Самый легкоплавкий металл алюминий магний литий цезий: Самый легкоплавкий металл: А.алюминий Б.литий В.Магний Г.цезий

Ртутьцезий

Пользователи также искали:

галлий,

жидкие элементы таблицы менделеева при комнатной температуре,

жидкий металл для ноутбука,

жидкий металл на крышку процессора,

металл,

ртутью,

жидкий,

ртуть,

цезия,

цезий,

ртуть цезия,

галлий,

не только,

ртуть цезий,

цезием,

ртути,

жидкий металл для ноутбука,

жидкий металл виды,

ртутный,

галлий токсичность,

только,

цезию,

называется,

алюминий,

виды,

ноутбука,

жидкие,

элементы,

таблицы,

менделеева,

комнатной,

температуре,

крышку,

процессора,

Страница не найдена — Саянский медицинский колледж

Я, субъект персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 152 «О персональных данных» предоставляю ОГБПОУ «Саянский медицинский колледж» (далее — Оператор), расположенному по адресу Иркутская обл., г.Саянск, м/он Южный, 120, согласие на обработку персональных данных, указанных мной в форме веб-чата, обратной связи на сайте в сети «Интернет», владельцем которого является Оператор.

1. Состав предоставляемых мной персональных данных является следующим: Имя, адрес электронной почты.
2. Целями обработки моих персональных данных являются: обеспечение обмена короткими текстовыми сообщениями в режиме онлайн-диалога или обмена текстовыми сообщениями через электронную почту.
3. Согласие предоставляется на совершение следующих действий (операций) с указанными в настоящем согласии персональными данными: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу (предоставление, доступ), блокирование, удаление, уничтожение, осуществляемых как с использованием средств автоматизации (автоматизированная обработка), так и без использования таких средств (неавтоматизированная обработка).
4. Я понимаю и соглашаюсь с тем, что предоставление Оператору какой-либо информации о себе, не являющейся контактной и не относящейся к целям настоящего согласия, а равно предоставление информации, относящейся к государственной, банковской и/или коммерческой тайне, информации о расовой и/или национальной принадлежности, политических взглядах, религиозных или философских убеждениях, состоянии здоровья, интимной жизни запрещено.
5. В случае принятия мной решения о предоставлении Оператору какой-либо информации (каких-либо данных), я обязуюсь предоставлять исключительно достоверную и актуальную информацию и не вправе вводить Оператора в заблуждение в отношении своей личности, сообщать ложную или недостоверную информацию о себе.
6. Я понимаю и соглашаюсь с тем, что Оператор не проверяет достоверность персональных данных, предоставляемых мной, и не имеет возможности оценивать мою дееспособность и исходит из того, что я предоставляю достоверные персональные данные и поддерживаю такие данные в актуальном состоянии.
7. Согласие действует по достижении целей обработки или в случае утраты необходимости в достижении этих целей, если иное не предусмотрено федеральным законом.
8. Согласие может быть отозвано мною в любое время на основании моего письменного заявления.

Самые интересные металлы / Хабр

Кто не слушает металл — тому бог ума не дал!

— Народное творчество

Привет, %username%.

gjf снова на связи. Сегодня буду совсем краток, потому что через шесть часов вставать и ехать.

А рассказать я сегодня хочу о металле. Но не о том, который музыка, — о том мы можем поговорить как-нибудь за кружечкой пива, а не на Хабре. И даже не о металле — а о металлах! И рассказать я хочу о тех металлах, которые меня в жизни так или иначе поразили своими свойствами.

Поскольку все участники хит-парада отличаются какими-то своими суперспособностями, то мест и победителей не будет. Будет — металлическая десятка! Так что порядковый номер ничего не означает.

Поехали.

1. Ртуть

Ртуть — самый жидкий металл: температура её плавления составляет -39 °C. О том, что она токсична — и даже очень — я уже писал, а потому повторяться не буду.

С древних времён на ртуть разве что не молились — ещё бы, «жидкое серебро»! Алхимики считали, что именно во ртути где-то прячется знаменитый философский камень, например Джабир ибн Хайян считал, что раз ртуть — это жидкий металл, то она — «абсолютна»: она свободна от любых примесей, присущих твёрдым металлам. Сера — другой предмет восхищения Хайяна — элемент огня, он способен давать чистое «абсолютное» пламя, а потому все остальные металлы (а поскольку это был VIII век — их было негусто: семь) образованы из ртути и серы.

Что в VIII веке, что сейчас — если смешать ртуть и серу, то получится чёрный сульфид ртути (и это, кстати, один из способов дезактивации пролитой ртути) — но уж никак не металл. Эту досадную неудачу Хайян объяснял тем, что все тупые не хватает некоего «созревателя», который из чёрной ерунды приведёт к получению металла. И конечно все бросились искать «созреватель», чтобы получить золото. История поиска философского камня официально объявлена открытой.

%username%, ты вот сейчас смеёшься над алхимиками — но ведь они-таки добились своего! В 1947 году американскими физиками при бета-распаде изотопа Hg-197 получен единственный устойчивый изотоп золота Au-197. Из 100 мг ртути добыли целых 35 мкг золота — и они сейчас красуются в Чикагском музее науки и промышленности. Так что алхимики были правы — ведь можно! Только, блин, дорого…

Кстати, единственным алхимиком, который не верил в возможность получения золота из других металлов был Абу Али Хусейн ибн Абдуллах ибн аль-Хасан ибн Али ибн Сина — а для тёмных неверных — просто Авиценна.

Между прочим, со ртутью по своему виду очень соперничает другой металл — галлий. Его температура плавления 29 °C, в школе мне показывали эффектный фокус: на руку кладётся кусок какого-то металла…

.. и вот что получается

Кстати, галлий сейчас можно купить на алике, чтобы показывать такой фокус. Не знаю, правда, проедет ли он таможню.2. Титан

Суровый титан — это тебе не ртутные сопли! Это — самый твёрдый металл! Ну в моём детстве и юношестве титаном писали на всех этих стёклах в общественном транспорте. Потому что царапал — и мелкой металлической пылью окрашивал.

Все знают, что титан благодаря твёрдости и лёгкости используют в авиации. Расскажу о некоторых интересных применениях.

Будучи нагретым, титан начинает поглощать разные газы — кислород, хлор и даже азот. Это используют в установках очистки инертных газов (аргона, например) — его продувают через трубки, заполненные титановой губкой и нагретые до 500-600 °C. Кстати, при этой температуре титановая губка взаимодействует с водой — кислород поглощается, водород отдаётся, но обычно водород в инертных газах никого не беспокоит, в отличие от воды.

Белый диоксид титана TiO₂ используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Пищевая добавка E171. Кстати, при производстве диоксида титана обязательно контролируют его элементный состав — но вовсе не для того, чтобы снизить примеси, а чтобы добавить «белизны»: нужно, чтобы окрашивающих элементов — железа, хрома, меди и т.д. — было поменьше.

Карбид титана, диборид титана, карбонитрид титана — конкуренты карбида вольфрама по твёрдости. Недостаток — они его легче.

Нитрид титана применяется для покрытия инструментов, куполов церквей и при производстве бижутерии, так как имеет цвет, похожий на золото. Все эти «медицинские сплавы», похожие на золото — это покрытие нитридом титана.

Кстати, упорные учёные недавно сделали всё-таки сплав, который твёрже титана! Только чтобы этого добиться — пришлось смешать палладий, кремний, фосфор, германий и серебро. Штука получилась недешёвая, а потому опять победил титан.

3. Вольфрам

Вольфрам — тоже противоположность ртути: самый тугоплавкий металл с температурой плавления 3422 °C. Он известен ещё с XVI века, правда, известен не сам металл, а минерал вольфрамит, в котором содержится вольфрам. Кстати, название Wolf Rahm на языке суровых немцев означает «волчьи сливки»: немцы, которые плавили олово, очень не любили примеси вольфрамита, который мешал плавке, переводя олово в пену шлаков («пожирал олово как волк овцу»). Сам металл уже выделили позже, примерно через 200 лет.

То, что на фото — не вольфрам на самом деле, а карбид вольфрама, так что если у тебя на руке такое кольцо, %username%, то не сильно задавайся. Карбид вольфрама — тяжёлое и крайне твёрдое соединение — а потому используется во всяких деталях, которыми бьют, кстати «победит» — это 90% карбида вольфрама. А ещё карбид вольфрама добрые люди добавляют в качестве наконечника бронебойных снарядов и пуль. Но не только его, позже расскажу про другой металл.

Кстати, хоть вольфрам и тяжёлый — но несмотря на бо́льшую плотность по сравнению с традиционным и более дешёвым свинцом, радиационная защита из вольфрама оказывается менее тяжёлой при равных защитных свойствах или более эффективной при равном весе. Из-за тугоплавкости и твёрдости вольфрама, затрудняющих его обработку, в таких случаях используются более пластичные сплавы вольфрама с добавлением других металлов либо взвесь порошкообразного вольфрама (или его соединений) в полимерной основе. Выходит легче, эффективнее — но только дороже. Так что в случае фолаута, %username%, бери себе вольфрамовую броню!

Кстати, на своём «вечном кольце» я умудрился какой-то химией поставить пятно — и даже не знаю, чем. Так что «вечное» оно только у обычных людей )))

4. Уран

Единственный природный металл, который используют, как топливо, и при этом используется без остатка, буквально на атомном уровне.

Когда я был ещё школьником, но был вхож в университет (не скажу почему!), то меня всегда смешила реакция иностранных студентов, когда им в микроскоп показывали кристаллы уранил-ацетата натрия. Ну есть такая качественная реакция. Когда иностранцам говорили слово «уранил» — их сдувало с этажа. Все смеялись.

Мне смешно и грустно, что теперь и большая часть наших людей тоже считают, что уран- страшен, опасен и ужасен. Падение образования налицо.

На самом деле ещё в древнейшие времена природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой посуды. Так, возле Неаполя найден осколок жёлтого стекла, содержащий 1 % оксида урана и датируемый 79 годом н. э. Он не светится в темноте и не фонит. Я был в Жёлтых Водах на Украине, где добывают урановый концентрат. Никто там не светится и не фонит. А разгадка проста: природный уран слаборадиоактивен — не более, чем граниты и базальты, а также терриконы и метрополитен. Тот уран, который УРАН — это изотоп U-235, которого в природе всего 0,7204%. Его так мало, что для ядерщиков нужно выделять и концентрировать этот изотоп («обогащать») — так просто работать реактор не будет.

Кстати, раньше в природе U-235 было больше — просто со временем он распался. И поскольку его было больше — ядерный реактор сделать можно было прямо на коленке. В прямом смысле. Так и произошло в Габоне на месторождении Окло примерно 2 миллиарда лет назад: через руду бежала вода, вода — естественный замедлитель нейтронов, которые вылетают при распаде урана-235 — в итоге энергии нейтронов было как раз столько, сколько нужно для захвата ядром урана-235 — и пошла-поехала цепная реакция. И уранчик горел себе несколько сотен лет, пока не выгорел…

Обнаружили это значительно позже, в 1972 году, когда на урановой обогатительной фабрике в Пьерлате (Франция) во время анализа урана из Окло было найдено отклонение от нормы изотопного состава урана. Содержание изотопа U-235 составило 0,717% вместо обычных 0,720%. Уран — не колбаса, тут недовес строго карается: все ядерные объекты подвергаются жёсткому контролю с целью недопущения незаконного использования расщепляющихся материалов в военных целях. А потому учёные стали исследовать, нашли ещё пару элементов, типа неодима и рутения, и поняли — U-235 украли до нас просто выгорел, как в реакторе. То есть ядерный реактор природа изобрела задолго до нас. Впрочем, как и всё.

Обеднённый уран (это когда 235-й забрали и отдали атомщикам, а остался U-238) — тяжёлый и твёрдый, напоминает чем-то по свойствам вольфрам, а потому — точно так же используется там, где надо бить. Об этом есть история из бывшей Югославии: там использовали бронебойные снаряды с бойком, содержащим уран. Проблемы у населения были, но вовсе не из-за радиации: мелкая урановая пыль попадала в лёгкие, усваивалась — и давала плоды: уран токсичен для почек. Вот так-то — и нечего бояться уранил-ацетата! Правда, законам РФ это не указ — а потому вечные проблемы с заездом химических реактивов, содержащих уран — потому как для чиновника уран бывает только один.

А ещё есть урановое стекло: небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию.

И это, блин, красиво!

Кстати, очень полезно предложить гостям яблоки или салатик, а потом включить немножко ультрафиолета и показать, как красиво. Когда все закончат восторгаться — небрежно так бросить: «Ну да, ещё бы, это же урановое стекло…» И откусить кусочек яблочка с вазы…5. Осмий

Ну раз уж поговорили о тяжёлых уранах-вольфрамах, то настало время назвать самый тяжёлый металл вообще — это осмий. Его плотность составляет 22,62 г/см³!

Однако осмию, будучи самым тяжёлым, ничего не мешает быть ещё и летучим: на воздухе он постепенно окисляется до OsO₄, который летучий — и кстати, очень ядовитый. Да — это элемент платиновой группы, но он вполне себе окисляется. Название «осмий» происходит от древнегреческого ὀσμή — «запах» — именно благодаря этому: химические реакции растворения щелочного сплава осмиридия (нерастворимого остатка платины в царской водке) в воде или кислоте сопровождаются выделением неприятного, стойкого запаха OsO₄, раздражающего горло, похожего на запах хлора или гнилой редьки. Этот запах почувствовал Смитсон Теннант (о нём позже), работавший с осмиридием — и так и назвал металл. И знаю я, что осмий должен быть в порошке и его нужно греть, чтобы процесс пошёл интенсивно — но в любом случае я не стремлюсь долго находиться рядом с этим металлом.

Кстати, есть ещё такой изотоп Os-187. В природе его очень мало, а потому из осмия его выделяют на центрифугах путем масс-сепарации — прямо как уран. Разделения ждут 9 месяцев — да-да, вполне уже можно родить. А потому Os-187 — один из самых дорогих металлов, именно его содержание обуславливает рыночную цену природного осмия. Но он не самый дорогой, о самом расскажу ниже.

6. Иридий

Раз уж заговорили о платиновой группе, то стоит ещё вспомнить об иридии. Осмий отнял у иридия звание самого тяжёлого металла — но разошлись в копейках: плотность иридия 22,53 г/см³. Осмий с иридием даже открыты были вместе в 1803 году английским химиком С. Теннантом — оба в качестве примесей присутствовали в природной платине, доставленной из Южной Америки. Теннант был первым среди нескольких учёных, кому удалось получить в достаточном количестве нерастворимый остаток после воздействия на платину царской водки и определить в нём ранее неизвестные металлы.

Но в отличие от осмия, иридий — самый, блин, стойкий металл: в виде слитка он не растворяется ни в каких кислотах и их смесях! Вообще! Даже грозный фтор берёт его только при 400-450 °C. Чтобы всё-таки растворить иридий, приходится его сплавлять с щелочами — да ещё желательно в токе кислорода.

Механическая и химическая прочность иридия используется в Палате мер и весов — из платиноиридиевого сплава изготовлен эталон килограмма.

В настоящий момент иридий не является банковским металлом, но и в этом уже есть сдвиги: в 2013 году иридий впервые в мире был применён в изготовлении официальных монет Национальным банком Руанды, который выпустил монету из чистого металла 999-й пробы. Иридиевая монета была выпущена номиналом 10 руандийских франков. И чёрт — я бы хотел такую монету!

Кстати, я в глубокой молодости в «Юном технике» как-то прочитал какой-то фантастический рассказ, когда паренёк к успеху шёл смог наменять песок на иридий по курсу 1:1 с какими-то там инопланетянами в подвале. Ну им видите ли кремний был нужен! Название и автора рассказа уже и не вспомню. спасибо Wesha — напомнил: В.Шибаев. Кабель «оттуда».

7. ЗолотоДа ну его — все видели

В жизни часто бывает, что есть чемпион фактический и формальный. Если иридий — фактический чемпион по химической стойкости, то золото — формальный: это самый электроотрицательный металл, 2,54 по шкале Полинга. Но это не мешает золоту растворяться в смесях кислот, так что как обычно — лавры достались тому, кто побогаче.

И действительно, в настоящий момент, благодаря тому, что Китай и РФ уходят от политики накопления золотовалютного запаса в долларах США к политике накопления собственно золота, золото — самый дорогой банковский металл: по цене он давно обогнал платину — да и вообще всю платиновую группу. Так что храни деньги в сберегательной кассе золоте, %username%!

Поскольку алхимический способ добычи золота показал свою дороговизну, получают этот металл на аффинажных заводах. А монетки делают уже на монетных дворах. Так вот, как человек, побывавший и там и там, могу сказать: работники подобных предприятий при посещении зоны, где есть драгметалл, либо переодеваются — и на рабочей одежде нет ни единой булавки или скрепки — рамки на проходной совсем не такие, как в аэропортах, там всё жёстче. Или действует так называемый «голый режим» — да-да, ты понял правильно: проходная для мальчиков и проходная для девочек — оденетесь уже внутри. Если у тебя имплант из металла — куча справок, куча разрешений, каждый раз индивидуально проверяют, что имплант на месте, где должен быть.

Кстати, а как ты думаешь — как организованы проходные на банкнотном дворе? Бумажки же не звенят на рамках!

Ответ тут, но подумай чуток сам

После работы не выпускают никого, включая руководство, пока не посчитают всю продукцию. Да — всё строго. Зато никто не против, когда в трудные времена зарплату выдавали продукцией.

8. Литий

В отличие от тяжёлых осмиев-иридиев литий — самый лёгкий металл, его плотность всего 0,534 г/см³. Это — щелочной металл, но самый неактивный из всей группы: в воде не взрывается, а спокойно взаимодействует, на воздухе тоже не сильно окисляется, да и поджечь его непросто: после 100 °C так хорошо покрывается оксидом, что дальше и не окисляется. Поэтому литий — единственный щелочной металл, который не хранят в керосине — зачем, если он достаточно инертный? И это к счастью — из-за своей низкой плотности литий бы в керосине плавал.

Природный литий состоит из двух изотопов: Li-6 и Li-7. Поскольку сам атом так мал, то лишний нейтрон значимо влияет на радиус орбитали и энергию возбуждения электрона, а потому обычный атомный спектр этих двух изотопов отличается — следовательно, возможно определять их даже без всяких масс-спектрометров — и это единственное исключение в природе! Оба изотопа очень важны в ядерной энергетике, кстати, дейтерид Li-6 используется как термоядерный порох в термоядерном оружии — и больше я не скажу ни слова на эту тему!

Литий также используют психиатры в качестве нормометика для лечения и профилактики маний. Когда я студентом подрабатывал на кафедре, к нам приходила тётенька с плазмой крови, в которой надо было определять литий. С какого-то раза я взял и полез в литературу (интернета ещё не было), чтобы понять, зачем там вообще литий определять? И узнал… Со следующего визита я так невзначай спросил тётю, а чья кровь вообще была? Когда она ответила, что её, я больше старался с ней лично не встречаться.

Ну то так — литий и литий, он даже в воде иногда определяется. Кстати, во Львове в воде его довольно много.

Да и кстати — с ростом популярности электромобилей, портативных девайсов и всего, что работает на литий-содержащих аккумуляторах, есть мнение, что цена на литий довольно быстро вырастет. Так что может деньги лучше хранить не в золоте, а в литии. Но это неточно, особенно после того, как на рынок лития вышла ещё и Австралия.

9. Франций

У франция целый набор титулов. Ну во-первых, франций — самый редкий металл. Всё его содержание — полностью радиогенное: он существует как промежуточный продукт распада урана-235 и тория-232. Общее содержание франция в земной коре оценивается в 340 граммов. Так что пятно на картинке выше — это не фото чёрной дыры в анфас, а около 200 000 атомов франция в магнитно-оптической ловушке. Все изотопы франция радиоактивны, самый долгоживущий из изотопов — Fr-223 — имеет период полураспада 22,3 минуты. Потому франция так и мало.

Тем не менее, франций имеет самую низкую электроотрицательность из всех элементов, известных в настоящее время, — 0,7 по шкале Полинга. Соответственно, франций является и самым химически активным щелочным металлом и образует самую сильную щёлочь — гидроксид франция FrOH. И не спрашивай, %username%, как это всё определяли с элементом, которого пшик — да маленько, и которого каждые 22,3 минуты становится ещё в два раза меньше, а исследователь светится сам всё ярче. А потому всё это интересно и занимательно, но франций практически нигде не используется.

10. Калифорний/>

Калифорния в этом мире нет совсем, а производят его в двух местах: Димитровграде в РФ и Окриджской национальной лаборатории в США. Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе — от 8 месяцев до 1,5 лет. Вся линейка распадов выглядит следующим образом: Плутоний-Америций-Кюрий-Берклий-Калифорний. Калифорний-252 является конечным результатом цепочки — этот элемент невозможно превратить в более тяжелый изотоп, так как его ядро как бы говорит «спасибо, наелось» слабо откликается на воздействие нейтронами.

На пути преобразования плутония в калифорний из 100% ядер распадается 99,7%. Лишь 0,3% ядер удерживается от распада и проходит до конца весь этап. А ещё продукт нужно выделить! Выделение изотопа происходит методом экстракции, экстракционной хроматографии либо вследствие ионного обмена. Чтобы придать ему металлический вид, производится восстановительная реакция.

На получение одного грамма калифорния-252 затрачивается 10 килограммов плутония-239.

Ежегодное количество добываемого калифорния-252 составляет 40-80 микрограмм, а по оценкам специалистов мировой запас калифорния составляет не более 8 граммов. Поэтому калифорний, а точнее — калифорний-252 – самый дорогой в мире промышленный металл, стоимость его одного грамма в разные годы варьировала от 6,5 до 27 миллионов долларов.

Логичный вопрос: а кому он вообще нужен? Цепь из него на шею не сделаешь, любимой в виде кольца не подаришь. Дело в том, что Cf-252 имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3). Грамм Cf-252 испускает около 3⋅10¹² нейтронов в секунду. Да, потенциально можно сделать атомную бомбу, но из урана и того же плутония дешевле, поэтому сам калифорний используется как источник нейтронов в различных исследованиях, в том числе в промышленных поточных нейтронно-активационных анализаторах на конвейерной ленте. Кстати, %username%, я лично видел этот калифорний в виде маленькой ампулки, которую вытащили из здоровенной бочки радиационной защиты и быстренько засунули в нужное место анализатора.

Понятно, что за такие деньги калифорний просто обязан быть ядом, пусть и не таким крутым, как полоний, который лупит альфа-частицами, но нейтроны — тоже ничего. Но выходит дороговато, конечно.

Ну вроде всё — осталось поспать примерно четыре часа перед дорогой. Надеюсь, что вышло интересно, и я всё это корябал не зря.

Желаю тебе, %username%, быть твёрдым, как титан, лёгким на подъём, как литий, непреклонным, как иридий и ценным, как калифорний! Ну и побольше золота в кармане, само собой.
(можешь блеснуть этим тостом на следующем празднике — не благодари)

P.S. Поскольку с титаном к твёрдости придрались (почему-то больше ни к чему не придрались???) — достану туз из рукава.

11. Радий

Радий — это металл обмана и разочарования. И я поясню. Сам металл довольно редок и полностью радиогенен — возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; из четырёх найденных в природе наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд урана-238. За время, прошедшее с момента его открытия супругами Кюри, — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержала лишь около 0,1 г радия-226.

Радий в буквальном смысле слова испаряется: все изотопы радия (за исключением радия-228) распадаются до газа радона — кстати, тоже радиоактивного. Тип распада — α, однако гамма-кванты тоже выделяются.

Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия. Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало XX века в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.

А ещё этот металл красиво светится в темноте.

Понятно, что при таком наборе свойств и цене только ленивый не стал добавлять радий в свою продукцию и рассказывать, как она чудодейственна. Появилась масса «докторов», докторами не являющихся (и что мне это напоминает) — тот же Вилльям Дж. А. Бейли. Во Франции 1930-х изготовители наиболее популярных кремов для лица, «ThoRadia», похвалялись обогащением своих мазей торием и радием. В Германии производили зубную пасту с радием. Видимо именно оттуда возникло выражение «Ваше лицо сияет» и «Ваши зубы ослепительны». Ну не знаю.

Имелись содержащие радий крекеры, а добавление бромида радия к шоколаду было запатентовано в Германии в 1936 г. Шоколадки и крекеры можно было запить радиоактивной минеральной водой. Эта вода продавалась по высоким ценам, а в рекламах гордо именовалась как «имеющая высокое содержание радиоактивных элементов». Наиболее известным брендом такой минералки был Radithor в 60-ти мл бутылках, содержащих по 2 микрокюри радия (именно его всем предлагал уже упомянутый «доктор» Бейли якобы как стимулятор эндокринной системы).

Примеры суперпродукции

Радий — щелочноземельный металл, а значит по химизму очень сходен с кальцием и магнием. И очень неплохо заменяет их в костях — а оттуда начинает прямой наводкой бомбардировать костный мозг, лёгкие и прочие нежные органы. Немного утешает то, что доступна радиевая продукция была только действительно богатым людям…

11 апреля 1932 года журнал Time сообщил, что известный богач, спортсмен и светский лев, любитель гольфа и водички Radithor (после того как повредил руку в 1927 году) Эбен Байер умер от отравления радием.

Статья Time

В 1965 его тело было эксгумировано. Обнаружено, что Байер суммарно принял порядка 500 микрокюри радия. Неудивительно, что причина смерти — множественные новообразования, абсцессы в мозгу и в прямом смысле слова дыры в черепе — проще говоря, рак.

Если ты думаешь, %username%, что это кого-то чему-то научило — то ошибаешься: вплоть до 1970-х радий вместе с люминофором — обычно, сульфидом цинка — наносили на стрелки различных приборов, в том числе часов. Это называлось «светомасса постоянного действия» — или СПД. В СССР СПД обычно была горчично-жёлтая, а в Америке — зеленовато-белая или голубоватая.

Некоторые примеры

Так вот, СПД со временем начинается иссыхаться и превращаться в пыль, ты эту пыль вдыхаешь — и куда попадает радий? Правильно! Пять! В смысле — пять лет жизни тебе осталось. Наверное. Ну в любом случае — немного.

Кстати, даже есть группа в ВК, где выкладывают фото с СПД.

Кстати, с именем радий исторически связаны и другие изотопы, никакого отношения к радию не имеющие. А именно:
Радий A 218Po

Радий B 214Pb

Радий C 214Bi

Радий C1214Po

Радий C2210Tl

Радий D 210Pb

Радий E 210Bi

Радий F 210Po

На самом деле эти изотопы были открыты как продукты в цепочке дальнейшего распада радия, но до их идентификации как элементов — их называли радием А, В и так далее. Ну а потом имена прижились.

Вот так вот бывает, когда ты к элементу со всей душой — а он тебе… Жизнь — боль.

Я оправдался за титан? 😉

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ Литий, натрий, калий, рубидий, цезий Щелочные металлы

    Щелочными называются металлы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций, т. е. элементы главной подгруппы I группы (см. периодическую систему элементов Д. И. Менделеева). Они так названы потому, что их оксиды при взаимодействии с водой образуют сильные щелочи. Например, [c.270]

    Металлы главной подгруппы первой группы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — называются щелочными металлами. Это название связано с тем, что гидроксиды двух главных представителей этой группы — натрия и калия — издавна были известны под названием щелочей. Из этих щелочей, подвергая их в расплавленном состоянии электролизу, Г. Дэви в 1807 г, впервые получил свободные калий и натрий. [c.543]

    К 1А-группе относятся -элементы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций, называемые щелочными металлами, так как гидроксиды некоторых из них издавна известны как щелочи. Щелочные металлы имеют на внешнем электронном уровне атома по одному электрону ( ), сильно удаленному от ядра, отличаются низкими потенциалами ионизации (табл. 21). Атомы их легко отдают электрон, проявляя степень окисления + 1. Это самые активные металлы, восстановительные свойства выражены у них особенно резко и усиливаются с увеличением порядкового номера элемента. [c.263]

    I группа, главная подгруппа литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Эти металлы называют щелочными, так как гидроксиды некоторых из них издавна были известны как щелочи. [c.227]

    Элементы первой группы — литий, натрий, калий, рубидий и цезий— мягкие серебристо-белые металлы, отличающиеся высокой химической активностью. Эти металлы — прекрасные проводники электричества. Некоторые их физические свойства приведены в табл. 18.1. Данные таблицы показывают легкоплавкость перечисленных металлов четыре металла из пяти плавятся ниже температуры кипения воды. Литий, натрий и калий легче во/ды. Пары щелочных металлов состоят пре- [c.518]

    Элементы главной подгруппы I группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — называются щелочными металлами. [c.223]

    К 1А-подгруппе относятся 5-элементы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций, называемые щелочными металлами, так как гидроксиды некоторых из них издавна известны как щелочи. Щелочные металлы имеют на внешнем электронном уровне атома по [c.285]

    Хорошо известно, что водород занимает исключительное положение в периодической таблице. Он является первым членом первой группы, в которую входят также литий, натрий, калий, рубидий и цезий, ils различных свойств химических элементов, которым посвящена гл. V, здесь рассматривается только способность атомов терять электрон и превращаться в положительные ионы Н, ЬГ, Na, К, Rb и s. Катноны элементов первой группы являются достаточно стабильными в растворителях, препятствующих соединению их с такими анионами, как F, СГ, Вг и J. Атомы всех элементов первой группы содержат один электрон, свойства которого резко отличаются от остальных этот электрон обусловливает химическое поведение и оптические свойства элемента. Остальная часть атома щелочного металла состоит из ядра с зарядом -fZe, где Z — целое число, и Z — 1 электронов, суммарный магнитный момент которых равен нулю. Можно считать, что они занимают замкнутые электронные оболочки. Таким образом, нет ничего необычного в том факте, что спектры щелочных металлов напоминают спектр атома водорода, хотя эти спектры и обладают рядом существенных отличий. [c.123]

    Наконец, наряду с подбором новых комплексообразующих реагентов нами было изучено и влияние природы катиона раствора азотнокислой соли, которым пропитывают хроматографическую бумагу. Если нитрат-ион является одним из компонентов комплексного, экстрагирующегося соединения р. 3. э., то катион играет, как было показано, роль обычного в экстракционных процессах высалнвателя. Замена нитрата аммония на нитраты лития, натрия, калия, рубидия и цезия при прочих равных условиях опыта резко влияет на степень хроматографического разделения смесей р. з. э. в присутствии лития скорость перемещения компонентов по бумаге резко возрастает, а в присутствии калия, рубидия и цезия — резко замедляется. Это явление вполне удовлетворительно объясняется развиваемыми в структурной теории высаливания представлениями о ближней гидратации, положительной для лития и отчасти для натрия и отрицательной для калия и других более тяжелых щелочных металлов. Этот параметр может быть эффективно использован для повышения степени разделения в ряде систем, хотя в большинстве простых случаев и целесообразно использовать ионы аммония или реже натрия — ионы с малым гидратационным эффектом. [c.283]

    Фотометрию пламени используют главным образом для количественного определения щелочных и щелочно-земельных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, кальция, стронция, бария). Метод находит применение в цветной металлургии, при анализе некоторых руд, а также в сельскохозяйственном анализе (в почвенных и агрохимических исследованиях). [c.327]

    Элементы подгруппы лития. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — щелочные металлы, так как гидроксиды натрия и калия издавна называют щелочами. [c.259]

    Главную подгруппу первой группы составляют литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Эти металлы называются щелочными, свое название они получили от названия гидроокисей, которые из-за хорошей растворимости издавна называли щелочами. [c.324]

    Пламенную фотометрию применяют (табл. III.8) для определения щелочных (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) и щелочноземельных (бериллий, магний, кальций, стронций, барий), а также некоторых других металлов (галлий, индий, таллий, свинец, марганец). Для щелочных металлов Сн ниже, чем в случае атомной абсорбции, а интервал определяемых содержаний составляет 0,1—0,001 мг/л для остальных металлов Си равен 0,1—5 мг/л при относительном стандартном отклонении -0,03 [1,4]. [c.247]

    Фотометрию пламени используют главным образом для количественного определения щелочных и щелочноземельных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, кальция, стронция, бария). Метод находит применение в сельскохозяйственном анализе. [c.457]

    Фотометрию пламени используют главным образом для количественного определения щелочных и щелочноземельных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, кальция, строн- [c.466]

    Литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций — начальные элементы каждого периода периодической системы Менделеева, входят в состав главной подгруппы первой группы. Они названы щелочными, так как их окислы при взаимодействии с водой образуют сильные щелочи. Во внешнем электронном слое атомов этих элементов по одному электрону. Все внутренние электронные слои у них заполнены, поэтому в химических реакциях они образуют ионы только положительно одновалентные и являются типичными металлами. [c.338]

    К неорганическим горючим относятся оксид углерода, водородные соединения (гидриды) щелочных и щелочноземельных металлов — лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, кальция, стронция, бария (все твердые) водородные соединения (гидриды) неметаллов — бора, углерода, кремния, азота, фосфора, серы, селена и др. (все газообразные) щелочные и щелочноземельные металлы— литий, натрий, калий, рубидий, цезий, кальций, стронций, барий неметаллы — бор, углерод, кремний, фосфор, мышьяк, сурьма, сера, селен. По агрегатному состоянию металлы и неметаллы — твердые вещества. [c.9]

    Элементы 1А-группы периодической системы Д. И. Менделеева — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — называются щелочными металлами. Атомы этих элеме гтов имеют на внешнем уровне по одному s-электрону, который они легко отдают при химических реакциях, превращаясь в положительные однозарядные ионы Э+. Проявляют степень окисления только +1. [c.201]

    Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — щелочные металлы, составляют 1А группу периодической системы Д. И. Менделеева. [c.92]

    К первой группе следует отнести щелочные и щелочно-земельные металлы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий, кальций, стронций, барий. К этой группе, вероятно, можно отнести некоторые металлы группы редких земель — лантан, церий, самарий, европий, иттербий [22]. Все эти металлы обра- зуют со ртутью относительно прочные химические соединения. Растворимость их в ртути достаточно велика. Образование амальгам сопровождается значительным тепловым эффектом и изменением изобарного потенциала ДС. Для этих металлов при образовании амальгам ДС чистых металлов. Сильное межатомное взаимодействие компонентов приводит к значительному отклонению свойств образующихся амальгам от законов идеальных растворов. Это проявляется, в частности, в характере изменения активности амальгам с изменением их концентраций. У всех металлов, входящих в первую группу, энергия связи М—М меньше энергии связи М—Hg. Перенапряжение водорода на амальгамах, образованных этими металлами, по-видимому, не сильно отличается от перенапряжения водорода на ртути. [c.11]

    При сг-ораиии при атмосферном давлении литий образует только оксид Ь1зО натрий дает пероксид натрия ЫзаОз, калий, рубидий и цезий образуют надпероксиды МО2. Пероксид натрия при повышении давления и температуры может дальше реагировать с кислородом, образуя ЫаОз. Для натрия и элементов подгруппы калия известны также озониды МО.,. С увеличением размера иона щелочного металла устойчивость надпероксидов и пероксидов повышается. [c.254]

    В главную подгруппу I группы периодической системы Д. И. Менделеева входят литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Из них только натрий и калий не являются редкими и подробно изучаются в курсе общей химии как представители группы щелочных металлов. [c.9]

    Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций в соединениях проявляют степень окисления — -1. Атомы этих элементов легко отдают единственный электрон внешнего слоя и поэтому являются сильными восстановителями. Их восстановительная способность растет от лития к францию. Из всех простых веществ наиболее сильным восстановителем является франций, так как его атомы больше атомов других элементов подгруппы. Щелочные металлы в водных растворах образуют соединения Э +—О—Н, которые являются сильными хорошо растворимыми основаниями — щелочами. Это обусловлено малой величиной зарядов ионов (1-Ь) и большой величиной их радиусов. [c.95]

    Шесть элементов, непосредственно следующие за инертными газами, — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Эти элементы, обладающие сходными химическими свойствами, называются щелочными металлами. На рис. 6-5 показано, что эти элементы являются соседя- [c.139]

    Все металлы, кроме ртути, в обычных условиях твердые вещества, характеризующиеся металлическим блеском, хорошей тепло- и электропроводимостью, пластичностью. Типичными металлами являются щелочные (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) и щелочноземельные (кальций, стронций, барий, магний) металлы. [c.19]

    Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия, кальция, стронция, бария) при взаимодействии с водой образуют водород и гидроксид соответствующего металла. Так, при реакции гидрида лития с.водой образуются водород, гидроксид лития LiOH и выделяется теплота  [c.19]

    Первая подгруппа объединяет элементы, образующие сильные щелочи. Поэтому литий, натрий, калий, рубидий и цезий называют щелочными металлами. Медь, серебро и золото составляют подгруппу меди. [c.344]

    В главных подгруппах I и II групп периодической системы элементов Д, И. Менделеева расположены 5-элементы и его электронные аналоги (Na, К, 1 Ь, Сз, Рг) — элементы 5 Ве и его электронные аналоги (М , Са, 5г, Ва и Ка) — элементы Элементы подгруппы лития. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — щелочные металлы, так как гидроксиды натрия и калия издавна называют щелочами. [c.259]

    Определяют сумму оксидов лития, натрия, калия, рубидия и цезия. Навеску (10—30 мг) средней пробы породы помещают в платиновый тигель объемом 3— 5 мл, смачивают 2 каплями воды и добавляют 2 мл концентрированной плавиковой кислоты. Затем тигель покрывают крышкой и нагревают в течение 10 мин на кипящей водяной бане. Взмучивают содержимое тигля тонкой струей воды из промывалки и выпаривают досуха. Сухой остаток смачивают 2 мл концентрированной плавиковой кислоты и вновь выпаривают досуха. Остаток смачивают 2 каплями 2 н. раствора соляной кислоты, нагревают 1—2 мии и прибавляют 2 мл насыщенного раствора щавелевой кислоты (проверить отсутствие в ней щелочных металлов ). Смесь выпаривают досуха на водяной бане дважды и остаток нагревают еще 20 мин. Затем обтирают снаружи тигель кусочком фильтровальной бумаги и помещают его в сушильный шкаф, нагретый до 120°С, на 10 мин, после чего температуру повышают до 220°С. Операцию обработки щавелевой кислотой повторяют дважды. После этого остаток в тигле прокаливают в муфеле прн 700—800° С. [c.214]

    К структурному типу вольфрама (тип ОЦК-металлов) относятся тугоплавкие металлы хром, ванадий, молибден, ниобий, тантал, р-кобальт а-железо (ниже 900° и выше 1400°С, а в области 910°—1400° С железо имеет ГЦК-струк-туру), титан, цирконий, гафнпй, щелочные элементы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий, щелочноземельные — кальций, стронций, барий, актиниды — уран, нептуний, плутоний. Из интерметаллических соединений в [c.160]

    Вот например, группа щелочнкх металлов литий, натрий, калий, рубидий и цезий По химическим свойствам все элементы этой группы почти одинаковы валентность каждого элемента равна единице, все они энергично реагируют и с кислородом и с водой, потому и встречаются в природе только в виде соединений. При взаимодействии щелочных элементов и их окислов с водой образуются едкие шёлочи. [c.68]

    Еще в древности арабы получали соли выщелачиванием из золы растений . В связи с этим мы и сегодня называем такие металлы, как литий, натрий, калий, рубидий и цезий щелочными. Их соединения с хлором — хлориды щелочных металлов — растворены в морской воде и частично находятся в крупных, имеющих промышленное значение месторождениях на суше. [c.36]

    Заметим при этом, что калий, рубидий, цезий представляют металлы наиболее характерные,— хлор, бром, иод — галоиды наиболее резкие, они составляют крайние группы. Но, подобно тому, как в группе галоидов есть еще фтор, представляющий некоторые характерные различия, так точно в группе щелочных металлов содержится, кроме натрия, еще элемент легчайший — литий, придающий спектру столь характерное окрашивание. Его атомный вес Li=7, и среди галоидов такого легкого нет. [c.132]

    Введение в каталитические композиции, содержащие галогениды титана, циркония, гафния или германия и органогалогениды алюминия, различных карбидов и ацетилидов позволяет повысить молекулярный вес получающегося полиэтилена [228]. Эффективны карбиды M j и ацетилиды М(С S R)y, являющиеся производными лития, натрия, калия, рубидия, цезия, магния, бария, стронция, кальция, цинка, кадмия, ртути, меди, серебра и золота. Вместо органогалогепидов алюминия можно использовать соответствующие соединения галлия, индия, таллия и бериллия или смеси органического галогенида и одного из следующих металлов лития, натрия, калия, рубидия, цезия, бериллия, магния, цинка, кадмия, ртути, алюминия, галлия, индия и таллия или комплексные гидриды, содержащие щелочной металл и алюминий, галлий, индий и таллий. Предпочтительные молярные соотношения карбид или ацетилид органоалюминий галогенид галогенид титана лежат в интервале (0,5—10) (0,2-3) 1. [c.113]

    Перхлораты металлов. За исключением LI IO4 ни один из перхлоратов щелочных и щелочноземельных металлов не имеет определенной температуры плавления. Они либо разлагаются без плавления, либо плавятся, образуя эвтектическую смесь перхлората и его продуктов разложения 33, с. 349]. Температуры начала быстрого разложения перхлоратов лития, натрия, калия, рубидия и цезия составляют соответственно 472, 561, 588, 595 и 571 °С [51]. [c.174]

    Главную подгруппу составляют металлы, имеющие в предпоследнем слое атомов по восемь электронов натрий, калий, рубидий, цезий и франций у лития в этом слое только два электрона. Называются они щелочными металлами, так как оксиды их образуют с водой ще.почи. Это наиболее активные восстановители с наименьшими потенциалами ионизации. Активность их растет с уменьшением величин ионизационных потенциалов (табл. 14). [c.247]

Конспект урока по химии на тему «ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ»

Урок в 11 классе по теме «Химические свойства металлов»

Цель урока: обобщить и закрепить знания о химических свойствах металлов, уметь составлять уравнения химических реакций на основании положения металла в электрохимическом ряду напряжений.

Задачи:

1. развивать мышление учащихся, их самостоятельность и практические умения и навыки;

2. обеспечить закрепление знаний о свойствах металлов;

3. вырабатывать интерес к предмету, снять напряженность при ответах.

Оборудование: чашка Петри, пробирки, ложечка для сжигания, фарфоровый тигель, штатив с кольцом, спиртовка.

Реактивы:

Демонстрационный опыт: литий, натрий, фенолфталеин, вода.

Лабораторный опыт: магний, цинк, медная проволока, р-ры сульфата меди (II), сульфата железа (II) , гидроксида натрия, гвоздь или скрепка, алюминий, фенолфталеин.

I. Повторение пройденного материала.

1. Какой металл самый – самый…

Самый легкий металл – литий

Самый тяжелый металл – осмий

Самый легкоплавкий металл – ртуть

Самый тугоплавкий металл – вольфрам

Самый мягкий металл — цезий

Самый твердый металл – хром

Самый электропроводный металл – серебро

Самый блестящий металл – серебро

Самый пластичный металл – золото

Самый звонкий металл – золото.

2. Верю – не верю.

А) Литий, натрий, калий, медь являются щелочными металлами. (нет)

Б) Металлы пропускают световые лучи. (нет, отражают)

В) Большинство металлов в равной степени рассеивают все лучи видимой части спектра. (да, поэтому они имеют серебристо-белый или серый цвет)

Г) Ртуть – легкий металл, поэтому используется в физических приборах. (нет, ртуть – легкоплавкий металл)

Д) Общие физические свойства металлов обусловлены положением металлов в ПСХЭ. (нет, особым строением кристаллической решетки)

II. Изучение новой темы

Истинный химик должен быть теоретиком и практиком.

( М.В.Ломоносов)

Вы уже имеете определенный запас теоретических знаний по химическим свойствам металлов, поэтому, давайте, сначала обсудим общие положения, касающиеся этой темы, по следующим вопросам:

1. Какую роль выполняют металлы в химических реакциях?

(Ответ: восстановители)

2. Как оценить активность металлов в реакциях с их участием?

(Ответ: на основании положения металла в ПСХЭ можно оценить химическую активность;

на основании положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов оценивают восстановительную активность металлов в химических реакциях, протекающих в водных растворах. В этом ряду металлы расположены с учетом затрат энергии на отрыв валентных электронов, на разрушение кристаллической решетки и учетом энергии, выделяемой при гидратации ионов металла).

Сообщение 1 ученика: «Работы Н.Н.Бекетова»

Одни металлы активнее других, это никогда сомнений не вызывало. Но насколько один превосходит другой и как это измерить? Требовалось расположить металлы по какому-либо признаку в определенной последовательности. Это было сделано профессором Харьковского университета Николаем Николаевичем Бекетовым в его «Исследованиях над явлением вытеснения одних элементов другими». В один конец изогнутой трубки помещали раствор соли, в середину – разбавленную кислоту, а в другой конец – металл. При наклоне трубки металл попадал в кислоту, а выделяющийся водород вытеснял металл из его раствора соли. За первыми опытами последовали другие. Н.Н.Бекетов сравнил скорость выделения водорода из кислот, когда в них погружается металл. Металлы разделились как бы на две категории – вытесняющие водород и вытесняемые им. В 1865году итогом трудов Н.Н.Бекетова явилась последовательность, которую он назвал «вытеснительный ряд металлов».

Сообщение 2 ученика: «Кратко из биографии Н.Н.Бекетова»

Николай Николаевич Бекетов родился 1 января 1827г. в семье морского офицера. В 1844г. юноша поступил в Петербургский университет, но с третьего курса перешел в Казанский университет, где стал учеником знаменитого химика-органика Николая Николаевича Зинина. Молодой ученый заинтересовался физической химией – в то время еще только зарождавшейся областью химической науки. В 1855г. Бекетов переезжает в Харьков и становится профессором местного университета. По его инициативе в университете открывают первое в России физико-химическое отделение. Здесь он не только читал студентам курс физической химии, но и руководил практическими занятиями по определению плотности паров и молекулярной массы веществ, изучению спектров и т.д. Научная деятельность Бекетова продолжалась 58 лет, и все это время он посвятил физической химии.

Умер Бекетов в 1911 году.

3. Какую информацию о свойствах металлов можно получить на основании их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов?

Сделаем обобщение по ряду напряжений металлов:

• Металлы расположены в порядке убывания восстановительных свойств при реакциях в водных растворах в стандартных условиях;

• Металлы, стоящие левее, вытесняют металлы, стоящие правее, из их солей в растворе;

• Металлы, стоящие в этом ряду до водорода, вытесняют его из кислот в растворе (кроме HNO₃ и концентрированной H₂SO₄ )

• Ме до Al + H₂O == щелочь + H₂

Ме после Al + H₂O =^t= оксид + H₂

Ме после H + H₂O =/=

Значит, окислителями металлов могут быть – вода, кислоты, соли в растворе, — но кроме них, еще окислителями могут быть неметаллы и органические вещества.

Задание 1. Сравните взаимодействие Na, Li, Cu, Ag с кислородом, сделайте вывод об их восстановительной способности, приведите уравнения реакций.

Демонстрация:

А) Горение натрия. Берут кусочек натрия величиной в половину горошины и помещают в фарфоровый тигель. Тигель помещают на кольце штатива и осторожно нагревают до воспламенения. После охлаждения в тигель добавляют несколько капель растворов KI и H₂SO₄ , а также 1 каплю крахмального клейстера. Наблюдают изменение окраски.

2Na + О₂ == Na ₂О₂

Na ₂О₂ + 2KI + 2H₂SO₄ === I₂ + 2H₂O + K₂SO₄ + 2Na₂SO₄

Б) Горение лития. Кусочек лития помещают в железную ложку для сжигания и вносят в пламя горелки. Сначала происходит плавление, а затем сгорание металла. Полученное соединение растворяют в небольшом количестве воды и испытывают раствором фенолфталеина.

4Li + О₂ == 2Li₂О

Лабораторный опыт 1. Прокаливание медной проволоки.

Медную проволоку прокаливаем над пламенем спиртовки. Что наблюдаете при этом?

2Cu + О₂ == 2Cu О

Ag + О₂ =/=

Еще с каким простыми веществами реагируют металлы? (с галогенами, серой, азотом, водородом)

2Fe + 3Br₂ =^t= 2FeBr₃

Ca + Cl₂ =^t= CaCl₂

2Al + 3S =^t= Al₂S₃

Mg + S =^t= MgS

6Li + N₂ = 2Li₃N

3Ca + N₂ =^t= Ca₃ N₂

2Na + H₂ =^t= 2NaH

Ca + H₂ =^t= CaH₂

Задание 2. Сравните взаимодействие Na, Mg, Fe, Ag с водой, сделайте вывод об их восстановительной способности, приведите уравнения реакций.

Демонстрация:

А) Взаимодействие натрия с водой. Кусочек натрия помещают в чашку Петри с водой. Наблюдают за выделением газа. Испытывают полученный раствор индикатором.

2Na + 2H₂O === 2NaОН + H₂

Лабораторный опыт 2. Взаимодействие магния с водой.

Немного порошка магния вносим в пробирку и наливаем в нее 1-2 мл воды. Идет ли реакция? Добавляем в пробирку капельку раствора фенолфталеина, наблюдаем, есть ли изменения . Нагреваем пробирку до кипения? Появляется ли характерное окрашивание?

Mg + 2H₂O =^t== Mg(ОН)₂ + H₂

Как протекает взаимодействие железа с водой? (Работа с учебником)

3Fe + 4H₂O ==^t= Fe₃O₄ + 4H₂

Ag + H₂О =/=

Задание 3. Исследование скорости реакции взаимодействия Mg, Zn, Fe, Cu с соляной кислотой.

Лабораторный опыт 3. Взаимодействие металлов с растворами кислот.

В четыре разные пробирки, содержащие по 1мл соляной кислоты, поместите небольшие кусочки магния, цинка, железную скрепку, медную проволоку. Пронаблюдайте за скоростью реакций.

Mg + 2HC === MgCl₂ + H₂

Zn + 2HCl === ZnCl₂ + H₂

Fe + 2HCl === FeCl₂ + H₂

Cu + HCl ==/=

Задание 4. Взаимодействие металлов с растворами солей.

Лабораторный опыт 4. Взаимодействие металлов с растворами солей.

Пользуясь электрохимическим рядом напряжений металлов, определите, какая из этих реакций возможна:

Fe + CuSO₄ =

Cu + FeSO₄ =

и докажите свой выбор с помощью опытов. В одну пробирку налейте раствор сульфата меди (II) и опустите железный гвоздь, в другую пробирку налейте раствор сульфата железа (II) и опустите медную проволоку. Сделайте соответствующий вывод.

Fe + CuSO₄ === FeSO₄ + Cu

Cu + FeSO₄ ==/=

Такого типа реакции лежат в основе действия гальванического элемента – химического источника электрического тока.

Fe⁰ + Cu²⁺ == Fe²⁺ + Cu⁰

Восстановитель Fe⁰ — 2е^— == Fe²⁺ окисление (анод)

Окислитель Cu²⁺ + 2е^— == Cu⁰ восстановление (катод)

Задание 5. Взаимодействие с органическими веществами.

А) реакция с одноатомными спиртами, многотомными спиртами, фенолом:

СН₂ — ОН СН₂ — ОNa

| + 2Na === | + H₂

СН₂ — ОН СН₂ — ОNa

Б) реакция Вюрца:

СН₃ — Cl + 2Na === СН₃ — СН₃ + 2NaCl

В) образование ацетиленидов

СH ≡ СН + 2Na =^NH₃== СNa ≡ СNa + H₂

Г) образование металлоорганических соединений

СН₃ — Cl + Mg ==== СН₃MgCl

Задание 6. Взаимодействие амфотерных металлов со щелочами.

В пробирку, содержащую 1 -2 мл раствора гидроксида натрия опустите небольшой кусочек цинка (для ускорения реакции можно пробирку нагреть). Что вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции.

Zn + 2NaОН + 2H₂О _{=^t== Na2[ Zn(OH)4] + H2}

Задание 7. Образование интерметаллических соединений.

2Na + Sb ==== Na₂Sb

Домашнее задание: § 18 , страница 201 -207 упр. 6, 9, 13

Закрепление:

1.Некий жилец второго подъезда пришел в гости в квартиру №8 поиграть в шахматы. Кто из них кому пешку не уступил или шах поставил – неизвестно. Но только они крупно повзаимодействовали, в результате чего жилец массой 0,8г исчез, а вместо него образовалось 1,12г его оксида. Определите, как звали пропавшего жильца, который любил ходить в гости?

Решение.

2Ме + О₂ == 2МеО

ν(Ме) = ν(МеО)

ν(Ме) = m/М = 0,8/ х

ν(МеО) = m/М = 1,12/ х+16

0,8/ х = 1,12/ х+16

0,8х + 12,8 = 1,12х

0,32х = 12,8

х = 40 это кальций

Ответ: кальций

2. Кому не жаль «денег»?

Однажды два приятеля – Алюминий и Калий – поздно возвращались домой. И вдруг на них неожиданно напал грабитель Хлор, который потребовал выложить кошельки с электронами. Как вы считаете, какой из приятелей легче расстанется со своим кошельком? Объясните, почему?

3.Нигде нет покоя…

Когда Магний пришел в бар, там уже сидели: Кислород, Сера, Хлорид Натрия в растворе, разбавленная Серная Кислота и Гидроксид Меди (II). Присутствие каких веществ испортило ему настроение? Почему? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.

Металлы. Свойства, характеристики металлов

Содержание страницы

Металлы (от лат. metallum – шахта, рудник, копь) – наиболее широко используемый класс конструкционных материалов, применение которых наряду с неметаллами и композитами позволяет решать почти любые технологические задачи. К металлам принято относить элементы, обладающие характерными металлическими свойствами (высокой тепло- и электропроводностью, повышенной пластичностью и т. д.).

Число элементов, проявляющих свойства металлов, гораздо больше по сравнению с числом элементов, характеризующихся неметаллическими свойствами. Металлы расположены в I и II группах Периодической системы Д. И. Менделеева, а также образуют побочные подгруппы III–VIII групп. Ряд элементов проявляет амфотерные свойства (амфотерность – двойственность, способность некоторых соединений в зависимости от условий демонстрировать как кислотные, так и основные свойства).

Металлические свойства элементов определяются способностью атомов при взаимодействии с атомами других элементов частично или полностью смещать к ним электронные облака или «отдавать» электроны, т. е. проявлять при взаимодействии восстановительные свойства.

К самым активным металлам относятся элементы, обладающие:

• низкой энергией ионизации;
• большим радиусом атома;
• малым числом внешних электронов;
• небольшим значением электроотрицательности.

По мере заполнения внешнего энергетического уровня электронами их число на валентном уровне атомов элементов растет, а радиус атомов уменьшается, поэтому в большей степени проявляется склонность атомов к присоединению, а не к отдаче электронов. В связи с этим в периоде при движении слева направо металлические свойства элементов постепенно уменьшаются, а неметаллические – увеличиваются.

Имея больший радиус атома, металлы характеризуются, как было сказано выше, сравнительно низкими значениями энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности. Эти особенности влияют на преобладание у металлов восстановительных свойств, т. е. способности их атомов отдавать электроны. Ярче всего восстановительные свойства выражены у атомов металлов I и II групп главных подгрупп или у s-элементов. Самым сильным восстановителем является франций, а в водной среде – литий, выделяющийся за счет более высокого значения энергии гидратации образующихся катионов металла.

Число элементов, проявляющих металлические свойства, внутри периодов возрастает по мере увеличения номера периода. Так, во втором периоде это два элемента, в третьем – три, в четвертом – тринадцать и т. д.

В Периодической таблице металлические элементы отделены от неметаллических диагональной линией, проходящей от бора к астату. Вдоль этой границы располагаются элементы, одновременно проявляющие свойства и металлов, и неметаллов. К ним относятся бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и астат, которые называются полуметаллами или металлоидами. Таким образом, внутри каждого периода имеется «пограничная зона», где располагается элемент, имеющий двойственные свойства. Соответственно переход от типичного металла к типичному неметаллу в периоде происходит постепенно.

Начиная с 3-го периода у атомов появляются новые подуровни. Поэтому увеличивается число свободных орбиталей и, следовательно, возрастает между атомами количество связей, способствующих образованию сложных молекул, таких как комплексные соединения. В комплексных соединениях связь чаще всего образуется по донорно-акцепторному механизму. В роли акцептора, как правило, выступает положительно заряженный ион металла. Практически все элементы могут исполнять роль комплексообразователя, но наибольшее число комплексных соединений характерно для d-элементов 4-, 5- и 6-го периодов системы. Следовательно, элементы побочных подгрупп (В) более склонны к комплексообразованию, чем элементы главных подгрупп (А).

1. Физические свойства металлов

Почти все металлы, за исключением франция и ртути, в стандартных условиях находятся в твердом состоянии. При нагревании до определенной температуры они плавятся, а при еще более высоких температурах переходят в газообразное состояние.

Твердость металлов, а также их температура плавления обусловлены прочностью пространственной кристаллической решетки. Самые мягкие – щелочные металлы, которые легко режутся ножом. Наиболее твердые – металлы VIВ группы, особенно хром; по твердости он приближается к алмазу и режет стекло.

Изменение температуры плавления можно проследить по таблице Д. И. Менделеева: каждый период начинается с металла, имеющего очень низкий показатель. По мере увеличения заряда ядра атома температура плавления растет и достигает максимума в группе хрома, где находится самый тугоплавкий металл – вольфрам (3390 °С). Далее она снижается

и достигает минимума в подгруппе цинка, где находится самый легкоплавкий металл – ртуть (–38,9 °С). Металлы, температуры плавления которых выше 1000 °С, называют тугоплавкими, а ниже 100 °С – легкоплавкими.

Металлический блеск является следствием отражения световых лучей, а его интенсивность определяется долей поглощаемого света. Большинство металлов почти полностью отражают свет всех длин волн спектра, в связи с чем имеют белый или серый цвет. Наиболее ярко блестят палладий и серебро. Некоторые металлы (медь, золото, цезий) поглощают зеленый или голубой свет сильнее, чем свет других длин волн, поэтому окрашены в желтый или красный цвета.

В мелкораздробленном состоянии многие металлы теряют блеск. Например, железо, платина, хром становятся черного или серого цвета, тогда как алюминий и магний в порошкообразном состоянии продолжают блестеть. Интенсивность блеска зависит от доли поглощенного света: чем меньше света поглощает металл, тем более интенсивным будет блеск.

Все металлы полностью отражают радиоволны, что используется для обнаружения различных металлических объектов с помощью радиоволн (радиолокация).

Теплота сублимации – это характеристика, представляющая собой энергию, необходимую для перевода определенной массы металла в парообразное состояние. Теплота сублимации является мерой прочности связи в кристаллической решетке металла. В каждом периоде таблицы Д. И. Менделеева с увеличением порядкового номера теплота сублимации возрастает и достигает максимума для металлов подгруппы хрома, затем снижается до минимального значения в подгруппе цинка. Характер изменения значений теплоты сублимации в побочных подгруппах аналогичен изменению температур плавления и кипения металлов.

Электропроводность обусловлена присутствием в металле свободных электронов, которые направленно перемещаются при наложении электрического тока. Металлы – проводники 1-го рода, поскольку проводят электрический ток без изменений своей структуры. При нагревании электропроводность уменьшается, так как усиливается колебательное движение ионов, что затрудняет движение электронов. При охлаждении же электропроводность возрастает. Вблизи абсолютного нуля она стремится к бесконечности – это так называемое явление сверхпроводимости.

Теплопроводность – это свойство металлов, обеспечиваемое взаимодействием электронов проводимости с ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки. Теплопроводность связана с электропроводностью: у металлов с высокой электропроводностью теплопроводность так же высока.

Пластичность металлов представляет собой легкость деформации, особенно проявляющуюся при высоких температурах. Обусловлена она тем, что под внешним воздействием одни слои в кристаллах легко перемещаются (скользят) относительно других без разрыва. Благодаря этому большинство металлов прокатывается в листы, вытягивается в проволоку, поддается ковке, прессованию и т. д. Наиболее пластичны золото, серебро и медь. Механически прочные металлы деформируются только под воздействием больших нагрузок.

Плотность – это критерий, лежащий в основе разделения металлов на легкие и тяжелые. Металлы, плотность которых меньше 5 г/см³, условно принято называть легкими, а более 5 г/см³ – тяжелыми. Самый легкий из металлов – литий (плотность 0,53 г/см³), а самый тяжелый – осмий (плотность 22,6 г/см³). К легким относятся щелочные, щелочноземельные металлы, а также бериллий, алюминий, скандий, иттрий и титан, а к тяжелым – все остальные.

Плотность металлов связана с температурой их плавления. Легкие металлы обычно самые легкоплавкие, например, цезий с плотностью 1,87 г/см³ плавится при температуре +28 °С, а вольфрам с плотностью 19 г/см³ имеет температуру плавления, равную +3380 °С.

Фотоэлектрический эффект – это свойство металлов выбрасывать электроны с поверхности под действием электромагнитных волн, что обусловлено слабой связью валентных электронов с ядром. Чем слабее эта связь, тем меньше энергии необходимо для отрыва электрона. Именно поэтому в щелочных металлах фотоэлектрический эффект выражен сильнее.

На границе раздела двух металлов возникает контактная разность потенциалов, вызванная различной концентрацией электронов проводимости и разной работой выхода электронов у соприкасающихся поверхностей.

Полиморфизм – это явление существования металла в разных формах в твердом состоянии, или способность принимать различные кристаллические формы. Полиморфные модификации отличаются как внутренней структурой, так и физическими свойствами. Например, у железа известны α-, β-, γ-формы. Модификация α- железа устойчива при низких температурах, β– при более высоких.

Магнитные свойства присущи фактически всем металлам, поскольку они являются магнетиками – веществами, изменяющими или приобретающими магнитный момент под действием внешнего (стороннего) магнитного поля. Мерой измерения магнитных свойств металлов служат следующие величины: остаточная индукция, коэрцитивная сила и магнитная проницаемость (магнитная восприимчивость).

Металлы по магнитным свойствам могут быть разделены на три основные группы:

• диамагнетики – выталкиваются из магнитного поля и ослабляют его;
• парамагнетики – втягиваются магнитным полем, незначительно усиливая его;
• ферромагнетики – усиливают магнитное поле на порядки величин.

К диамагнетикам относятся такие металлы, как медь, серебро, золото, кремний, бериллий и металлы подгруппы цинка, галлия, германия. Им свойственна отрицательная магнитная восприимчивость, поскольку под действием внешнего магнитного поля в них возникает намагниченность, направленная ему навстречу. Парамагнетики – металлы с небольшой положительной восприимчивостью (в основном щелочные и щелочноземельные), которые намагничиваются в направлении внешнего поля. Ферромагнетики включают металлы, обладающие высокой магнитной восприимчивостью – это железо, кобальт, никель. Есть металлы и сплавы, которые не принадлежат трем упомянутым группам: антиферромагнетики (ряд редкоземельных металлов), ферриты (соединения оксида железа) и т. д.

Металлы, применяемые в технике, подразделяются на черные (железо и его сплавы), цветные (все остальные, включая магний и алюминий), драгоценные (золото, платина, палладий, иридий), редкие (цирконий, иттрий, лантан, церий и др.).

2. Типы кристаллических решеток

Все металлы в твердом состоянии представляют собой кристаллы. Кристалл – это совокупность атомов, расположенных в пространстве не хаотично, а в геометрически правильной последовательности. Пространственное расположение атомов и образует кристаллическую решетку.

В узлах пространственной кристаллической решетки металла правильно расположены положительно заряженные ионы, а между ними перемещаются свободные электроны – электронный газ. Переходя от одного катиона к другому, они осуществляют связь между ионами и превращают кристалл металла в единое целое. Эта связь, называемая металлической, возникает между атомами металлов за счет перекрывания электронных облаков внешних электронов. Металлическая связь отличается от неполярной ковалентной связи своей ненаправленностью. В кристалле металлического типа электроны не закреплены между двумя атомами, а принадлежат всем атомам данного кристалла, т. е. делокализованы. К особенности структуры металлических кристаллов относятся большие координационные числа – 8÷12, которым соответствует высокая плотность упаковки.

Кристаллическая решетка каждого металла состоит из положительно заряженных ионов одинакового размера, расположенных в кристалле по принципу наиболее плотной упаковки шаров одинакового диаметра.

Различают три основных типа упаковки, или кристаллической решетки.

1. Объемноцентрированная кубическая решетка с координационным числом, равным 8 (натрий, калий, барий). Атомы металла расположены в вершинах куба, а один – в центре объема. Плотность упаковки шарообразными ионами в этом случае составляет 68 %.

2. Гранецентрированная кубическая решетка с координационным числом, равным 12 (алюминий, медь, серебро). Атомы металла расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Плотность упаковки – 74 %.

3. Гексагональная решетка с координационным числом 12 (магний, цинк, кадмий). Атомы металла расположены в вершинах и центре шестигранных оснований призмы, а еще три – в ее средней плоскости. Плотность упаковки – 74 %.

Из-за неодинаковой плотности атомов в различных направлениях кристалла наблюдаются разные свойства. Это явление, получившее название анизотропия, характерно для одиночных кристаллов – монокристаллов. Однако большинство металлов в обычных условиях имеют поликристаллическое строение, т. е. состоят из значительного числа кристаллов, или зерен, каждое из которых анизотропно. Разная ориентировка отдельных зерен приводит к усреднению свойств поликристаллического металла.

Особенности кристаллических решеток обусловливают характерные физические свойства металлов.

3. Характеристика химических свойств металлов

3.1. Восстановительная способность

Все металлы в свободном состоянии – восстановители, поэтому в соединениях их степени окисления всегда положительны. Химическая активность металлов, т. е. их способность отдавать электроны, может быть охарактеризована с помощью двух величин: энергии ионизации и стандартного электродного потенциала. Различие между этими величинами заключается в том, что энергия ионизации влияет на процесс отрыва электрона от атомов металлов в газовой фазе, а электродные потенциалы изменяют свойства металлов в растворах.

Энергия ионизации (Е_и) – энергия, необходимая для удаления электрона из изолированного атома на бесконечно большое расстояние:

Ме_(г) – ē + Е_и → Ме⁺_(г).

Электродный потенциал (Е⁰) количественно характеризует способность металла отдавать электроны в растворе, т. е. его восстановительные свойства:

Ме_(т) + nН₂О – nē → [Ме(Н₂О)_n(водн.)]ⁿ⁺.

Интенсивность взаимодействия металлов с элементарными окислителями определяется не только энергией ионизации атома металла, но и энергией сродства к электрону, и энергией диссоциации молекулярного окислителя. Последнее служит объяснением более легкого окисления металлов галогенами, чем кислородом или азотом, обладающими высокими значениями сродства к электрону.

Внутри каждого периода таблицы Д. И. Менделеева при движении слева направо энергия ионизации повышается: наименьшей энергией характеризуется щелочной металл, а наибольшей – благородный газ. Тогда как в пределах одной группы с возрастанием заряда ядра энергия ионизации, наоборот, уменьшается, так как радиус атома увеличивается, а притяжение электрона к ядру ослабевает. Следовательно, в периоде восстановительная способность атомов элементов уменьшается, а в группе увеличивается.

Все металлы окисляются фтором и могут окисляться хлором. Большинство из них, кроме золота и платины, окисляются бромом в кислой среде. Продуктами такого взаимодействия являются высшие галиды металлов.

С кислородом металлы взаимодействуют менее энергично, что объясняется высоким значением энергии диссоциации его молекулы. Продуктами такого взаимодействия являются, как правило, оксиды, хотя в некоторых случаях возможно образование пероксидов.

С азотом многие металлы вообще не взаимодействуют. Лишь некоторые, способные гореть в атмосфере азота, образуют нитриды. Такая устойчивость обусловлена высокой энергией диссоциации молекулы азота. Атомарный же азот легко взаимодействует со многими металлами с образованием нитридов.

С серой почти все металлы взаимодействуют при нагревании. Особенно легко они реагируют на расплавленную серу. Продуктами такого взаимодействия являются сульфиды металлов.

С водородом активные металлы взаимодействуют с образованием гидридов. Легкость перехода атомов металлов в гидратированные ионы зависит не только от химической активности металла, но и от энергии гидратации его иона.

Сравним свойства двух металлов: лития и цезия. Оба они относятся к s-элементам I группы, но литий находится во втором периоде, а цезий – в шестом. Поскольку радиус атома цезия больше, чем радиус атома лития, то энергия ионизации лития (5,39 эВ) больше, чем цезия (3,89 эВ). Ионы лития лучше гидратируются, благодаря чему в водных растворах он является более сильным восстановителем. А вот в твердом виде наиболее активным металлом и эффективным восстановителем становится цезий.

Металлы при взаимодействии с кислородом (прямом или косвенном) образуют основные оксиды, гидроксиды которых проявляют основные свойства: металл (Ме) → основной оксид (Ме_хО_у) → гидроксид или [Ме(ОН)_х] основание. Например:

Са → СаО → Са(ОН)₂;

2Са + O₂ = 2 СаО; СаО + H₂О = Са(ОН)₂.

Оксид и гидроксид кальция проявляют основные свойства, поэтому могут взаимодействовать с кислотными оксидами и с кислотами:

СаO + N₂O₅ → Са(NO₃)₂; СаO + 2НNO₃ = Са(NO₃)₂ + H₂O; Са(OH)₂ + SO₃ = СаSO₄ + Н₂О; Са(OH)₂ + H₂SO₄ = СаSO₄ + 2 Н₂О.

В периоде основные свойства оксидов и гидроксидов уменьшаются:

Na₂O – MgO – Al₂O₃; NaOH – Mg(OH)₂ – Al(OH)₃.

В группе основные свойства соединений увеличиваются:

BeO – MgO – CaO – BaO; Be(OH)₂ – Mg(OH)₂ – Ca(OH)₂ – Ba(OH)₂.

Если металл может образовывать соединения с разными степенями окисления, то свойства соединений будут зависеть от степени окисления элемента.

С возрастанием степени окисления металла основные свойства соединений уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются:

Fe(ОH)₂ – Fe(ОH)₃; Sn(ОH)₂ – Sn(ОH)₄; MnO – Mn₂O₇; Mn(ОH)₂ – HMnO₄.

Взаимодействие металлов с водородными соединениями зависит от агрегатного состояния водородного соединения и от температуры. В основном галогенводороды реагируют с металлами при высокой температуре. При этом образуются соответствующие галиды металлов и выделяется водород:

Ме + nНГ = МеГ_n+ n/2 Н₂.

С активными металлами данная реакция протекает при обычной температуре.

Взаимодействие металлов с водой определяется их активностью. Активные металлы вытесняют водород из воды при комнатной температуре:

Ме + n HOH = Me(OH)_n+ n/2 H₂.

Действие воды на металлы усиливается в присутствии кислорода. Если малоактивные металлы в обычных условиях с водой не взаимодействуют, то в присутствии растворенного кислорода достаточно легко окисляются:

Me + n/2 H₂O + n/4 O₂ = Me(OH)_n.

Сероводород (H₂S) взаимодействует с металлами преимущественно при высоких температурах с выделением водорода и образованием сульфидов, а в случае активных металлов – гидросульфидов.

Газообразный аммиак (NH₃) действует на металлы также при высоких температурах, образуя при этом нитриды или гидронитриды (амиды) металлов. Однако жидкий аммиак активными металлами разлагается:

Me + n NH₃ = Me(NH₂) + n/2 H₂.

Образование пассивных пленок. Взаимодействие многих металлов с фтором, хлором, бромом и кислородом тормозится пассивными пленками. Они образуются на поверхности металла и имеют особую структуру, благодаря которой обладают такими свойствами как прочность, высокая плотность, инертность и т. д. Наибольшая склонность к пассивации отличает алюминий, бериллий и d-металлы: титан, хром, железо.

Токсичность. Пыль и пары многих металлов являются токсичными. Примером могут служить бериллий, ртуть, свинец, кадмий, серебро, никель, таллий, радий, индий и т. д. Степень токсичности определяется значением предельно допустимой концентрации (ПДК). Так, для бериллия ПДК = 10^–3 мг/м³, для таллия – 10^–1 мг/м³.

Комплексообразование. Большинство металлов являются комплексообразователями за счет вакантных (свободных) орбиталей: [Cu(NH₃)₄]Cl₂; K₂[HgI₄].

Способность к комплексообразованию возрастает с увеличением заряда иона-комплексообразователя и уменьшением его радиуса.

3.2. Отношение металлов к кислотам

Взаимодействие с серной кислотой – H₂SO₄

1. Разбавленная H₂SO₄. Окислителем в разбавленной серной кислоте является ион водорода Н⁺. Следовательно, в реакцию могут вступать металлы, чей

стандартный электродный потенциал меньше, чем у водорода (Е⁰_Me > Е⁰_H = 0) :

Ме Н

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂. (1)

2. Концентрированная H₂SO₄. Окислителем в этом случае является атом серы со степенью окисления +6 – S⁺⁶. В зависимости от активности металла реакция может быть разной:

• металлы низкой активности (Е⁰_Me < Е⁰_H ) восстанавливают серную кислоту до диоксида серы:

Cu + H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + H₂O; (2)

• металлы средней активности, для которых справедливо соотношение Е⁰_Mn = – 1,05 ≤ Е⁰_Me < Е⁰_H , восстанавливают серу серной кислоты до простого вещества:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + S + H₂O; (3)

• металлы высокой активности ( Е⁰_Me < Е⁰_Mn ) вытесняют из серной кислоты сероводород, в котором степень окисления серы минимальна и равна – 2:

Mg + H₂SO₄ → MgSO₄ + H₂S + H₂O.

Взаимодействие с азотной кислотой – HNO₃

1. Разбавленная HNO₃. Окислителем в азотной кислоте всегда является атом N⁺⁵, поэтому при взаимодействии с металлами из нее никогда не выделяется водород. Возможны три варианта взаимодействия металлов разной активности с разбавленной HNO₃:

• металлы низкой активности ( Е⁰_Me > Е⁰_H  ) способны восстанавливать азот азотной кислоты до степени окисления +2:

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O; (4)

• металлы средней активности ( Е⁰_Mn = – 1,05 ≤ Е⁰_Me < Е⁰_H) восстанавливают азотную кислоту до простого вещества N₂ (или до закиси азота N₂O):

Ni + HNO₃ → Ni(NO₃)₂ + N₂ + H₂O; (5)

• металлы высокой активности ( Е⁰_Me < Е⁰_Mn ) способны восстановить азот азотной кислоты до минимальной степени окисления –3:

Mg + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O.

2. Концентрированная HNO₃. В этом случае различают лишь два варианта взаимодействия с металлами:

• металлы низкой активности ( Е⁰_Me > Е⁰_H ) восстанавливают азотную кислоту до диоксида азота NO₂, в котором степень окисления азота равна +4:

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O; (6)

• активные металлы (Е⁰_Ме < Е⁰_Н) при растворении в концентрированной кислоте выделяют из нее оксид азота (II):

Mg + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + NO + H₂O. (7)

Такие металлы, как Fe, Al, Cr, Ti не взаимодействуют с концентрированной HNO₃ вследствие явления пассивации.

Разложение нитратов металлов разной активности. От активности металла зависит состав продуктов разложения солей азотной кислоты. Возможны три варианта термического разложения нитратов металлов разной активности:

1. стоящие в ряду напряжений до Mg при разложении образуют соответствующие нитриты и кислород: MeNO₃ → MeNO₂ + O₂;
2. расположенные в ряду напряжений в диапазоне «Mg – Cu» разлагаются с образованием соответствующих оксидов, диоксида азота и кислорода: MeNO₃ → MeO + NO₂ + O₂;
3. находящиеся в ряду напряжений после Cu разлагаются с выделением металла в виде простого вещества, диоксида азота и кислорода: MeNO₃ → Me + NO₂ + O₂.

4. Металлические сплавы

В твердом состоянии металлы практически не взаимодействуют друг с другом, однако в расплавленном состоянии могут иметь место и растворение, и взаимодействие. Различные расплавленные металлы в большинстве случаев смешиваются друг с другом в любых соотношениях, образуя жидкие однородные системы. В отдельных случаях наблюдается неполная взаимная растворимость. Например, расплавленные цинк и свинец при смешивании образуют двухслойную жидкую систему, фазы которой представляют собой растворы цинка в свинце и свинца в цинке.

Отличительные признаки смешанных металлических расплавов проявляются в процессе их кристаллизации при охлаждении в некотором температурном интервале. Система при этом затвердевает, образуя металлический сплав.

Металлические сплавы – это вещества, обладающие свойствами металлов и состоящие из двух и более компонентов, из которых хотя бы один является металлом.

Природа затвердевших сплавов зависит от отношения друг к другу составляющих их компонентов. При сходстве кристаллических решеток они взаимно растворимы друг в друге даже в твердом состоянии. Из их расплавов при охлаждении кристаллизуются твердые растворы, представляющие собой кристаллы с решетками, в узлах которых попеременно располагаются ионы составляющих металлов, например, медь – серебро. При близости параметров кристаллических решеток составляющих металлов наблюдается их неограниченная растворимость друг в друге, т. е. могут образовываться твердые растворы с любым содержанием исходных веществ. Системы с полной взаимной растворимостью – это непрерывные твердые растворы: Ag – Au, Ni – Co, Cu – Ni, Mo – W.

Твердые растворы металлов обладают свойствами, качественно напоминающими свойства индивидуальных металлов, но количественно отличающимися от них в зависимости от состава. Например, латунь (сплав Cu – Zn) имеет прочность на разрыв, которая в 3 раза больше, чем у меди и в 6 раз, чем у цинка, а нержавеющая сталь (сплав Fe – Cr – Ni) устойчива в разбавленной H₂SO₄, тогда как чистый металл Fe в ней растворяется.

Среди компонентов твердого раствора различают металл-растворитель и растворенный металл. Растворителем считается металл, сохраняющий свою кристаллическую решетку при образовании раствора, и содержание которого в растворе должно быть не меньше определенного значения. Ионы растворяемого металла постепенно замещают в кристаллической решетке ионы металла-растворителя (растворы замещения) или располагаются между ними (растворы внедрения). В том случае, когда различные металлы с близкими кристаллическими решетками способны образовывать твердые растворы в любых количественных соотношениях, отличить растворенный металл от металла-растворителя нет возможности: приходится считать, что они взаимно растворяют друг друга.

Ионы растворенного металла изменяют средние размеры элементарной ячейки металла-растворителя. При образовании твердых растворов замещения параметры решетки изменяются в зависимости от разности ионных диаметров растворенного металла и растворителя. При образовании твердых растворов внедрения параметры решетки увеличиваются, так как размеры ионов растворенного металла больше межионных помежутков, в которых они располагаются.

Однако чаще всего растворимость твердых металлов друг в друге ограничена, т. е. в твердой фазе содержание одного из металлов не может превысить некий предел. В этом случае при полном затвердевании расплава из двух металлов образуется неоднородный сплав, состоящий из двух твердых фаз, одна из которых представляет собой насыщенный раствор первого металла во втором, а другая – насыщенный раствор второго металла в первом. Иногда растворимость настолько ничтожна, что отдельные твердые фазы образовавшегося сплава можно считать состоящими практически из индивидуальных металлов.

Многие металлы, взаимно растворимые в расплавленном состоянии, при охлаждении образуют смесь кристаллов с различной кристаллической решеткой. Температура плавления (Т_пл) такой смеси меньше Т_плотдельных компонентов.

Состав, имеющий минимальную Т_пл, называется эвтектикой. Эвтектический сплав состоит из мельчайших кристаллов индивидуальных компонентов. Его образуют металлы очень близкие по природе, но существенно отличающиеся по типу кристаллической решетки, например, Рb – Sn, Pb – Sb, Cd – Bi, Sn – Zn. Эвтектические сплавы имеют высокую твердость и прочность.

В некоторых случаях при взаимодействии двух металлов образуются химические соединения, именуемые интерметаллидами. Большинство этих соединений устойчивы только в твердом состоянии, так как их формульный состав не соответствует классическим представлениям о валентности элементов, например, TiBe₁₂. Очень часто интерметаллиды имеют переменный состав, так как в твердом состоянии способны растворяться в металлах и других интерметаллических соединениях.

Интерметаллиды представляют собой соединения с металлической связью между входящими в их состав атомами. Термическая прочность таких соединений невысока: большинство из них при плавлении частично или полностью разлагается.

Интерметаллические соединения выглядят как металлоподобные вещества. Однако типичные для металлов физические свойства у интерметаллидов проявляются слабее. Обычно у них и электропроводность меньше, чем у компонента с низшей электрической проводимостью, и теплопроводность, и блеск, и пластичность существенно уступают соответствующим элементарным металлам. По химическим же свойствам интерметаллиды им подобны. Некоторые сравнительно прочные интерметаллические соединения в расплавленном состоянии могут подвергаться электролизу, причем на катоде выделяется более активный металл, на аноде – менее активный.

Металлические сплавы можно получить разными способами. Например, спеканием, суть которого заключается в том, что при высокой температуре и под большим давлением в смеси порошкообразных металлов осуществляется их взаимная диффузия.

Другой способ получения металлических сплавов – электролиз смеси электролитов, при котором на катоде одновременно восстанавливаются ионы двух или более металлов.

Кроме того, металлические сплавы образуются при возгонке нескольких металлов, когда из смеси паров происходит одновременная конденсация, сопровождающаяся взаимной диффузией компонентов друг в друга.

Композиционные материалы. Композиты получают путем объемного сочетания химически разнородных компонентов при сохранении между ними границы раздела. Свойства композитов существенно отличаются от свойств входящих в них компонентов.

Композиты состоят из основы (матрицы) и добавок (порошки, волокна, стружка). В качестве основы используют металлы, керамику, полимеры.

1. Если основой служат металлы, то добавками могут быть металлические нитевидные кристаллы, неорганические волокна и порошки: Al₂O₃, SiO₂ и т. д.
2. Если основой является керамика, то добавками выступают металлы. Например, основа – Al₂O₃, Cr₂O₃, MgO, ZrO₂ и т. д., добавки – Mo, W, Ta, Ni, Co. Такие композиты называются керамико-металлическими материалами (керметами).

Композиты характеризуются высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, благодаря чему их используют в качестве конструкционных материалов, контактов, подшипников, инструментов и т. д.

5. Распространение в природе и способы получения металлов

Значительная часть металлов находится в земной коре в виде различных соединений, и только малоактивные (благородные) встречаются в свободном или самородном состоянии.

Содержание наиболее распространенных металлов в земной коре можно представить следующим образом (масс. %): алюминий – 8,45; железо – 4,4; кальций – 3,3; натрий – 2,6; калий – 2,5; магний – 2,1; титан – 0,61.

Из природных соединений металлов в большей степени распространены оксиды, входящие в состав горных пород, и сульфиды (железа, никеля, меди, цинка и др.). Встречаются также фториды и хлориды – преимущественно щелочных и щелочноземельных металлов. Некоторые металлы присутствуют в виде солей кислородсодержащих кислот (карбонаты, силикаты, сульфаты, фосфаты и т. д.).

Главным источником получения металлов являются руды – скопления металлосодержащих минералов, входящих в состав горных пород. Металлы в составе руд находятся в окисленном состоянии, поэтому основным способом их получения является процесс восстановления. Если в руде содержатся разные металлы, ее подвергают расщеплению на отдельные соединения металлов путем химической обработки. Так, при воздействии на полиметаллические руды хлора (в присутствии восстановителя) образуются хлориды нескольких металлов, которые благодаря разной степени летучести могут быть отделены друг от друга и от непрохлорированной части руды. Чистые хлориды ряда металлов восстанавливают активными металлами до свободных металлов.

Иногда сложные полиметаллические руды с целью получения сложных сплавов подвергают восстановлению без предварительного разделения. Поскольку они бывают загрязнены так называемой пустой породой, которая затрудняет восстановление, то процессу получения металла предшествует очистка руды или ее обогащение механическими, химическими, физико-химическими и другими методами. Из физико-химических наибольшее распространение получил метод флотации, основанный на различной смачиваемости водой частиц смеси различных материалов.

Чистые оксиды металлов легче и удобнее поддаются процессу восстановления. В связи с этим водные оксиды обезвоживают, а сульфидные руды переводят в оксидные путем окислительного обжига.

Руды с небольшим содержанием металлов подвергают гидрометаллургической переработке водными растворами кислот или щелочей. При этом соединения некоторых металлов переходят в раствор.

Таким образом, наиболее распространенными способами получения металлов являются пирометаллургия и гидрометаллургия.

1. Пирометаллургия – восстановление металлов, при котором в качестве восстановителей используют углерод (карботермия), водород, металлы-восстановители (металлотермия):

WO₃ + 3H₂ = W + 3H₂O; CuS + O₂ = CuO + SO₂; CuO + H₂ = Cu + H₂O; BeF₂ + Mg = Be + MgF₂.

Если при восстановлении соединений металлов используется алюминий, метод получения называется алюмотермией. Алюмотермические методы применяют при извлечении из оксидов тугоплавких металлов (ванадий, хром, молибден и др.). Иногда в качестве восстановителя требуется магний. Метод магнийтермии нашел применение при получении титана, циркония, тантала из хлоридов этих металлов.

Углерод по своей восстановительной активности уступает многим металлам. Тем не менее, карботермия имеет широкое распространение при восстановлении металлов малой активности (медь) и средней (железо, цинк, свинец).

2. Гидрометаллургия – восстановление металлов, протекающее из водных растворов их солей при обычной температуре. При этом восстанавливаемый металл находится в мелкораздробленном состоянии. В качестве восстановителей используют активные металлы.

3. Электрометаллургия – процесс получения металлов под воздействием постоянного электрического тока, протекающего через раствор или расплав соли металла:

AgNO₃ + H₂O → Ag + O₂ + HNO₃.

Электролизом водных растворов получают сравнительно малоактивные металлы (медь, серебро, никель и т. д.). А электролизом расплавов солей – высокоактивные (щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий).

Получение чистых металлов. Некоторые отрасли промышленности и техники нуждаются в металлах особой чистоты. Например, они востребованы при конструировании ядерных реакторов, в электронной и медицинской технике. Особо чистые металлы отличаются по своим физическим свойствам от обычных. Такие свойства, как пластичность, электро- и теплопроводность, а также сопротивление коррозии у чистых металлов имеют более высокие значения.

В настоящее время проблема получения чистых и сверхчистых металлов решается разными способами.

1. Электролитическое рафинирование – процесс электролиза с использованием чернового металла в качестве анода (активного). При пропускании постоянного электрического тока через электролит черновой металл окисляется (растворяется), а на катоде, изготовленном из чистого металла, из раствора (расплава) восстанавливается (осаждается) металл.
2. Термическая диссоциация летучих соединений – очистка, основанная на способности некоторых соединений металлов разлагаться при высокой температуре. Например, иодиды титана и циркония, являясь летучими соединениями, при повышении температуры разлагаются на чистый металл и йод.
3. Зонная плавка – процесс, основанный на различной степени растворимости примесей в твердом и расплавленном состояниях. Через зону с высокой температурой медленно продвигают стержень из очищаемого металла. По мере продвижения расплавленная область, где собираются все примеси, постепенно перемещается в конец стержня, который входит в горячую зону последним. Операцию повторяют многократно, каждый раз механически отделяя от чистого металла конец стержня, содержащий примеси.

Просмотров: 9 590

Литий металлический + Аноды, графит, припой… › Русский металл

Цена: договорная — от объёма, заполните заявку RUB

   Литий (Li) – самый легкий металл, непохожий на другие не только своим малым весом, но и химической активностью. Литий металлический активно взаимодействует с кислородом и азотом воздуха, а при контакте с галогенами воспламеняется и может гореть даже в CO2. Li по своим свойствам напоминает Mg.
   Производство лития. Для того, чтобы получить литий высокой чистоты, необходимо выполнить много различных операций. Природные минералы Li растворяют кислотой, спекают с щелочами, обрабатывают солями и выщелачивают водой. В полученном растворе сначала выделяют карбонат лития, а затем – хлорид. После электролиза в солевом растворе Li очищают вакуумной дистилляцией. В зависимости от технологии и результатов получают следующие марки Li, полученного электролизом: ЛЭ-1, ЛЭ-2, ЛЭ-3. Отливается литий в чушках и слитках.
   Области применения. Литий обширно используется в самых разных сферах: медицине, пищевой и текстильной промышленности, фармацевтике, пиротехнике, ядерной энергетике, для разных задач в металлургии.
   Литиевые лигатуры и сплавы. Совместно с серебром, золотом и медью литий образует одни из самых эффективных припоев. Сплавы лития с некоторыми другими металами – это настоящий прорыв в авиационной промышленности. На основе лития создана керамика, затвердевающая в «комнатных» условиях, которая сегодня широко используется в военной, металлургической и термоядерной промышленности. В сплавах, например, свинцовых, литий придает им необходимую прочность, пластичность, упругость и стойкость к коррозии. 
 Литий ЛЭ-1, ЛЭ-2 и ЛЭ-3. Марку чистого лития определяют % основы и примесей: Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Al, SiO2, N. Литий приведенных марок применяется в производстве активных катализаторов для промышленного синтеза, в качестве дегазатора и модификатора, а также в металлических сплавах для большей пластичности, коррозионной стойкости и повышения механических характеристик.

   Химсостав:
• ЛЭ-1 — содержание лития 99,5-99,9%;
• ЛЭ-2 — содержание лития 98,8-99,0%;
• ЛЭ-3 — содержание лития 98,0%.

15 металлов с самой низкой температурой плавления — Материаловедение и инженерия

Часто люди предполагают, что металлы имеют высокие температуры плавления. Но знаете ли вы, что металлы составляют половину всех элементов, находящихся в жидком состоянии при комнатной температуре? (Их всего 2!)

Металлы могут иметь широкий диапазон температур плавления, и вы можете быть удивлены, узнав обо всех возможных преимуществах низких температур плавления.

Температура плавления материала в первую очередь связана с прочностью сцепления. Материалы с более слабыми связями между атомами будут иметь низкую температуру плавления. Однако другие факторы, такие как кристаллическая структура, атомный вес и электронная структура, также могут влиять на температуру плавления.

Вот 15 металлов с самыми низкими температурами плавления; продолжайте читать, и вы увидите, чем полезны эти металлы!

15 металлов с самой низкой температурой плавления: Ртуть, Франций, Цезий, Галлий, Рубидий, Калий, Натрий, Индий, Литий, Олово, Полоний, Висмут, Таллий, Кадмий и Свинец.

Мы также создали список металлов с максимальной температурой плавления . Прочтите эту статью, чтобы узнать больше!

(Cd)

* Жидкость при комнатной температуре, ** Радиоактивна, *** Согласно расчетам DFT.

Почему некоторые металлы имеют низкую температуру плавления?

Простой ответ: низкая энергия связи .

Твердое тело можно представить как группу связанных вместе атомов, которые колеблются взад и вперед, но обычно остаются в одном и том же положении.

Колебание атомов — их кинетическая энергия — это то, что мы обычно называем температурой. Более высокая температура означает, что атомы колеблются быстрее. В какой-то момент они так быстро вибрируют, что могут порвать свои узы и проскользнуть мимо друг друга.

У каждого атома своя вибрация, поэтому даже в твердом состоянии есть некоторые атомы, которые могут временно разрывать свои связи и перемещаться через материал. Это явление называется «диффузией».

«Таяние» — это когда большая часть облигаций разрывается. В кристаллических твердых телах, таких как металлы, все связи имеют одинаковую длину и силу, поэтому есть точная точка, в которой почти все атомы получают достаточно тепловой энергии, чтобы разорвать свои связи. Чем больше энергии требуется для достижения этой точки, тем выше температура плавления.

Так когда же атомы достигают этой точки?

Очевидно, что наиболее очевидным фактором является сила прямого сцепления . Вот график прочности связи (представленной энтальпией образования) по сравнению с температурой плавления.

Есть еще несколько свойств, которые влияют на точку плавления, но не учитываются в энтальпии образования или энергии диссоциации связи. Например: сколько связей окружает атом?

В общем, мы считаем, что большинство эффектов от связей являются результатом ближайших соседей атома или тех, которые непосредственно «касаются» его.(Хотя есть эффект и от соседних атомов — например, если вы создаете наночастицы всего из нескольких атомов, связи меньше, чем обычно, и наночастица будет иметь более низкую температуру плавления, чем объемный материал).

Кристаллическая структура элемента определяет длину связи и количество ближайших соседей (также называемое «координационным числом»). Это влияет на прочность связи таким образом, что она не улавливается энергией диссоциации связи, но отражается на температуре плавления.

Вот почему элементы с высокими температурами плавления обычно имеют кристаллическую структуру с высокой степенью упаковки: FCC, HCP или BCC. С другой стороны, элементы с низкими температурами плавления обычно имеют кристаллическую структуру с более низкой упаковкой.

Конечно, все еще существуют металлы с низкой температурой плавления с кристаллическими структурами FCC, HCP или BCC, поскольку они являются наиболее стабильными структурами.

Сплавы с низкой температурой плавления

Хотя не существует сплавов с исключительно высокими температурами плавления, поскольку легирование приводит к более низкой температуре плавления, чем любой отдельный элемент, существует много полезных сплавов с низкими температурами плавления, таких как припои, легкоплавкие сплавы и амальгамы.

При объединении двух элементов одна чрезвычайно общая точка называется эвтектической точкой . Эвтектическая точка имеет несколько отличных свойств, но важно то, что она имеет низкую температуру плавления.

Вот график температуры плавления сплава свинца и олова: вы можете видеть, что самая низкая точка плавления составляет около 75% олова и 25% свинца. Это эвтектическая точка для бинарного сплава свинец-олово.

Конечно, у вас может быть сплав с более чем двумя базовыми элементами.В зависимости от системы сплава возможно наличие нескольких эвтектических точек (хотя это трудно визуализировать, поскольку для ее рисования потребуется более двух измерений).

Легкоплавкие сплавы — это сплавы, специально разработанные для обеспечения низкой температуры плавления. Обычно они состоят в основном из Bi, Pb и Sn.

50%

Химический состав представлен в массовых процентах (мас.%)

Припои могут рассматриваться как подмножество легкоплавких сплавов. Я расскажу подробнее о его применении в подразделе «Применение», но для соединения материалов используются припои, что немного похоже на деликатную сварку. Исторически припои были на основе свинца , но когда ученые обнаружили, что свинец опасен для здоровья, бессвинцовые припои (обычно с использованием висмута, индия и / или олова) в значительной степени заменили припои на основе свинца.

Амальгамы — еще один токсичный тип сплава с низкой температурой плавления. Амальгамы — это (были) сплавы на основе ртути, которые использовались в стоматологии. Сейчас они редки, хотя некоторые сплавы на основе ртути используются в химических процессах.

Желаемые свойства материалов с низкой температурой плавления?

Конечно, металлы с низкими температурами плавления могут использоваться, как и другие металлы, в ситуациях, когда температура плавления не имеет значения, поэтому обычные свойства, такие как прочность, пластичность, электропроводность и т. Д.полезны в зависимости от приложения.

Но если вы выбираете металл именно потому, что он имеет низкую температуру плавления, вам может потребоваться несколько связанных свойств:

Энтальпия плавления

Это энергия, необходимая для преобразования твердого вещества в жидкость при температуре плавления. Высокая энтальпия плавления может быть хорошей, потому что она снижает вероятность плавления материала, если скачки температуры слишком близки к его точке плавления.С другой стороны, низкая энтальпия плавления может быть хорошей, потому что это означает, что плавление во время обработки дешевле.

Изменение объема

Обычно требуется небольшое сокращение объема при затвердевании из жидкости. Большое изменение объема — это плохо, потому что это означает, что отливка будет иметь пустоты от изменения объема. Висмут и галлий уникальны, потому что они расширяются при затвердевании. Они могут быть хорошими для создания плотных стыков, потому что металл будет расширяться и сжимать стык при охлаждении.

Теплопроводность

Обычно требуется высокая теплопроводность. Теплопроводность показывает, насколько быстро тепло передается от одной части металла к другой — это также влияет на охлаждение. Если вы используете сплав специально для того, чтобы плавить его снова и снова, высокая теплопроводность позволит плавлению происходить быстрее, с меньшим расходом тепла на воздух или тигель. Кроме того, металлы, используемые в жидком состоянии (например, жидкое олово для обработки стекла), обычно должны иметь высокую проводимость для взаимодействия с другими частями процесса.

Стабильность цикла

Стабильность цикла означает, насколько материал изменяется за цикл твердое тело → жидкость → твердое тело. Во время этого цикла размер зерна может измениться, состав может стать менее однородным (например, сплав тяжелого металла и легкого металла может разделиться, так что нижняя часть станет более плотной, чем верхняя), металл может испариться, если температура кипения будет слишком высокой. закрыть температуру плавления, металл может вступить в реакцию с кислородом или намочить тигель и т. д.Все это снижает стабильность цикла, потому что конечный продукт не такой, как исходный продукт после цикла нагрева-охлаждения. Стабильность цикла всегда хорошая, но особенно в тех случаях, когда металл используется в жидкой форме (например, оловянные бассейны для стекла).

Теплоемкость

Если вам нужен сплав именно потому, что он дешев в обработке, обычно вам нужна низкая теплоемкость. Теплоемкость — это то, насколько изменяется температура материала при вводе энергии — низкая теплоемкость может достичь точки плавления с низкими затратами энергии.Если вы используете этот металл по причинам, не связанным с его температурой плавления, высокая теплоемкость будет хорошей, потому что это снизит вероятность случайного плавления материала.

Токсичность

Очевидно, токсичность — это плохо, и это серьезный недостаток ртути и свинца. В контролируемой среде (сопровождаемой большим количеством документов) токсичные элементы могут использоваться при переработке. В целом, однако, сейчас редко можно добавлять токсичные элементы в конечные продукты, даже если это не представляет особой опасности для населения.Люди по-прежнему предпочитают избегать свинцовых пуль, несмотря на то, что отравление свинцом — меньшая из ваших проблем, если ребенок играет с пулей.

Смачиваемость

Смачивание зависит как от жидкости, так и от твердого вещества. Смачивание относится к углу, под которым капля жидкости образует твердое тело, и связано с тем, насколько жидкость прилипает к твердому телу. Если вы часто используете металл в жидкой форме, низкая смачиваемость обычно хороша, потому что это гарантирует, что вы не потеряете металл, который прилипает к чему-то другому.

Например, жидкое олово используется для создания плоских стекол, потому что олово не смачивает стекло. Однако, если вы использовали сплав с низкой температурой плавления для соединения деталей (например, припоя), высокая смачиваемость является очень важной характеристикой.

Коэффициент диффузии

Коэффициент диффузии обычно вызывает беспокойство у металлов с высокой температурой плавления, поскольку низкий коэффициент диффузии важен для сопротивления ползучести. Если вы используете сплав с низкой температурой плавления для сопротивления ползучести, у вас есть более серьезные проблемы, о которых следует беспокоиться.(На самом деле, забавный факт: ваш компьютер / телефон становится медленнее со временем, потому что очень маленькие провода ползут из-за тепла компьютера. Поэтому для этих припоев предпочтительнее низкий коэффициент диффузии.) Однако бывают ситуации, когда высокий коэффициент диффузии это хорошо. Высокий коэффициент диффузии обеспечивает однородность жидкого сплава по составу. Это также может быть полезно при связывании материалов в таких приложениях, как 3D-печать.

Стойкость к коррозии и окислению

Стойкость к окислению — это степень вероятности реакции чего-либо на кислород. Коррозионная стойкость — это вероятность того, что материал вступит в реакцию с чем-то еще в окружающей среде. В жидком состоянии диффузия происходит намного быстрее, поэтому реакции особенно летучие. Многие металлы, такие как титан, сильно окисляются в жидком состоянии, поэтому их часто плавят в вакууме. Плавка в вакууме обходится дорого, поэтому, если вы используете олово, потому что его плавить дешево, вы, вероятно, также захотите убедиться, что он не слишком сильно окисляется. То же самое и с коррозией, хотя в производственной среде легче контролировать большинство коррозионных загрязнителей.

Воспламеняемость

Да, некоторые металлы горят. Магний — известный пример. Воспламеняемость при обработке строго отрицательный. Подобно сильно окисляющим материалам, легковоспламеняющиеся металлы при обработке требуют вакуума или некислородной среды.

Радиоактивность

Да, многие металлы с низкой температурой плавления также радиоактивны (оказывается, нестабильные внутриатомные силы также могут приводить к нестабильным межатомным взаимодействиям).Некоторые радиоактивные элементы явно используются из-за их радиоактивного потенциала (и точка плавления не имеет значения), но в остальном радиоактивность представляет опасность для здоровья человека.

Общие области применения металлов с низкой температурой плавления

Металлы с низкой температурой плавления могут быть ценными по многим причинам: они дешевы в обработке (поскольку большие затраты на обработку обычно связаны с нагревом), их можно использовать для плавления и соединения предметов (припоев), их можно использовать в качестве предохранительный клапан температуры (если предохранитель нагреется и расплавится, он отключит машину), они обычно имеют высокую диффузию, что может сделать их идеальными для переплета в 3D-печати, и они полезны для приложений, требующих жидкого металла, поскольку им требуется меньше энергии, чтобы стать жидкими.

Припои наиболее часто используются для сплавов с низкой температурой плавления, и вы можете рассматривать припои как подмножество легкоплавких сплавов. Припои используются специально для соединения предметов — подобно пистолету для горячего клея. Припои используются в ювелирных изделиях (потому что металл выглядит одинаково) и в печатных платах (для сохранения проводимости). Припои также могут использоваться в механическом цехе для временного «приклеивания» труднообрабатываемой детали на место во время работы с ней. В настоящее время припои обычно изготавливают из висмута, индия и олова, но раньше основным компонентом припоев был свинец.

Устройства безопасности — еще одно распространенное применение для легкоплавких сплавов. Такие устройства, как пожарные спринклеры, котлы и сосуды высокого давления с подогревом, могут иметь заглушку из легкоплавкого сплава. Эта свеча плавится при определенной температуре, сбрасывая опасное давление или срабатывая спринклерную систему даже при отсутствии питания. Эти предохранительные заглушки очень надежны, потому что на них не влияют отключение электроэнергии или механические поломки, но они также используются одноразово. (Что ж, надеюсь, они будут бесполезны).Защитные устройства обычно изготавливаются из галлия и индия.

Связка — это применение для легкоплавких сплавов, которое требует хорошего смачивания. Если металл можно превратить в жидкость при низкой температуре, в то время как другие части все еще остаются твердыми, металл будет связывать другие части вместе, когда остынет. Склеивание похоже на пайку, но термин «склеивание» обычно используется, когда вы рассматриваете склеивание на большой площади поверхности, в то время как припои обычно имеют форму проволоки и плавятся в определенных точках.

Покрытия — это способ защиты одного материала другим.Например, сталь очень прочная и имеет отличные механические свойства, но плохие коррозионные свойства. Хотя обычно покрывают сталь цинком (оцинкованной сталью) или краской, легкоплавкие сплавы, состоящие из таких элементов, как олово и галлий, также могут использоваться в качестве антикоррозийного покрытия для конструкционных металлов.

Особые области применения каждого металла с низкой температурой плавления

Вот список металлов с низкой температурой плавления и их применения:

Ртуть

Ртуть и ртутные сплавы (называемые амальгамами) используются для изготовления термометров и зубных пломб.Милосердие также можно использовать при добыче драгоценных металлов, таких как золото, потому что жидкая ртуть относительно дешева и может растворять золото.

Франций

Поскольку франций является чрезвычайно радиоактивным элементом, этот металл не используется в коммерческих целях. Он использовался для исследовательских целей в области химии и исследования атомной структуры. Франций — очень редкий элемент, который быстро распадается. Его перерыв составляет всего 22 минуты.

Цезий

Нерадиоактивный Цезий обычно используется в нефтегазовой промышленности в буровых растворах.Радиоизотопы цезия используются как излучатели гамма-излучения. Самое интересное применение цезия — атомные часы. Это самые точные часы, которые когда-либо были изобретены!

Галлий

Галлий — это металл со второй по величине температурой плавления. Его температура плавления достаточно низка, чтобы он растаял в вашей руке (или в чашке чая), что является веселой шуткой, названной одной из моих любимых книг «Исчезающая ложка». Обычный эвтектический сплав олова, галлинстан, состоит из галлия, индия и олова.У этого есть точка плавления около -19 ^o C, что позволяет ему заменять жидкий металл ртути в термометрах. Эта жидкость с высокой проводимостью также может быть использована в качестве охлаждающей жидкости. Поскольку галлий легко сплавляется с другими металлами и является нетоксичным металлом с самой низкой температурой плавления, он является ключевым элементом плавких предохранительных пробок.

Рубидий

Рубидий взрывается в воде, поэтому в чистом виде он мало используется. Он может придавать фейерверку пурпурный цвет, а также может использоваться в приложениях экспериментальной физики, таких как термоэлектрики, генераторы или магнитометры.

Калий

Калий — это элемент с высокой реакционной способностью, который значительно ограничивает его технические приложения. Он играет важную роль в питании. Оксиды калия могут использоваться в производстве стекла и мыла. Как и все металлы группы 1, он больше используется из-за своих химических свойств, чем как объемный металл.

Натрий

Натрий также взрывается в воде (или, по крайней мере, загорается), и гораздо более известен благодаря его использованию в поваренной соли и других химических соединениях.Натрий можно использовать для создания желтого цвета в фейерверках или в натриевых лампах, но на самом деле он не используется в чистом виде, кроме как в качестве промежуточного шага к другому химическому веществу.

Индий

Индий часто легируют галлием для многих из тех же применений. Индий также является ключевым компонентом бессвинцовых припоев.

Литий

В материаловедении и машиностроении литий используется в авиастроении. Его добавляют в алюминий с целью снижения веса.Помимо легких сплавов Al-Li, литий используется для производства литий-ионных аккумуляторов для электронных устройств. Он также используется в качестве источника трития для ядерных применений и имеет применение в медицине.

Олово

Олово — очень полезный металл, поскольку он имеет низкую температуру плавления и к тому же нетоксичен. Олово сплавлено для изготовления оловянных изделий, хотя большая часть олова в мире используется для изготовления припоев. Припои — это куски металла, которые плавятся, а затем используются для соединения других объектов.Припой можно использовать для соединения ювелирных изделий, хотя его самое важное применение — это соединение проводов на печатных платах. Олово также используется для изготовления плоского стекла (это было проблемой с древних времен): поскольку стекло не прилипает к олову и имеет меньшую плотность, чем олово, распространенным методом изготовления плоского оконного стекла является плавление стекла на поверхности бассейна. расплавленного олова. Стекло всплывет вверх, образует плоский лист, и его можно охладить до плоского стекла.

Полоний

Полоний был открыт Пьером и Мари Кюри и назван в честь страны ее рождения, что означает — как вы уже догадались — он радиоактивен и чрезвычайно токсичен.У полония есть несколько нишевых применений, в которых используется его радиоактивность, но металл редко намеренно легируют. Одним из примеров, который я нашел, был сплав на основе никеля со следами полония, разработанный для создания преднамеренно радиоактивных свечей зажигания. Утверждается, что эти радиоактивные свечи зажигания способствовали лучшему сгоранию топлива, но они нуждались в частой замене, учитывая период полураспада полония.

Bismuth

В отличие от большинства материалов, висмут расширяется при затвердевании (вероятно, потому, что он имеет моноклинную кристаллическую структуру, которая имеет ужасную упаковку и, вероятно, способствует низкой температуре плавления металла).Расширение висмута при охлаждении делает его превосходным для соединения других материалов, поскольку расширенная часть будет оказывать дополнительное давление, чтобы все было вместе. Висмут также является дешевой нетоксичной легирующей добавкой к припоям. Поскольку висмут также имеет высокую плотность и мягкость, аналогичную свинцу, его часто используют в качестве нетоксичной замены свинцу, даже помимо припоев. (Кристаллы висмута тоже красивы, и их можно использовать для рисования, как грифель карандаша).

Таллий

Возможно, жидкий металл с самой низкой температурой плавления — это эвтектика между ртутью и таллием (8.5% таллия). Если вас беспокоит токсичная ртуть в этом сплаве, вам стоит еще больше беспокоиться о токсичности таллия. Таллий не только чрезвычайно токсичен, он также может быть радиоактивным, поэтому вы, вероятно, никогда раньше не слышали об этом металле.

Кадмий

Кадмий особенно устойчив к коррозии, что означает, что его можно использовать в качестве защитного покрытия для металлов, таких как сталь. Кадмий может быть токсичным, особенно если он просачивается в окружающую среду и попадает в пищевую цепочку (вот почему вы должны утилизировать свои батареи!).Однако в больших объемах металл не так опасен и может легироваться в припои в качестве более безопасной альтернативы свинцу.

Свинец

Все знают Свинец токсичен (это нейротоксин), но он был чрезвычайно полезным металлом на протяжении веков — отчасти потому, что его было легко добывать, но также потому, что его низкая температура плавления позволяет легко добывать В ролях. Свинец также мягкий, пластичный и относительно устойчивый к кислороду. Свинец использовался в припое, пулях, рыболовных приманках, батареях, оловянных изделиях, легкоплавких сплавах, красках и многом другом; хотя правительства и природоохранные агентства десятилетиями пытались сократить использование свинца.

Последние мысли

Многие люди думают, что сплавы с высокой температурой плавления более полезны, чем сплавы с низкой температурой плавления, но я надеюсь, что теперь вы знаете, что это не так!

Металлы с низкой температурой плавления чрезвычайно полезны по множеству причин, хотя они также имеют нежелательную тенденцию быть токсичными или радиоактивными. Металлические элементы с низкой температурой плавления, как правило, имеют неплотноупакованные кристаллические структуры, а также низкую энергию связи.

Используя точки эвтектики в составе сплава, инженеры смогли снизить температуры плавления некоторых сплавов ниже точки плавления чистого элемента, даже создав галлинстан, нетоксичную замену ртути, которая является жидкой при комнатной температуре.

Ссылки и дополнительная литература

Если вам понравилась эта разбивка металлов с низкой температурой плавления, вас также может заинтересовать мое объяснение металлов с высокой температурой плавления! В этой статье я более подробно остановлюсь на свойствах, влияющих на высокую температуру плавления.

Для более технического взгляда на сплавы с низкой температурой плавления, вот хороший научный обзор.

Если вы хотите узнать больше об этих свечах зажигания с радиоактивным полонием, посетите эту веб-страницу.

Эта статья и эта статья являются нашими источниками химического состава легкоплавких сплавов.

Если вам понравилось просматривать несколько приложений для множества различных элементов, вам, вероятно, также понравится книга Сэма Кина The Disappearing Spoon . Возможно, это единственная книга, которой мы с женой владели до знакомства, так что теперь она у нас на двух разных языках!

Справочник по точкам плавления элементов

— Angstrom Sciences

Справочник по точкам плавления элементов — Angstrom Sciences

Перейти к навигации

металлов | Безграничная химия

Щелочные металлы

Щелочные металлы — это химические элементы из s-блока периодической таблицы.Они обладают гомологичными физическими и химическими свойствами.

Цели обучения

Вспомните периодические тенденции, наблюдаемые в щелочных металлах.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Щелочные металлы — это группа химических элементов из s-блока периодической таблицы со схожими свойствами: они кажутся серебристыми, и их можно разрезать пластиковым ножом.
• Щелочные металлы обладают высокой реакционной способностью при стандартной температуре и давлении и легко теряют свой внешний электрон с образованием катионов с зарядом +1.
• Все обнаруженные щелочные металлы встречаются в природе.
• У большинства щелочных металлов есть много различных применений, таких как атомные часы рубидия и цезия, натриевые лампы и поваренная соль.

Ключевые термины

• щелок : Сильный едкий щелочной раствор солей калия или натрия, полученный выщелачиванием древесной золы. Он широко используется в производстве мыла, а также в биодизеле.
• щелочной металл : любой из мягких, легких, реакционноспособных металлов группы 1 периодической таблицы Менделеева; литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.
• атомные часы цезия : основной стандарт частоты, в котором электронные переходы между двумя сверхтонкими основными состояниями атомов цезия-133 используются для управления выходной частотой.

Щелочные металлы — это группа химических элементов в периодической таблице со следующими физическими и химическими свойствами:

• блестящий
• мягкий
• серебристый
• высокореактивный при стандартной температуре и давлении
• легко теряют свой внешний электрон, образуя катионы с зарядом +1

Все они легко режутся пластиковым ножом из-за их мягкости, а их блестящая поверхность быстро тускнеет на воздухе из-за окисления.Из-за их высокой реакционной способности щелочные металлы должны храниться под маслом, чтобы предотвратить реакцию с воздухом. В современной номенклатуре ИЮПАК щелочные металлы включают элементы группы 1, за исключением водорода. Все щелочные металлы реагируют с водой, причем более тяжелые щелочные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.

Щелочные металлы : Литий хранится в масле из-за его высокой реакционной способности.

Периодические тенденции щелочных металлов

Щелочные металлы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).Эта группа находится в s-блоке периодической таблицы, поскольку у всех щелочных металлов крайний электрон находится на s-орбитали. Щелочные металлы представляют собой лучший пример групповых тенденций в свойствах в периодической таблице с элементами, демонстрирующими аналогичные свойства. Например, при движении вниз по таблице все известные щелочные металлы показывают:

• увеличение атомного радиуса,
• уменьшение электроотрицательности
• повышение реактивности
• понижение температуры плавления и кипения

Как правило, их плотность увеличивается при движении вниз по столу, за исключением калия, который менее плотен, чем натрий.

Реакции щелочных металлов

Щелочные металлы бурно реагируют с водой, галогенами и кислотами. В результате реакции выделяется удивительное количество тепла и света. В химическом уравнении щелочные металлы представлены буквой M. Вот несколько примеров уравнений реакции:

• Щелочные металлы реагируют с кислородом с образованием оксидов, которые имеют более тусклый вид и более низкую реакционную способность. Оксиды обладают гораздо меньшей реакционной способностью, чем чистые металлы.

[латекс] 4 {\ text {M}} _ {(\ text {s})} + {\ text {O}} _ {2 (\ text {g})} \ rightarrow 2 {\ text {M }} _ {2} \ text {O} [/ latex]

• Оксиды активно реагируют с водой с образованием гидроксида.Образующиеся гидроксиды этих элементов полностью диссоциируют в воде с образованием некоторых из самых сильных из известных оснований. Гидроксид натрия (NaOH), также называемый щелочью, представляет собой промышленную основу.

[латекс] {\ text {M}} _ {2} \ text {O} _ {(\ text {s})} + \ text {H} _ {2} {\ text {O}} \ rightarrow 2 \ text {MOH} _ {(\ text {aq})} [/ latex]

• Чистый щелочной металл также может напрямую реагировать с водой. В этом случае металл представляет собой основной ангидрид. Выделяется газообразный водород, который легко воспламеняется.

[латекс] 2 {\ text {M}} _ {(\ text {s})} +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ rightarrow 2 \ text {MOH} _ {(\ text {aq})} + {\ text {H}} _ {2 (\ text {g})} [/ latex]

• Воздействие галогена на щелочной металл вызовет чрезвычайно экзотермическую реакцию, в результате которой образуется ионная соль. Почти каждая соль щелочного металла хорошо растворяется в воде. Они образуют проводящие растворы, что доказывает их ионную природу.

[латекс] 2 {\ text {M}} _ {(\ text {s})} + {\ text {Cl}} _ {2 (\ text {g})} \ rightarrow 2 \ text {MCl} _ {(\ text {s})} [/ latex]

Встречаемость в природе

Все обнаруженные щелочные металлы встречаются в природе.Были проведены эксперименты, чтобы попытаться синтезировать унунениум (Uue), который, вероятно, станет следующим членом группы, если попытка окажется успешной. Предполагается, что следующим щелочным металлом после унунения будет негэкспентиум (Uhp), элемент, который еще не получил даже попыток синтеза из-за его чрезвычайно высокого атомного номера.

Применение щелочных металлов

Большинство щелочных металлов находят множество различных применений. Двумя наиболее известными применениями чистых элементов являются атомные часы рубидия и цезия, из которых атомные часы цезия являются наиболее точным представлением времени, известным по состоянию на 2012 год.Обычно соединения натрия используются в натриевых лампах, излучающих очень эффективный свет. С другой стороны, поваренная соль или хлорид натрия использовались с древних времен.

Щелочноземельные металлы

Щелочноземельные металлы — это химические элементы в s-блоке периодической таблицы с очень похожими физическими и химическими свойствами.

Цели обучения

Предскажите степень окисления щелочноземельного металла.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Щелочноземельные металлы — это блестящие, серебристо-белые металлы, обладающие некоторой химической активностью при стандартной температуре и давлении.
• Все щелочноземельные металлы легко теряют два своих внешних электрона с образованием катионов с зарядом 2+.
• Все щелочноземельные металлы, кроме магния и стронция, содержат по крайней мере один радиоизотоп природного происхождения.
• Магний и кальций присутствуют повсеместно и необходимы всем известным живым организмам.

Ключевые термины

• Щелочноземельные металлы : Группа химических элементов периодической таблицы со схожими свойствами: блестящие, серебристо-белые, несколько реактивные при стандартной температуре и давлении.Они легко теряют два своих крайних электрона с образованием катионов с зарядом +2.

Свойства щелочноземельных металлов

Щелочноземельные металлы (бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra)) представляют собой группу химических элементов в s-блоке таблица Менделеева с очень похожими свойствами:

• блестящий
• серебристо-белый
• несколько химически активные металлы при стандартной температуре и давлении
• легко теряют два своих крайних электрона с образованием катионов с зарядом 2+
• низкая плотность
• низкая температура плавления
• низкая температура кипения

Щелочноземельные металлы включают элементы 2 группы.Все обнаруженные щелочноземельные металлы встречаются в природе.

Реакции щелочноземельных металлов

Все щелочноземельные металлы имеют два электрона в валентной оболочке, поэтому они теряют два электрона, образуя катионы с зарядом 2+. Большая часть химии наблюдалась только у первых пяти членов группы; химический состав радия не изучен из-за его радиоактивности.

С химической точки зрения, все щелочные металлы реагируют с галогенами с образованием ионных галогенидов щелочноземельных металлов.Все щелочноземельные металлы, за исключением бериллия, также реагируют с водой с образованием сильнощелочных гидроксидов, с которыми следует обращаться с большой осторожностью. Более тяжелые щелочноземельные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.

Щелочные металлы имеют вторые по величине первые энергии ионизации в соответствующие периоды таблицы Менделеева. Это происходит из-за их низких эффективных ядерных зарядов и способности достичь полной конфигурации внешней оболочки, потеряв всего два электрона. Вторая энергия ионизации всех щелочных металлов также несколько мала.

Бериллий — исключение. Он не реагирует с водой или паром, а его галогениды ковалентны. Все соединения, в состав которых входит бериллий, имеют ковалентную связь. Даже фторид бериллия, который является наиболее ионным соединением бериллия, имеет низкую температуру плавления и низкую электропроводность при плавлении.

Вот список некоторых обычных реакций щелочноземельных металлов, где E = элементы, которые действуют как восстановители:

• Металлы восстанавливают галогены с образованием ионных галогенидов: [латекс] \ text {E} _ {(\ text {s})} + \ text {X} _ {2} \ rightarrow \ text {EX} _ {2 ( \ text {s})} [/ latex] где X = F, Cl, Br или I
• Металлы восстанавливают O2 с образованием оксидов:

[латекс] 2 \ text {E} _ {(\ text {s})} + \ text {O} _ {2} \ rightarrow 2 \ text {EO} _ {(\ text {s})} [ / латекс]

• Более крупные металлы реагируют с водой с образованием газообразного водорода: [латекс] \ text {E} _ {(\ text {s})} +2 \ text {H} _ {2} \ text {O} _ {( \ text {l})} \ rightarrow \ text {E} _ {(\ text {aq})} ^ {2+} +2 \ text {OH} _ {(\ text {aq})} ^ {-} + \ text {H} _ {2 (\ text {g})} [/ latex], где E = Ca, Sr или Ba
• Металлы подвергаются реакциям трансметаллирования с обменом лигандов: [латекс] \ text {Ae} + \ text {Hg} {\ {\ text {N} (\ text {SiMe} _ {3}) _ {2} \} _ {2}} \ rightarrow [\ text {Ae} \ {{\ text {N} (\ text {SiMe} _ {3}) _ {2} \} _ {2}} (\ text {THF}) _ {2}] [/ latex], где Ae = Ca, Sr или Ba.

Соединения щелочноземельных металлов

• Галогениды алкилмагния (RMgX, где R = углеводородная группа и X = галоген) используются для синтеза органических соединений. Вот пример: [латекс] 3 \ text {RMgCl} + \ text {SnCl} _ {4} \ rightarrow 3 \ text {MgCl} _ {2} + \ text {R} _ {3} \ text {SnCl} [/ латекс]
• Оксид магния (MgO) используется в качестве материала для преломления печного кирпича и изоляции проводов (температура плавления 2852 ° C).
• Карбонат кальция (CaCO ₃ ) в основном используется в строительной промышленности и для производства известняка, мрамора, мела и кораллов.

Радиоактивность

Все щелочноземельные металлы, за исключением магния и стронция, содержат по крайней мере один радиоизотоп природного происхождения: бериллий-7, бериллий-10 и кальций-41 являются радиоизотопами в следовых количествах. Кальций-48 и барий-130 имеют очень длительный период полураспада и поэтому встречаются в природе. Все изотопы радия радиоактивны.

Встречаемость в природе

Изумруд — это встречающееся в природе соединение бериллия. В земной коре содержится большое количество кальция и магния, которые составляют несколько важных породообразующих минералов, таких как доломит (долостон) и кальцит (известняк).Остальные нерадиоактивные члены группы присутствуют только в меньших количествах. Месторождения каждого из этих минералов разрабатываются для извлечения элементов для дальнейшего использования. Радий с максимальным периодом полураспада 1601 год присутствует в природе только тогда, когда он пополняется цепочкой распада в результате радиоактивного распада более тяжелых элементов.

Изумруд : Изумруд — разновидность берилла, минерала, содержащего щелочноземельный металл бериллий. Бериллий встречается в природе только в сочетании с другими элементами в минералах.

Биологическая роль и токсичность щелочноземельных металлов

Магний и кальций необходимы всем известным живым организмам. Они задействованы более чем в одной роли. Например, насосы ионов магния или кальция играют роль в некоторых клеточных процессах. Магний действует как активный центр некоторых ферментов, а соли кальция играют структурную роль в костях.

Стронций играет важную роль в морской водной жизни, особенно в твердых кораллах, которые используют стронций для создания своих экзоскелетов.Стронций и барий находят применение в медицине. Например, «бариевая мука» используется в радиографической визуализации, а соединения стронция используются в некоторых зубных пастах.

Однако бериллий и радий токсичны. Низкая растворимость бериллия в воде означает, что он редко доступен для биологических систем. Его роль в живых организмах неизвестна, и, когда они встречаются, он обычно очень токсичен. Радий имеет низкую доступность и очень радиоактивен, что делает его токсичным для жизни.

Алюминий

Алюминий — мягкий серебристый металл из группы бора периодической таблицы.

Цели обучения

Опишите свойства алюминия.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Алюминий — мягкий, легкий и ковкий серебристый металл, не растворимый в воде.
• Подавляющее большинство соединений содержат алюминий со степенью окисления 3+, но известны соединения со степенью окисления +1 и +2.
• Алюминий содержит много известных изотопов, массовые числа которых находятся в диапазоне от 21 до 42.
• Алюминий является наиболее широко используемым цветным металлом и в основном легирован, что улучшает его механические свойства.

Ключевые термины

• алюминий : металлический химический элемент (обозначение Al) с атомным номером 13.
• пассивирование : относится к материалу, который становится «пассивным», то есть меньше подвержен влиянию факторов окружающей среды, таких как воздух или вода.

Физические свойства алюминия

Алюминий это:

• относительно мягкий
• прочный
• легкий
• пластичный
• податливый
• Цвет от серебристого до тускло-серого
• не растворяется в воде при нормальных условиях
• немагнитный
• плохо воспламеняется
• может быть сверхпроводником

Химические свойства

Алюминий устойчив к коррозии из-за явления пассивации.Когда металл подвергается воздействию воздуха, образуется тонкий поверхностный слой оксида алюминия. Этот оксидный слой защищает находящийся под поверхностью алюминий от дальнейшего окисления. Как и многие другие металлы, алюминий также может окисляться водой с образованием водорода и тепла:

[латекс] 2 \ text {Al} \ quad + \ quad 3 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ quad \ longrightarrow \ quad {\ text {Al}} _ {2} { \ text {O}} _ {3} +3 {\ text {H}} _ {2} [/ latex]

Хотя алюминий очень легко окисляется, можно удалить оксидный слой с образца без его немедленного риформинга.Самый простой и безопасный способ — подключить батарею к образцу и провести электролиз либо в инертной атмосфере (например, газообразный аргон), либо в условиях вакуума.

Подавляющее большинство соединений алюминия имеют металл в степени окисления 3+. Координационное число алюминия может варьироваться, но обычно Al ³⁺ является тетра- или гексакоординированным. Это означает, что у него будет 4 или 6 лигандов.

Галогениды алюминия: использование в качестве кислот Льюиса

Алюминий — очень реактивный металл, который легко вступает в реакцию с трехвалентными соединениями продукта.Его галогениды (AlF ₃ , AlCl ₃ , AlBr ₃ и AlI ₃ ) являются общими примерами. Трехвалентный алюминий является электронодефицитным и поэтому исключительно полезен в качестве кислоты Льюиса, особенно в органическом синтезе.

Гидриды алюминия и алюминийорганические соединения

Существует множество соединений эмпирической формулы AlR ₃ и AlR _1,5 Cl _1,5 . Эти разновидности обычно имеют тетраэдрические центры Al. С большими органическими группами триорганоалюминий существует в виде трехкоординированных мономеров, таких как триизобутилалюминий.

Важным гидридом алюминия является алюмогидрид лития (LiAlH ₄ ), который используется в качестве восстановителя в органической химии. Его можно производить из гидрида лития и трихлорида алюминия:

[латекс] 4 \ text {LiH} \ quad + \ quad \ text {Al} {\ text {Cl}} _ {3} \ quad \ longrightarrow \ quad \ text {LiAl} {\ text {H}} _ {4} \ quad + \ quad 3 \ text {LiCl} [/ латекс]

Алюминий общего назначения

Алюминий — наиболее широко используемый цветной металл. Алюминий почти всегда легирован, что заметно улучшает его механические свойства, особенно при отпуске.Например, обычная алюминиевая фольга и банки для напитков представляют собой сплавы с содержанием алюминия от 92% до 99%. Некоторые из многих применений металлического алюминия находятся в:

• Транспортировка листов, труб, отливок и т. Д.
• Упаковка (банки, фольга и др.)
• Строительство (окна, двери, сайдинг, строительная проволока и т. Д.)
• Широкий ассортимент предметов домашнего обихода, от кухонной утвари до бейсбольных бит и часов
• Столбы уличного освещения, мачты парусных судов, прогулочные шесты и т. Д.
• Наружные корпуса бытовой электроники, а также корпуса для оборудования (например, фотоаппаратуры)
• Линии электропередачи для распределения электроэнергии
• Алюминий особой чистоты, используемый в электронике и компакт-дисках
• Радиаторы для электронных приборов, таких как транзисторы и процессоры
• Материал подложки из ламината с металлическим сердечником, плакированного медью, используемого в светодиодном освещении высокой яркости
• Алюминий порошковый, используемый в красках и пиротехнике
• Множество стран, включая Францию, Италию, Польшу, Финляндию, Румынию, Израиль и бывшую Югославию, выпустили монеты, отчеканенные из алюминия или сплавов алюминия и меди

Использование алюминия при транспортировке : Остин «A40 Sports» в алюминиевом корпусе (ок.1951).

атомно-физические свойства периода 3 элемента

Сурьма:

Символ: Sb

атомный номер: 51

Атомный вес: 121,76

Плотность: 6,61 г / куб.

Точка плавления: 631 градус C

Сурьма — очень хрупкий кристаллический металл, имеющий голубовато-белый цвет и металлический блеск. Металл плохо проводит тепло и электричество.Металл стабилен на воздухе, но будет гореть при температуре, близкой к температуре плавления, выделяя белые пары оксида. Сурьма и ее соединения считаются токсичными. Он может существовать в виде трех аллотропов, причем металл является единственным стабильным аллотропом при комнатной температуре. Остальные — желтые и черные аморфные порошки. Чистый металл используется в полупроводниковой промышленности, но чаще используется для упрочнения свинца и в качестве сплава металла, пуль и батарей. Металл добывается из руд, но иногда встречается в естественном виде.

Мышьяк:

Символ: как

атомный номер: 33

Атомный вес: 74.9216

Плотность: 5,73 г / куб.

Точка плавления: 817 градусов C (сублимированные)

Мышьяк — полуметаллический элемент серебристо-серого цвета. Он имеет другие известные аллотропы, желтый кристаллический и черный аморфный. Он довольно реакционноспособен, образует соединения с водородом, кислородом и галогенами. Мышьяк и его соединения чрезвычайно ядовиты, поскольку мышьяк является одним из самых токсичных элементов в таблице Менделеева.Мышьяк и его соединения используются в качестве инсектицидов, как легирующие добавки для полупроводников и как компонент металлических сплавов. Он сублимируется при 614 ° C и тает под давлением при 817 ° C.

Кальций:

Символ: Ca

атомный номер: 20

Атомный вес: 40.078

Плотность: 1,55 г / куб.

Точка плавления: 842 градуса C

Металлический кальций имеет серебристо-белый цвет, довольно твердый и податливый. Он принадлежит к семейству щелочноземельных металлов, включая бериллий, магний, стронций и барий.Это легкий металл, и вы почувствуете это, когда возьмете изделие в руки. На воздухе он образует серое защитное покрытие из нитрида кальция и при повышенных температурах горит желто-красным пламенем, образуя в основном нитрид. Кальций — отличный восстановитель, используемый при извлечении многих металлов. Это пятый по распространенности элемент земной коры, встречающийся в основном в известняке в виде карбоната кальция.

Металл умеренно реагирует с водой с образованием гидроксида кальция и водорода.В горячей воде реакция более бурная. Капля воды, помещенная на небольшой кусочек кальция, начнет медленно реагировать, затем ускорится из-за накопления тепла и в конечном итоге выпустит струю пара и гидроксида. Порошок кальция самовоспламеняется на воздухе. Кальций по своим огнестойким свойствам похож на барий и стронций.

Стеклоуглерод:

Символ: C

атомный номер: 6

Атомный вес: 12.0107

Плотность: от 1,4 до 1,5 г / куб.

Точка плавления: 4492 градуса C

Стеклоуглерод — это стекловидная форма углерода.Это чистый элементарный углерод, который чрезвычайно тверд, как стекло и керамика, в отличие от графитового углерода, который является мягким. Он может хорошо полироваться и имеет очень блестящую поверхность. Стеклоуглерод может выдерживать температуру до 3000 градусов по Цельсию. Он имеет микроструктуру, отличную от других форм углерода. Стеклоуглерод имеет фуллереноподобную структуру, похожую на углеродные фуллерены, обычно называемые бакиболами, в которых атомы углерода связаны друг с другом в большую сферическую форму, содержащую от 60 до 70 атомов на молекулу.Он обеспечивает исключительную коррозионную стойкость, непроницаемость и отсутствие пористости. Его можно использовать в высокопрочных приложениях, где желательна низкая плотность. Как и графит, он является хорошим проводником электричества. Процесс производства стеклоуглерода сложен и обширен, требуя нескольких месяцев для формирования материала из компаундов и термической обработки.

Кобальт:

Символ: Co

атомный номер: 27

Атомный вес: 58.9332

Плотность: 8,9 г / куб.

Точка плавления: 1495 градусов C

Кобальт — твердый, магнитный, несколько хрупкий металл, напоминающий железо и никель по своим физическим свойствам, включая магнетизм.Он значительно более устойчив к коррозии по сравнению с железом. Чистый металл существует как смесь двух аллотропов, что приводит к изменению заявленных физических свойств металла. Кобальт имеет несколько промышленных применений. Это важный легирующий агент в высокоскоростных режущих инструментах, а также находящий применение в гальванике благодаря своему внешнему виду, твердости и устойчивости к коррозии. Его соли придают блестящий синий цвет стеклу, фарфору, керамике и используются с древних времен.Кобальт обычно извлекается как побочный продукт при рафинировании других металлов, производимых в больших объемах. Алнико, сплав никеля, кобальта и алюминия, используется для изготовления постоянных магнитов.

Индий:

Символ: В

атомный номер: 49

Атомный вес: 114.818

Плотность: 7,31 г / куб.

Точка плавления: 157 градусов C

Индий — очень мягкий, блестящий полудрагоценный серебристо-белый металл, который можно легко разрезать ножом и впечатать ногтем. Он плавится при низкой температуре и используется для изготовления легкоплавких легкоплавких сплавов, в том числе с галлием, который является жидким при комнатной температуре.Металл смачивает стекло и является хорошим материалом для подложки зеркал, так как он очень устойчив к коррозии и долго сохраняет свой блеск. Металл очень полезен в качестве герметика во многих областях, включая вакуумные системы, криогенные насосы, стекло, керамику и другие металлы. Его характерная липкость и мягкость позволяет ему легко прилипать и легко приспосабливаться практически к любой форме.

Иридий:

Символ: Ir

атомный номер: 77

Атомный вес: 192.217

Плотность: 22,42 г / куб.

Точка плавления: 2446 градусов C

Иридий — очень твердый, хрупкий, блестящий металл с легким желтоватым оттенком. Металл очень твердый, хрупкий и чрезвычайно плотный. Осмий считается самым плотным металлом, но он настолько близок, что его можно оспорить. Иридий — самый устойчивый к коррозии металл из существующих, он устойчив почти ко всем, включая царскую водку, которая растворяет золото. Металл получил свое название от ярко окрашенных соединений, которые он образует.Иридий — редкий драгоценный металл в благородной группе металлов периодической таблицы, наряду с платиной, палладием и другими.

Утюг:

Символ: Fe

атомный номер: 26

Атомный вес: 55,845

Плотность: 7,854 г / куб.

Точка плавления: 1538 градусов C

Чистое железо не часто встречается в торговле, но обычно легировано углеродом или другими металлами. Чистый металл химически активен и подвергается коррозии на влажном воздухе или при повышенных температурах.Металлическое железо — твердый, хрупкий блестящий металл, обладающий важными магнитными свойствами. Металл является четвертым по содержанию элементом по весу, из которого состоит земная кора. Железо является жизненно важным компонентом растений и животных и работает как переносчик кислорода в гемоглобине. Он имеет четыре аллотропные формы, известные как альфа, бета, гамма и омега, с точками перехода при 700, 928 и 1530 ° C. Альфа-форма является магнитной, но при преобразовании в бета-форму магнетизм исчезает.

лантан:

Символ: La

атомный номер: 57

Атомный вес: 138.9055

Плотность: 6,166 г / куб.

Точка плавления: 918 градусов C

Лантан — блестящий, податливый, пластичный, довольно мягкий металл, первый из лантаноидов или редкоземельных металлов. Это один из самых химически активных веществ из этой серии. Он довольно быстро тускнеет на воздухе, приобретая голубовато-фиолетовый оттенок в течение нескольких минут после воздействия на поверхность. Кусок, оставленный на открытом воздухе, в конечном итоге превратится в кучу пушистого порошка белого оксида в течение нескольких дней или недель.Металл медленно реагирует в холодной воде, но быстрее — в горячей и бурно реагирует с кислотами. Это основной компонент миш-метала, который используется для изготовления кремней прикуривателя.
Все редкоземельные металлы трудно извлечь в чистом виде. Процесс состоит из экстракции смесей солей из сырых минералов кислотами и гидроксидами, затем нескольких методов очистки и разделения, включая экстракцию растворителем и ионообменную хроматографию. Некоторые металлы этой серии были получены в чистом виде только с 1950-х годов.

Магний:

Символ: Mg

атомный номер: 12

Атомный вес: 24.305

Плотность: 1,738 г / куб.

Точка плавления: 650 градусов C

Магний — серебристо-белый, твердый и очень легкий металл, который стабилен на воздухе и входит в группу щелочноземельных металлов, содержащую бериллий, кальций, стронций и барий. Твердый магний стабилен на воздухе и сохраняет свой блеск, но в порошкообразной форме легко воспламеняется, образуя яркое белое пламя.Активно реагирует с кислотами и очень медленно — с горячей водой.

Марганец:

Символ: Mn

атомный номер: 25

Атомный вес: 54.

9

Плотность: прибл. 7,3 г / см

Точка плавления: 1246 градусов C

Марганец — сероватый, твердый, хрупкий металл в переходной группе периодической таблицы. Металл реакционноспособен, он легко подвергается действию соляной кислоты и медленно реагирует с горячей водой, выделяя водород. Он имеет четыре аллотропные формы, которые могут изменять его плотность и другие свойства.Металл мало используется в чистом виде, но широко используется в стальных сплавах для удаления кислорода и серы из стали и повышения ее вязкости.

Осмий:

Символ: Os

атомный номер: 76

Атомный вес: 190,23

Плотность: 22,57 г / куб.

Точка плавления: 3033 градуса C

Осмий — красивый, блестящий, блестящий металл с оттенком синего, самый тяжелый из известных металлов. Он очень твердый и хрупкий, поэтому его очень сложно обрабатывать или производить.Металл стабилен на воздухе и сохранит свой блеск, но формы порошка и губки будут выделять четырехокись, которая является жидкостью и очень токсична. Осмий — редкий драгоценный металл в благородной группе металлов периодической таблицы, наряду с платиной, палладием и другими. Его плотность немного выше, чем у иридия, если измерять его физически, но если рассчитать теоретически на основе структур решетки, то иридий оказывается более тяжелым из двух. В основном он используется для очень твердых сплавов с другими металлами платиновой группы для наконечников перьевых ручек, игл фонографов и электрических контактов.

Фосфор:

Символ: P

атомный номер: 15

Атомный вес: 30.973761

Плотность (желтый): 1,82 г / куб.

Точка плавления (желтый): 44 градуса C

Фосфор был открыт алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году, когда он был получен из мочи. Фосфор имеет три основных аллотропа: белый, красный и черный. Белый фосфор ядовит и в конечном итоге самовоспламеняется на воздухе. По этой причине белый фосфор необходимо хранить под водой.Он бесцветный в чистом виде и желтоватый в нечистом виде. Он нерастворим в воде, но хорошо растворяется в сероуглероде.
Красный фосфор образуется при нагревании белого фосфора. Красный фосфор не ядовит и не так опасен и не так активен, как белый фосфор, поскольку он активен только при более высоких температурах. Красный фосфор используется в предохранительных спичках, фейерверках, дымовых шашках и пестицидах.
Черный фосфор также образуется при нагревании белого фосфора под высоким давлением с присутствующими катализаторами. Это наименее реактивный аллотроп фосфора.Фосфор является важным ингредиентом жизни в виде фосфорных удобрений, а также является составной частью костей.
Он используется в производстве стали и в качестве легирующего агента для фосфорной бронзы, а также в пиротехнике и предохранительных спичках.

Платина:

Символ: Pt

атомный номер: 78

Атомный вес: 195.078

Плотность: 21,45 г / куб.

Точка плавления: 1768 градусов C

Платина — серебристо-белый драгоценный металл, очень ковкий и пластичный.Металл не окисляется ни при каких температурах и не подвергается воздействию кислот, за исключением царской водки. Корродирует галогенами, цианидами, серой и щелочами. Платина изначально встречается вместе с другими членами группы драгоценных металлов и с никельсодержащими рудами. Металл широко используется в ювелирных изделиях, проволоке и тиглях для лабораторного использования. Как и палладий, платина поглощает большие объемы водорода, удерживая его при обычных температурах, но выделяя при нагревании. В мелкодисперсном состоянии платина является отличным катализатором, используемым в каталитических нейтрализаторах для автомобилей и для крекинга нефтепродуктов.Платиновые аноды широко используются в системах катодной защиты больших кораблей и океанских судов, трубопроводов, стальных опор и т. Д.

Рений:

Символ: Re

атомный номер: 75

Атомный вес: 186.207

Плотность: 21,02 г / куб.

Точка плавления: 3186 градусов C

Рений не был открыт до 1925 года и является одним из последних обнаруженных природных элементов. Рений имеет вторую по величине температуру плавления среди всех металлов, 3180 ° C, и уступает только вольфраму.Он очень плотный. Рений пластичен в гораздо более широком диапазоне температур, чем большинство или все металлы. Металл можно подвергать термоциклированию тысячи раз без вредных последствий. Рений производится в основном как побочный продукт при добыче меди. Металл воспламеняется при температуре около 400 ° C и сильно горит, образуя триоксид рения. Рений не встречается в природе в свободном виде и широко рассредоточен в земной коре. Отожженный рений очень пластичен, его можно гнуть, свернуть в бухты или прокатать. Рений широко используется в качестве нитей для масс-спектрографов и ионных датчиков.Рений также используется в качестве материала для электрических контактов, поскольку он обладает хорошей износостойкостью и противостоит дуговой коррозии. Термопары из Re-W используются для измерения температуры до 2200С.

Родий:

Символ: Rh

атомный номер: 45

Атомный вес: 102.9055

Плотность: 12,41 г / куб.

Точка плавления: 1964 градуса C

Металлический родий — твердый серебристо-белый цвет с оттенком, напоминающим серебро. Металл изначально встречается с другими членами платиновой группы.При нагревании до раскаленных температур он превращается в оксид, а при более высоких температурах снова становится элементом. Это основной компонент промышленных каталитических систем. Родий встречается в природе в смеси с металлами из группы драгоценных металлов, таких как родий, палладий, золото, платина и иридий, и извлекается либо как побочный продукт, либо как основной продукт. В основном родий используется в качестве легирующего агента для упрочнения платины и палладия для использования в обмотках печей, элементах термопар, электродах для свечей зажигания самолетов и лабораторных тиглях.Он полезен в качестве материала для электрических контактов, поскольку имеет низкое электрическое сопротивление, низкое и стабильное контактное сопротивление и обладает высокой устойчивостью к коррозии. Родий с покрытием исключительно твердый и используется для изготовления оптических инструментов и ювелирных изделий.

Рутений:

Символ: Ru

атомный номер: 44

Атомный вес: 101.07

Плотность: 12,44 г / куб.

Точка плавления: 2334 градуса C

Рутений — твердый металл серебристо-белого цвета. Он не тускнеет при комнатной температуре, но окисляется на воздухе при температуре около 800 ° C.Металл не подвергается воздействию горячих или холодных кислот или царской водки, но реагирует с гидроксидами и галогенами. Рутений в природе встречается в смеси с металлами из группы драгоценных металлов, таких как родий, палладий, золото, платина и иридий, и извлекается либо как побочный, либо как основной продукт. Металл используется в качестве катализатора в промышленности.

Кремний:

Символ: Si

атомный номер: 14

Атомный вес: 28.0855

Плотность: 2,33 г / куб.

Точка плавления: 1414 градусов C

Кремний — самый распространенный твердый элемент земной коры, составляющий более 25% земной коры по весу.Кристаллическая форма кремния имеет серый цвет и металлический блеск. Другой аллотроп кремния выглядит как аморфный коричневый порошок. Кремний довольно неактивен, его разрушают только разбавленные щелочи и фтористоводородная кислота. Другие кислоты не реагируют с кремнием. Чистый элементарный кремний в значительной степени прозрачен для инфракрасного света.
Он не встречается в природе в свободном виде, его основными соединениями являются диоксид кремния (песок, кварц и многие другие) и силикаты.
Элементарный кремний — это полупроводник, который в основном используется в качестве подложки для полупроводниковых устройств, таких как интегральные схемы, транзисторы, солнечные элементы и многие другие.Чистый элемент легирован небольшими количествами других элементов, таких как фосфор, мышьяк, галлий, германий и бор, для создания желаемых свойств полупроводниковых устройств. Кремний также используется в качестве легирующего компонента стали. Можно использовать многие соединения кремния, такие как кремнезем (песок) для производства стекла, бетона и кирпича, карбид кремния в качестве абразива и силиконы.

Натрий:

Символ: Na

атомный номер: 11

Атомный вес: 22.98977

Плотность: 0.971 г / куб.

Точка плавления: 98 градусов C

Натрий — очень мягкий серебристо-белый металл, который легко разрезать ножом. Это щелочной металл наряду с литием, калием, рубидием и цезием. Металл бурно реагирует с водой, выделяя водород и обычно воспламеняя его. Бросание его в воду иногда приводит к вытеснению жидкого натрия из воды из-за реакции и разбрызгиванию на большую площадь. Он быстро вступает в реакцию с воздухом, поэтому его необходимо хранить в минеральном масле или в атмосфере аргона.Чистый металл используется в качестве теплоносителя из-за его высокой теплоемкости и в натриевых лампах. Металл обычно извлекается в ячейке Дауна путем электролиза расплавленного хлорида натрия. Широко используются соединения натрия, поваренная соль хлорид натрия, мыло, бикарбонат натрия, едкий натр (щелок).

Стронций:

Символ: Sr

атомный номер: 38

Атомный вес: 87,62

Плотность: 2,54 г / куб.

Точка плавления: 777 градусов C

Металлический стронций — серебристо-белый металл, похожий на металлический кальций, но более активный и более мягкий.Он принадлежит к группе щелочных металлов, наряду с бериллием, магнием, кальцием и барием. Свежесрезанный стронций имеет серебристый цвет, но быстро становится желтовато-белым с образованием оксида. Он будет активно реагировать с водой с выделением водорода. Порошкообразный или мелкодисперсный стронций самовоспламеняется на воздухе. Чистый металл имеет мало применений, но соли стронция используются в фейерверках из-за ярко-красного цвета, который они придают пламени.

Сера:

Символ: S

атомный номер: 16

Атомный вес: 32.065

Плотность: 2,079 г / куб.

Точка плавления: 119 градусов C

Сера — твердый неметаллический элемент желтого цвета без запаха, относящийся к той же группе Менделеева, что и селен и теллур. Твердая литая форма представляет собой кристаллический массив, обычно ромбической формы, который является наиболее распространенным. Другие формы являются моноклинными и полимерными, каждая из которых имеет разные свойства и внешний вид и может существовать вместе в равновесии.

Ромбическая и моноклинная формы возникают в результате того, что атомы серы образуют 8-атомную молекулу.Ромбическая форма устойчива ниже 95 ° C, выше и до температуры плавления 118 ° C доминирует моноклинная структура. Моноклинная сера создается при медленном охлаждении серы. Выше 160 ° C молекула из 8 атомов распадается, и атомы образуют длинные полимерные цепи. Это очевидно во время плавления и нагревания выше 160 ° C, жидкость фактически превращается в гель и становится более вязкой. Полимерная форма нерастворима во многих растворителях, которые обычно растворяют другие формы. Когда горячая расплавленная сера охлаждается внезапно (например, при заливке ее в холодную воду), она образует мягкую, липкую, эластичную некристаллическую массу, называемую аморфной или пластичной серой.
Он химически активен и соединяется почти со всеми другими элементами. Широко используется в спичках, порохе, фейерверках, батареях, вулканизации резины, лекарствах и пестицидах.

Тантал:

Символ: Та

атомный номер: 73

Атомный вес: 180.9479

Плотность: 16,654 г / куб.

Точка плавления: 3017 градусов C

Тантал — чрезвычайно твердый, прочный металл серого цвета, обладающий превосходной коррозионной стойкостью. При правильном освещении и текстуре поверхности тантал приобретает отчетливый розоватый оттенок металлического цвета.Металл находит множество применений, включая электролитические конденсаторы, сплавы для улучшения свойств, а также хирургические и стоматологические инструменты. Это хороший материал для тиглей из-за его устойчивости к коррозионным материалам. Тантал имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, которую превосходят только осмий, рений и вольфрам, а также очень плотный.

Теллур:

Символ: Te

атомный номер: 52

Атомный вес: 127,6

Плотность: 6,24 г / куб.

Точка плавления: 450 градусов C

Теллур — относительно редкий элемент из того же семейства, что и кислород, сера и селен.В кристаллическом состоянии теллур имеет серебристо-белый цвет, а в чистом состоянии — металлический блеск. Он хрупкий и легко измельчается. Теллур горит на воздухе при повышенных температурах и дает зеленовато-голубое пламя, образуя в результате двуокись теллура. В расплавленном состоянии теллур вызывает коррозию меди, железа и нержавеющей стали. В основном он используется в сплавах с другими металлами. Теллур и его соединения следует рассматривать как токсичные, и с ними необходимо обращаться осторожно.

Олово:

Символ: Sn

атомный номер: 50

Атомный вес: 118.71

Плотность: 7,31 г / куб.

Точка плавления: 232 градуса C

Олово — серебристо-белый, блестящий, мягкий, очень ковкий и пластичный металл. Он издает характерный крик олова при изгибе из-за тяжелой кристаллической структуры, которая ломается при изгибе, создавая звук. При 13 градусах Цельсия он медленно рассыпается на другой аллотроп, серый аморфный порошок. Процесс обратимый. Олово устойчиво на воздухе и будет сохранять блеск бесконечно долго, но порошок при нагревании образует оксид.Олово подвержено воздействию концентрированной HCl, царской водки и сильных щелочей. Олово, известное с древних времен, в основном используется в качестве гальванического покрытия или покрытия для стали для предотвращения коррозии. Он также широко используется в припое, бронзе, олове, металле и легкоплавких сплавах. Большинство оконных стекол изготавливается путем плавления расплавленного стекла на расплавленном олове для получения плоской поверхности.

Титан:

Символ: Ti

атомный номер: 22

Атомный вес: 47,867

Плотность: 4,55 г / куб.

Точка плавления: 1668 градусов C

Титан — блестящий, легкий, прочный металл с отличной коррозионной стойкостью.Это девятый элемент земной коры по распространенности. Титан устойчив к большинству кислот и агрессивных сред, однако порошкообразная форма блестяще горит на воздухе и является единственным известным веществом, горящим в азоте.
Основной процесс извлечения металлического титана заключается в восстановлении тетрахлорида титана (жидкость при комнатной температуре) магнием.
Титан прочен, как сталь, но весит примерно вдвое. В результате металл широко используется в аэрокосмической промышленности, обычно в качестве основного ингредиента сплава.Диоксид представляет собой белый порошок, который широко используется в качестве белой основы в красках. Титан физиологически инертен, что делает его хорошим материалом для создания искусственных бедер и других биологических имплантатов.

Цирконий:

Символ: Zr

атомный номер: 40

Атомный вес: 91,224

Плотность: 6,5063 г / куб.

Точка плавления: 1855 градусов C

Цирконий — это блестящий, прочный и твердый металлический элемент, получаемый в основном из минерального циркона. Он используется в качестве тугоплавкого металла в тиглях, огнеупорных кирпичах, блоках, а также в глазури и красках для керамических изделий.Поскольку цирконий плохо поглощает нейтроны, он широко используется в ядерных реакторах. Металл трудно очистить, поскольку он обычно извлекается из руд с небольшим процентным содержанием гафния, который трудно отделить от циркония из-за очень схожих химических свойств. Цирконий имеет разную степень горючести. В твердой массивной форме он может выдерживать очень высокие температуры, что объясняет его использование в тиглях и других применениях из тугоплавких металлов. Однако в виде порошка он может самовоспламеняться на воздухе, особенно при наличии влаги.Он также будет гореть в углекислом газе и азоте при повышенных температурах. Циркониевый лом, хранящийся с мелкоизмельченным металлическим цирконием, как известно, самовоспламеняется, вызывая пожары с очень высокими температурами.

Удельная теплоемкость некоторых металлов

Удельная теплоемкость металлов и металлоидов (полуметаллов) приведена в таблице ниже.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Металлоиды, также известные как полуметаллы, представляют собой элементы, обладающие сходными свойствами и находящимися где-то посередине между металлами и неметаллами.

• 1 Дж / (кг · К) = 2,389×10 ^-4 ккал / (кг ^o C) = 2,389×10 ^-4 БТЕ / (фунт _м ^o F)
• 1 кДж / (кг K) = 0,2389 ккал / (кг ^o C) = 0,2389 Btu / (фунт _м ^o F) = 10 ³ Дж / (кг ^o C) = 1 Дж / (г ^o C)
  
• 1 BTU / (фунт _м ^o F) = 4186.8 Дж / (кг · К) = 1 ккал / (кг ^o C)
• 1 ккал / (кг ^o C) = 4186,8 Дж / (кг · K) = 1 БТЕ / (фунт _м ^{) o} F)

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Энергия нагрева

Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как

q = c _p m dt (1)

где

q = необходимое количество тепла (кДж)

c _p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг C ° )

dt = разница температур (K, C ° )

Пример — Нагрев углеродистой стали

2 кг углеродистой стали нагревается от 20 ^o C до 100 ^o C .Удельная теплоемкость углеродистой стали составляет 0,49 кДж / кгC ° , а необходимое тепло можно рассчитать как

q = (0,49 кДж / кг ^o C) ( 2 кг) ((100 ^o C) — (20 ^o C))

= 78,4 (кДж)

Термины и глоссарий металлургической отрасли