибольшая часть мирового потребления алюминия — 27%, в строительстве используется 25% всего производимого в мире алюминия. Из алюминия также производится фольга и различная упаковка. На долю этой сферы приходится 16%.

По объемам производства алюминий уступает лишь сектору стали. По данным Международного института алюминия (IAI), в 2018 году мировое производство металла составило 64,3 млн тонн. Из них на долю Китая приходится 36,5 млн тонн. Это намного больше, чем в других регионах мира. В странах Персидского залива производство алюминия за 2018 год составило 5,3 млн тонн, а в Азии (за исключением Китая) — 4,4 млн тонн.

Крупнейшим производителем алюминия в России является «Русал». По информации компании, ее доля в мировом производстве металла составляет 5,8%. В 2018 году «Русал» выпустил 3,75 млн тонн алюминия.

Цены на алюминий выросли на 6,4% за последние пять лет, однако в последние 12 месяцев они в основном снижались. За год рынок потерял 16%, отразив падение спроса в автомобильном и промышленном секторах. Снижению цен также способствовали опасения в отношении перспектив экономики. В июне это подтолкнуло котировки алюминия к уровням ниже $1800 за тонну.

Консенсус-прогноз Refinitiv полагает, что на данный момент алюминий недооценен. По мнению профильных аналитиков, в 2020 году алюминий подорожает на 11,6%, до $1834,3 за тонну. Это второй по величине потенциал роста среди всех семи металлов.

А можно все то же самое, только коротко?

На рынке металлов нет пузыря. Палладий и золото подорожали слишком сильно и могут подешеветь — но резкого обвала не будет. От других металлов аналитики ждут роста. Самые перспективные — медь и алюминий. Им поможет высокий спрос со стороны Китая, а также широкий спектр применения.

Биржевой фонд, вкладывающий средства участников в акции по определенному принципу: например, в индекс, отрасль или регион. Помимо акций в состав фонда могут входить и другие инструменты: бонды, товары и пр.

Экономическое явление, вызванное активной торговлей переоценёнными акциями IT компаний и стартапов.

В период с 1995 по 2000 индекс NASDAQ вырос на 400%, а в 2002 году упал на 78% и потерял $5 триллионов капитализации. Из-за обвала началась волна банкротств.

Термин «дотком» происходит от коммерческого домена верхнего уровня – .com.

Финансовый инстурмент, используемый для привлечения капитала. Основные типы ценных бумаг: акции (предоставляет владельцу право собственности), облигации (долговая ценная бумага) и их производные.

Металлы и неметаллы — урок. Химия, 8–9 класс.

Простые вещества по их свойствам делят на металлы и неметаллы.

Металлы имеют немолекулярное строение и сходные физические свойства. Все металлы (кроме ртути) при обычных условиях представляют собой твёрдые вещества. Их легко узнать по характерному металлическому блеску. Металлы хорошо проводят тепло и электрический ток.

Ртуть

Алюминий

При ударе металлы не разрушаются, а меняют свою форму, т. е. им характерна пластичность. Металлы можно ковать, прокатывать в листы, вытягивать в проволоку.

Неметаллы не имеют общих физических свойств и не похожи на металлы.  У них отсутствует металлический блеск. У большинства неметаллов низкие электропроводность и теплопроводность.

Большинство неметаллов имеет молекулярное строение. Такие вещества при обычных условиях являются газами (водород, кислород, азот, озон, фтор, хлор, инертные газы), жидкостями (бром) или хрупкими легкоплавкими твёрдыми веществами (сера, иод, белый фосфор).

Хлор

Бром

Сера

Некоторые неметаллы имеют немолекулярное строение, например, красный фосфор, кремний, алмаз и графит. Такие вещества твёрдые, тугоплавкие, нелетучие.

Красный фосфор

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы. Химические элементы металлы, образующие простые вещества с металлическими свойствами, располагаются в периодической таблице слева ниже диагонали «водород — бор — кремний — мышьяк — теллур — астат — № \(118\)». Вверху справа располагаются химические элементы неметаллы, которые образуют простые вещества с неметаллическими свойствами.

Элементов металлов больше, чем элементов неметаллов. Значит, и простых веществ с металлическими свойствами существует больше, чем с неметаллическими.

металла | Определение, характеристики, типы и факты

Металл , любой из класса веществ, характеризующихся высокой электрической и теплопроводностью, а также пластичностью, пластичностью и высокой отражательной способностью света.

Британская викторина

Металлы: факт или вымысел?

Железо — самый распространенный металл в земной коре? Калий — твердый металл? Откройте эту сокровищницу викторины, наполненной серебром, платиной и другими металлами.

Примерно три четверти всех известных химических элементов — металлы. Наиболее распространенными разновидностями в земной коре являются алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний. Подавляющее большинство металлов содержится в рудах (минеральных веществах), но некоторые из них, такие как медь, золото, платина и серебро, часто встречаются в свободном состоянии, поскольку они не вступают в реакцию с другими элементами.

Металлы обычно представляют собой твердые кристаллические вещества. В большинстве случаев они имеют относительно простую кристаллическую структуру, отличающуюся плотной упаковкой атомов и высокой степенью симметрии.Обычно атомы металлов содержат менее половины полного набора электронов в своей внешней оболочке. Из-за этой характеристики металлы не склонны образовывать соединения друг с другом. Однако они легче соединяются с неметаллами (например, кислородом и серой), которые обычно имеют более половины максимального количества валентных электронов. Металлы сильно различаются по своей химической активности. Наиболее реакционноспособными являются литий, калий и радий, тогда как низкоактивными являются золото, серебро, палладий и платина.

Высокая электрическая и теплопроводность простых металлов (т.е. непереходных металлов периодической таблицы) лучше всего объясняется с помощью теории свободных электронов. Согласно этой концепции, отдельные атомы в таких металлах потеряли свои валентные электроны в твердом теле, и эти свободные электроны, которые вызывают проводимость, перемещаются как группа по всему твердому телу. В случае более сложных металлов (то есть переходных элементов) проводимость лучше объясняется зонной теорией, которая учитывает не только наличие свободных электронов, но и их взаимодействие с так называемыми электронами d .

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Механические свойства металлов, такие как твердость, способность противостоять повторяющимся нагрузкам (усталостная прочность), пластичность и пластичность, часто связывают с дефектами или несовершенствами их кристаллической структуры. Например, отсутствие слоя атомов в его плотноупакованной структуре позволяет металлу пластически деформироваться и предотвращает его хрупкость.

Части Периодической таблицы

Когда элементы объединяются, чтобы сформировать соединения, есть два основных типа
соединение, которое может возникнуть. Ионные связи образуются, когда есть
перенос электронов от одного вида к другому, производя
заряженные ионы, которые очень сильно притягиваются друг к другу электростатическим
взаимодействия и ковалентных связей , которые возникают, когда атомы
делятся электронами для производства нейтральных молекул. В целом
металл и неметаллы объединяются с образованием ионных соединений , а
неметаллы соединяются с другими неметаллами с образованием ковалентных соединений
(молекулы).

Поскольку металлы в периодической таблице расположены левее, они
имеют низкую энергию ионизации
и низкое сродство к электрону,
поэтому они относительно легко теряют электроны и с трудом их получают.
Они также имеют относительно мало валентных электронов и могут образовывать ионы (и
тем самым удовлетворять правилу октетов) легче, теряя свою валентность
электронов с образованием положительно заряженных катионов .

• Металлы основной группы обычно образуют такие же заряды, как и
  номер их группы: то есть металлы группы 1А, такие как
  натрий и калий образуют заряд +1, металлы группы 2А, такие как
  магний и кальций образуют 2+ зарядов, а металлы группы 3A, такие как
  в виде алюминия образуют 3+ заряда.
• Металлы, следующие за переходными металлами (в сторону
  нижняя часть групп 4A и 5A) могут потерять либо их крайние s
  и p электронов, образующих заряды, идентичные их
  номер группы, или они могут потерять только p электронов, пока
  сохраняя свои два s электронов, образуя заряды, которые являются
  номер группы минус два. Другими словами, олово и свинец в Группе
  4A может образовывать заряды 4+ или 2+, а висмут в группе 5A может образовывать заряды 4+ или 2+.
  формируют заряд 5+ или 3+.
• Переходные металлы обычно способны образовывать 2+ заряда.
  теряя валентность s электронов, но также могут терять
  электроны со своих орбиталей d , чтобы сформировать другие заряды.
  Большинство переходных металлов могут образовывать более одного возможного заряда.
  в ионных соединениях.

Неметаллы находятся правее в таблице Менделеева и имеют
высокие энергии ионизации и
высокое сродство к электрону, поэтому
они относительно легко получают электроны и с трудом теряют их.
У них также есть большее количество валентных электронов, и они уже
близко к полному октету из восьми электронов. Неметаллы
набирать электроны, пока они не будут иметь такое же количество электронов, как
ближайший благородный газ (группа 8А), образующий отрицательно заряженные анионы
которые имеют заряды, равные номеру группы минус восемь. Это,
неметаллы группы 7A образуют заряды 1, неметаллы группы 6A образуют 2-
заряды, а металлы группы 5А образуют 3- заряды.Группа 8А
элементы уже имеют восемь электронов в их валентных оболочках и имеют
малая тенденция к получению или потере электронов, и
образуют ионные или молекулярные соединения.

Ионные соединения удерживаются вместе в регулярном массиве, называемом кристаллом .
решетка силами притяжения между противоположно заряженными
катионы и анионы. Эти силы притяжения очень сильны, и
поэтому большинство ионных соединений имеют очень высокие температуры плавления.(Для
Например, хлорид натрия, NaCl, плавится при 80 ° С, а оксид алюминия,
Al ₂ O ₃ , плавится при 2054 ° C.) Ионные соединения:
обычно твердые, жесткие и хрупкие. Ионные соединения не проводят
электричество, потому что ионы не могут двигаться в твердой фазе,
но ионные соединения могут проводить электричество, когда они растворяются в
вода.

Когда неметаллы объединяются с другими неметаллами, они имеют тенденцию делиться
электроны в ковалентных связях вместо образования ионов, что приводит к
образование нейтральных молекул.(Имейте в виду, что поскольку водород
также неметалл, сочетание водорода с другим неметаллом
также будет образовывать ковалентную связь.) Молекулярные соединения могут быть
газы, жидкости или твердые вещества с низкой температурой плавления и включают широкий спектр
веществ. (См.
Галерея молекул для
примеры.)

Когда металлы соединяются друг с другом, обычно описывается соединение.
как металлическое соединение (как вы уже догадались).В этом
модели, каждый атом металла отдает один или несколько своих валентных электронов
создать море электронов , которое окружает все атомы, удерживая
вещества вместе за счет притяжения между катионами металлов и
отрицательно заряженные электроны. Поскольку электроны в электроне
море может свободно перемещаться, металлы очень легко проводят электричество, в отличие от
молекулы, где электроны более локализованы. Атомы металлов могут
проходят друг мимо друга легче, чем в ионных соединениях (которые
удерживаются в фиксированных положениях притяжениями между катионами и
анионы), позволяя металлу раскалывать листы или втягивать
провод.Различные металлы можно легко комбинировать, чтобы получить .
сплавы , физические свойства которых могут сильно отличаться от их
составляющие металлы. Сталь представляет собой сплав железа и углерода,
которое намного тверже самого железа; хром, ванадий, никель и
другие металлы также часто добавляют в железо для производства сталей различных
типы. Латунь — это сплав меди и цинка, который используется
в сантехнике, электрических деталях и музыкальных инструментах.
Бронза — это сплав меди и олова, который намного тверже, чем
медь; когда бронза была обнаружена древними цивилизациями, она ознаменовала
значительный шаг вперед от использования менее прочных каменных орудий.

Что делает металлы такими замечательными?

Все, что блестит

Металлы, такие как медь, платина, серебро и золото, блестят и блестят при полировке.У этой характеристики есть название: блеск. Блеск — это минералогический термин, используемый для описания того, как свет взаимодействует с поверхностью. Это также подразумевает сияние, блеск или блеск. Вы могли заметить, что соединения, содержащие переходные металлы (в которых металл ионизирован и, таким образом, ведет себя как ионное твердое вещество), ярко окрашены; ярко-синий CuSO ₄ ^{, темно-фиолетовый KMnO ₄ или ярко-зеленый Cr ₂ O ₃ . Цвет переходных металлов возникает в результате электронных переходов между орбиталями d-уровня.Свет, попадающий на соединение, вызывает возбуждение электронов, в результате чего электроны переходят в более высокие энергетические состояния. Когда электроны расслабляются, высвобождаемые фотоны имеют длину волны в видимой части электромагнитного спектра. Например, соединения, содержащие ванадий, могут быть пурпурными (+2), зеленоватыми (+3), голубоватыми (+4) и желтоватыми (+5) в зависимости от конкретной степени окисления ванадия. (Имя Ванадия происходит от «Ванадис», одного из имен скандинавской богини красоты, в честь ярко окрашенных соединений элемента.)}

В неионизированных металлах молекулярные орбитали непрерывно движутся по поверхности металла. Эта текучесть металлических электронов означает, что молекулярные орбитали имеют переменные небольшие промежутки, которые постоянно излучают свет в диапазоне длин волн, придавая им белый блеск. Медь выглядит красной, потому что она преимущественно поглощает свет в синем конце спектра и излучает его в красном. Дополнительные релятивистские эффекты делают золото желтым.

Серебро — самый светоотражающий элемент.Тонкий слой на стекле (в сочетании с защитным покрытием для предотвращения потускнения) используется для изготовления всех типов зеркал, от недорогих ручных зеркал до высокоточных зеркал космических телескопов.

Точно так же магнетизм возникает из-за движения электронов в материале. Металлы железо, кобальт и никель (все магнитные) имеют неспаренные электроны, которые могут быть ориентированы так, что они вращаются в соответствии друг с другом, образуя диполь, который создает магнитное поведение. Редкоземельные металлы обладают еще более магнитными свойствами, поскольку они могут иметь до 14 f-орбитальных электронов (в отличие от 10 d-орбитальных электронов переходных металлов).Некоторые даже расширяются в присутствии магнитного поля, образуя основу для электронных динамиков и зуммеров.

Металлы реагируют

То, что металлы действительно гибкие, не означает, что они не реагируют. Элементы в левой части таблицы Менделеева предпочитают отдавать свои электроны с образованием ионных соединений. Чистый литий, натрий, калий и другие металлы группы 1 настолько реактивны, что хранятся вдали от воздуха или воды. Но их ионы составляют большую часть электролитов, необходимых нашим нервам для передачи электрических сигналов.

Алюминий также является реактивным, хотя и менее агрессивным, чем элементы группы 1. Но он окисляется так быстро, что не был известен как элемент с 500 г. до н.э. до начала 1800-х годов, хотя это самый распространенный металлический элемент в земной коре. Как только был обнаружен легкий, прочный и легко поддающийся легированию металл, он буквально стал цениться выше, чем платина! Наполеон III подавал государственные обеды с алюминиевыми тарелками и столовыми приборами. Он также использовался в качестве украшений и украшал монумент Вашингтона.Разработка в 1886 году основанной на электролизе процедуры американским химиком и изобретателем Чарльзом Мартином Холлом и французским ученым Полем Эру (работающим независимо), наконец, упростила получение алюминия, тем самым обесценив его.

Нет сомнений в том, что металлы прекрасны. Узнайте больше на сайте Национальной недели химии.

Появление и свойства металлов

Появление металлов

Большинство чистых металлов либо слишком мягкие, хрупкие или химически реактивные для практического использования, а чистые металлы редко встречаются в природе.

Цели обучения

Опишите характеристики металлических сплавов и естественное происхождение самородных металлов.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Очень немногие металлы могут противостоять естественным процессам выветривания, таким как окисление, поэтому обычно только менее химически активные металлы, такие как золото и платина, встречаются в качестве самородных металлов.
• Самородные металлы были единственным источником доступа к металлу доисторического человека, поскольку считается, что плавка была открыта около 6500 г. до н.э.
• Сочетание металлов в различных соотношениях в виде сплавов изменяет свойства чистых металлов для получения желаемых характеристик.
• Обычно цель изготовления сплавов — сделать их менее хрупкими, твердыми, устойчивыми к коррозии или иметь более желаемый цвет и блеск.
• Металлы часто извлекаются из Земли путем добычи полезных ископаемых, в результате чего получаются руды, являющиеся относительно богатыми источниками необходимых элементов.

Ключевые термины

• горное дело : деятельность по удалению твердых ценностей из земли.
• сплав : металл, который представляет собой комбинацию двух или более элементов, по крайней мере, один из которых является металлом.
• самородный металл : Любой металл в металлической форме, в чистом виде или в виде сплава.

Самородные металлы

Самородный металл — это любой металл, встречающийся в природе в металлической форме, в чистом виде или в виде сплава. Металлы, которые можно найти в виде природных отложений по отдельности и / или в сплавах, включают сурьму, мышьяк, висмут, кадмий, хром, кобальт, индий, железо, никель, селен, тантал, теллур, олово, титан и цинк.

В природе также встречаются две группы металлов: группа золота и группа платины.

• Золотая группа состоит из золота, меди, свинца, алюминия, ртути и серебра.
• Платиновая группа состоит из платины, иридия, осмия, палладия, родия и рутения.

Самородный металл : Самородное золото, частично внедренное в кварцевую породу.

В природе в больших количествах встречаются только золото, серебро, медь и платиновые металлы.В геологических масштабах времени очень немногие металлы могут противостоять естественным процессам выветривания, таким как окисление. Вот почему в качестве самородных металлов встречаются только менее реактивные металлы, такие как золото и платина. Другие обычно встречаются как изолированные карманы, где естественный химический процесс восстанавливает обычное соединение или руду металла. В результате остается чистый металл в виде мелких хлопьев или включений.

Самородные металлы были единственным средством доступа к металлу доисторического человека. Считается, что процесс извлечения металлов из руд (так называемая плавка) был открыт около 6500 г. до н.э.Однако эти металлы можно было найти только в относительно небольших количествах, поэтому их нельзя было широко использовать. Таким образом, хотя медь и железо были известны задолго до медного и железного веков, они не окажут большого влияния на человечество, пока не появится технология плавления их из руд и, следовательно, их массового производства.

Сплавы

Сплав — это смесь двух или более элементов в твердом растворе, в котором основным компонентом является металл. Большинство чистых металлов слишком мягкие, хрупкие или химически активные для практического использования.Комбинирование металлов в различных соотношениях в качестве сплавов изменяет свойства чистых металлов для получения желаемых характеристик. Обычно цель изготовления сплавов — сделать металлы менее хрупкими, твердыми или более устойчивыми к коррозии или улучшить их цвет или блеск.

Из всех металлических сплавов, используемых сегодня, сплавы железа (сталь, нержавеющая сталь, чугун, инструментальная сталь и легированная сталь) составляют самую большую долю как по количеству, так и по коммерческой стоимости. Железо, легированное углеродом в различных пропорциях, дает стали с низким, средним и высоким содержанием углерода; повышенный уровень углерода снижает пластичность и вязкость.Добавление кремния дает чугуны, а добавление хрома, никеля и молибдена к углеродистым сталям (более 10%) дает нержавеющие стали.

Другими значительными металлическими сплавами являются сплавы алюминия, титана, меди и магния. Медные сплавы были известны с доисторических времен — бронза дала название бронзовому веку — и сегодня они находят множество применений, особенно в электропроводке. Сплавы трех других металлов были разработаны позже; из-за своей химической активности они требуют процессов электролитической экстракции.Сплавы алюминия, титана и магния ценятся за их высокое отношение прочности к весу, а магний также может обеспечивать электромагнитное экранирование. Эти материалы идеальны для ситуаций, когда высокое отношение прочности к весу более важно, чем стоимость материала, например, в аэрокосмической и автомобильной промышленности. Сплавы, специально разработанные для высокоточных применений, таких как реактивные двигатели, могут содержать более десяти элементов.

Руды

Металлы часто добываются на Земле путем горных работ, в результате чего получаются руды, которые являются относительно богатыми источниками необходимых элементов.Руды локализуются поисковыми методами с последующей разведкой и изучением месторождений. Источники полезных ископаемых обычно делятся на открытые рудники, которые разрабатываются путем выемки грунта с использованием тяжелого оборудования, и подземные рудники.

Горнодобывающая промышленность : Чукикамата, Чили, является участком самого большого диаметра и вторым по глубине открытым медным рудником в мире.

После добычи руды металлы должны быть извлечены, обычно путем химического или электролитического восстановления.Пирометаллургия использует высокие температуры для преобразования руды в сырые металлы, а гидрометаллургия использует водную химию для той же цели. Используемые методы зависят от металла и его загрязнителей.

Когда металлическая руда представляет собой ионное соединение этого металла и неметалла, руда обычно должна плавиться (или нагреваться с восстановителем) для извлечения чистого металла. Многие обычные металлы, такие как железо, плавятся с использованием углерода в качестве восстановителя. Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют коммерчески практичного восстановителя и вместо этого извлекаются с помощью электролиза.Сульфидные руды не восстанавливаются непосредственно до металла, а обжигаются на воздухе, чтобы преобразовать их в оксиды.

Общие свойства металлов

Металл может относиться к элементу, соединению или сплаву, который является хорошим проводником как электричества, так и тепла.

Цели обучения

Напомним общие свойства металлических элементов.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Электропроводность и теплопроводность металлов обусловлены тем, что их внешние электроны делокализованы.
• Металлы можно рассматривать как совокупность атомов, погруженных в море электронов, которые очень подвижны.
• Металлы обычно склонны к образованию катионов из-за потери электронов, реагируя с кислородом воздуха с образованием оксидов в различных временных масштабах: например, железо ржавеет годами, а калий сгорает за секунды.
• Металлы, как правило, податливы и пластичны, деформируются под действием напряжения без скалывания, а также блестящие и блестящие.

Ключевые термины

• металл : Любой из ряда химических элементов в периодической таблице, которые образуют металлическую связь с другими атомами металлов; обычно блестящие, несколько податливые и твердые, часто проводящие тепло и электричество
• проводящий : Способен проводить электрический ток или тепло.
• пластичный : Может быть растянут или растянут в тонкую проволоку под действием механической силы без разрушения.

Металл может относиться к элементу, соединению или сплаву, который является хорошим проводником как электричества, так и тепла. Примеры металлов включают золото, натрий, медь, железо и многие другие элементы. Металлы обычно податливы, пластичны и блестят.

Плотность металлов

Металлы обычно состоят из плотно упакованных атомов, что означает, что атомы расположены как плотно упакованные сферы.В металле атомы легко теряют электроны с образованием положительных ионов (катионов). Эти ионы окружены делокализованными электронами, которые ответственны за проводимость. Образовавшееся твердое тело удерживается вместе за счет электростатических взаимодействий между ионами и электронным облаком, которые называются металлическими связями.

Металлы блестящие и блестящие, с высокой плотностью. У них очень высокие температуры плавления и кипения, потому что металлические связи очень сильны, поэтому атомы не хотят распадаться на жидкость или газ.

Металлический натрий : Металлический натрий достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать пластиковым ножом.

Электропроводность металлов

Металлы в целом являются проводящими, с высокой электропроводностью и высокой теплопроводностью. Обычно они податливы и пластичны, деформируются под действием напряжения без сколов. Например, при ударе молотка по металлу металл «вдавливается», а не раскалывается на куски.

Электро- и теплопроводность металлов обусловлена ​​тем, что их внешние электроны делокализованы.Это означает, что электроны не привязаны к какому-либо одному атому, а могут свободно перемещаться по металлу. Металлы можно рассматривать как совокупность атомов, погруженных в море электронов, которые очень подвижны. Это очень способствует проводимости металла.

Море электронов : «Море электронов» может свободно течь вокруг кристалла положительных ионов металлов.

Металлы обычно склонны к образованию катионов за счет потери электронов. Примером может служить реакция с кислородом воздуха с образованием оксидов в различных временных масштабах (железо ржавеет годами, а калий горит за секунды).Переходные металлы (такие как железо, медь, цинк и никель) окисляются медленнее, потому что они образуют пассивирующий оксидный слой, который защищает внутреннюю часть. Другие, такие как палладий, платина и золото, вообще не вступают в реакцию с атмосферой. Некоторые металлы образуют на своей поверхности барьерный слой оксида, через который не могут проникнуть другие молекулы кислорода. В результате они сохраняют свой блестящий вид и хорошую проводимость в течение многих десятилетий (как алюминий, магний, некоторые стали и титан).

Периодические тенденции в свойствах металлов

Металлические свойства имеют тенденцию уменьшаться в течение периода и увеличиваться в периодической группе.

Цели обучения

Опишите соединение металлических элементов.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Названия групп в периодической таблице дают представление о металлических свойствах элементов.
• Металлические элементы находятся в левой части таблицы Менделеева.
• Простая концепция металлов описывает их как решетку положительных ионов, погруженных в море электронов.

Ключевые термины

• электроотрицательный : имеет тенденцию притягивать электроны для образования химической связи.
• семейство : также известная как группа, столбец элементов в периодической таблице, которые имеют одинаковую реакционную способность из-за их аналогичной электронной конфигурации валентной оболочки

Напомним, что в периодической таблице каждая строка называется периодом. Строки выровнены таким образом, что элементы в каждом вертикальном столбце имеют определенные характеристики.Каждый из столбцов периодической таблицы называется группой. Химики давно сочли удобным называть элементы различных групп, а в некоторых случаях и промежутков групп, именами, приведенными в таблице. Имейте в виду, что названия групп могут дать подсказку о металлических свойствах элементов.

Тенденции в периодической таблице : Семейства периодической таблицы часто группируются по металлическим свойствам.

Когда два элемента соединены химической связью, элемент, который сильнее притягивает общие электроны, имеет большую электроотрицательность.Элементы с низкой электроотрицательностью, как правило, обладают более металлическими свойствами. Таким образом, металлические свойства элементов имеют тенденцию уменьшаться с течением времени и увеличиваться по группе. Тот факт, что металлические элементы находятся в левой части таблицы Менделеева, дает важный ключ к пониманию того, как они соединяются вместе, образуя твердые тела. Все эти элементы обладают низкой электроотрицательностью и легко образуют положительные ионы.

Металлы имеют тенденцию образовывать положительные ионы и отталкиваться друг от друга, так как же атомы металлов остаются связанными в твердом теле? Самая простая концепция металлов — это решетка положительных ионов, погруженных в «море электронов», которые могут свободно перемещаться по твердому телу.Фактически, электроположительная природа металлических атомов позволяет их валентным электронам существовать как подвижная жидкость. Это приводит к их высокой электропроводности. Поскольку каждый ион окружен электронной жидкостью во всех направлениях, связь не имеет направленных свойств; этим объясняется высокая пластичность и пластичность металлов.

7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Металлы
   1. Физические свойства металлов
   2. Химические свойства металлов
2. Неметаллы
   1. Физические свойства неметаллов
   2. Химические свойства неметаллов
3. Металлоиды
4. Тенденции изменения металлических и неметаллических свойств
5. Атрибуция

Цели обучения

• Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

Металлы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкой энергией ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

• Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
• Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
• Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле.
• Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Например, 100 г серебра можно протянуть в тонкую проволоку длиной около 200 метров.
• Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
• Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
• Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
• Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, тогда как литий имеет самую низкую плотность.
• Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть — самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы — это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом. {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

\ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

\ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

\ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

\ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водн.) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (водн.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

Неметаллы

Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

Физические свойства неметаллов

• Физическое состояние : Большинство неметаллов существует при комнатной температуре в двух из трех состояний вещества: газах (кислород) и твердых телах (углерод). При комнатной температуре в жидком виде существует только бром.
• Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или измельчить в листы.
• Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
• Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет.
• Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на , как правило, на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
• Семь неметаллов существуют в стандартных условиях как двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

Химические свойства неметаллов

Неметаллы имеют тенденцию приобретать электроны или делиться ими с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно , достигая электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами :

\ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:

\ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

Как вы знаете, газированная вода имеет слабокислый характер (угольная кислота).

Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

\ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

Металлоиды

Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( — хрупким, — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента этой группы может колебаться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

Тенденции в металлическом и неметаллическом характере

Металлический характер является наиболее сильным для элементов в самой левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению при движении вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер увеличивается сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами.

Авторы и авторство

элементов и периодическая таблица: металлы

Мы хотели дать вам большой обзор металлов , прежде чем мы перейдем к более подробному рассмотрению конкретных семейств.Почти 75% всех элементов относятся к металлам. Не все они похожи на серебро (Ag), золото (Au) или платину (Pt). Это очень крутые и блестящие. Есть и другие металлы, такие как калий (K) и иридий (Ir), о которых вы, возможно, не сразу думаете.

Сколько существует видов металлов? Очень много. Даже не пытайтесь запомнить их все. Просто запомните те, которые вам могут понадобиться в классе. Вот краткий список: актинидные металлы, лантаноиды, щелочные металлы, щелочноземельные металлы, редкие металлы, редкоземельные металлы и переходные металлы.Помните, это простой список. К счастью для вас, периодическая таблица Менделеева отлично подходит для организации элементов , и вы найдете каждую из этих групп в определенных областях периодической таблицы.

Какие характеристики металлов? У нас есть четыре характеристики, которые помогут вам определить, является ли элемент металлом:

1. Проводимость : Металлы хорошо проводят электричество. Серебро (Ag) и медь (Cu) являются одними из самых эффективных металлов и часто используются в электронике.

2. Реакционная способность : Металлы очень реакционноспособны, некоторые в большей степени, чем другие, но большинство довольно легко образуют соединения с другими элементами. Натрий (Na) и калий (K) — одни из самых реактивных металлов. Металл, такой как железо (Fe), образует оксид железа (Fe ₂ O ₃ ), который вы знаете как ржавчину.

3. Химический : Здесь все становится немного сложнее. Металлы обычно образуют положительные ионы, когда соединения растворяются в растворе. Кроме того, их оксиды металлов образуют гидроксиды (основания) (OH ^— ), а не кислоты, когда они находятся в растворе.Подумайте об этом примере: когда хлорид натрия (NaCl) растворяется в воде (H ₂ O), он распадается на ионы натрия (Na +) и хлора (Cl ^— ). Вы видите, что натрий является положительным ионом? Натрий — это металл. То же самое и с другими металлами. Хлор калия (KCl) действует точно так же. Когда он растворен, ион калия (K ⁺ ) является положительным ионом.

4. Сплавы : Металлы легко комбинируются. Смеси многих металлических элементов называются сплавами.Примеры сплавов — сталь и бронза.

Нация науки: металлическая пена (видео США-NSF)

Полезные справочные ссылки

Британская энциклопедия: Металлы
Википедия: Металлы
Encyclopedia.com: Металлы

металлоконструкций

Точки плавления и кипения

Металлы имеют тенденцию к высоким температурам плавления и кипения из-за прочности металлической связи.Прочность связи варьируется от металла к металлу и зависит от числа электронов, которые каждый атом делокализует в море электронов, и от упаковки.

Металлы группы 1, такие как натрий и калий, имеют относительно низкие температуры плавления и кипения, главным образом потому, что у каждого атома есть только один электрон, вносящий вклад в связь — но есть и другие проблемы:

• Элементы группы 1 также неэффективно упакованы (с 8 координатами), поэтому они не образуют столько связей, сколько большинство металлов.

• У них относительно большие атомы (это означает, что ядра находятся на некотором расстоянии от делокализованных электронов), что также ослабляет связь.

Электропроводность

Металлы проводят электричество. Делокализованные электроны могут свободно перемещаться по структуре в трех измерениях. Они могут пересекать границы зерен. Даже если узор может быть нарушен на границе, пока атомы соприкасаются друг с другом, металлическая связь все еще присутствует.

Жидкие металлы также проводят электричество, показывая, что, хотя атомы металла могут свободно перемещаться, делокализация остается в силе до тех пор, пока металл не закипит.

Теплопроводность

Металлы — хорошие проводники тепла. Тепловая энергия улавливается электронами в качестве дополнительной кинетической энергии (это заставляет их двигаться быстрее). Энергия передается по всему остальному металлу движущимися электронами.

Прочность и удобоукладываемость

Ковкость и пластичность

Металлы описываются как ковкий (можно раскалывать на листы) и пластичный (можно вытягивать на проволоку).Это происходит из-за способности атомов перемещаться друг по другу в новые позиции без разрыва металлической связи.

Если приложить небольшое напряжение к металлу, слои атомов начнут катиться друг по другу. Если напряжение снова будет снято, они вернутся в исходное положение. В этих обстоятельствах металл считается эластичным по шкале .

Если приложить большее напряжение, атомы перекатываются друг на друга в новое положение, и металл навсегда изменяется.

Твердость металлов

Этому перекатыванию слоев атомов друг на друга препятствуют границы зерен, потому что ряды атомов не выстраиваются должным образом. Отсюда следует, что чем больше имеется границ зерен (чем меньше отдельные кристаллические зерна), тем тверже становится металл.

В противоположность этому, поскольку границы зерен — это области, где атомы не находятся в таком хорошем контакте друг с другом, металлы имеют тенденцию к разрушению на границах зерен.