Самые мягкие металлы находятся в какой группе

Содержание

Самый мягкий металл — Topkin

О том, какой металл самый мягкий, можно рассуждать довольно долго, если учитывать различные параметры. К примеру, многим известно, что золото в чистом виде является очень мягким металлом. Его очень просто поцарапать ногтем или сделать из нескольких грамм данного металла тончайшую проволоку.

Благодаря необычайной мягкости золота можно изготавливать из него любой формы драгоценные изделия, чем и пользуются ювелиры. Однако золото – это не самый мягкий металл. Зато таким с уверенностью можно назвать галлий.

Галлий: характеристики

Данный элемент представляет собой довольно пластичный металл, который отличается серебристым цветом и имеет синеватый оттенок. Расположен самый мягкий металл в мире в таблице Менделеева под номером 31. В природе этот металл не встречается в чистом виде, а извлекают его из цинковой руды или бокситов, которые содержат галлий в огромных количествах.

Однако вряд ли можно считать галлий самым мягким, если он оказывается под воздействием низких температурных режимов. В этом случае он является очень даже твердым. Но стоит лишь температуре воздуха подняться до отметки в плюс 29,8 градусов, как галлий начинает плавиться. Чтобы расплавить такой металл, можно лишь положить его в руку.

А уж если ложка, изготовленная из галлия, окажется в горячем чае, то процесс плавления пойдет еще быстрее. При температуре плюс 500 градусов данный металл и вовсе становится настолько «агрессивным», что способен разъедать множество металлов (исключением будет вольфрам). Например, если разогретая до такой температуры капля галлия окажется на банке из алюминия, то примерно через тридцать минут структура банки слабеет, и она раскрошится, словно тонкий лед от механического воздействия.

Есть возможность даже наблюдать, как галлий напоминает сердце, которое бьется, – выполняется эксперимент, когда представитель наиболее мягких элементов начинает совершать активные движения и даже напоминает при этом совершенно неизведанную форму жизни. А происходит это так – расплавленный галлий в виде одной капли соприкасается с кончиком гвоздя. При этом капля сначала продолжает плавиться, а затем, когда контакт заканчивается, снова собирается. В результате получается довольно эффектное зрелище, за которым хочется наблюдать и наблюдать.

Особой роли с биологической точки зрения у данного металла не имеется. Но с того самого момента, когда он впервые был обнаружен (в 1875г.), галлий используется в микроэлектронике. Широко его используют также в фармацевтическом производстве. В наше время для создания микроволновых схем и инфракрасных приложений используют арсенид галлия.

Кроме того, что данный металл признан наиболее мягким, он является еще и дорогостоящим. К примеру, в 2005 году за 1000 килограммов данного металла покупателям приходилось выкладывать чуть больше одного миллиона долларов.

Возможно, что некоторым приходит на ум противопоставить галлию ртуть, ведь она изначально является жидким металлом, а значит, тоже имеет право называться самой мягкой. Однако есть и еще несколько элементов из таблицы Менделеева, которые тоже могут считаться одними из самых мягких. Этот цезий, калий и рубидий.

Наиболее мягким элементом при комнатной температуре считается цезий. Он является щелочным металлом, имеющим серебристо-желтый цвет. В переводе с латинского «цезий» означает «небесно-голубой». А все потому, что цезий имеет две ярко-синие линии в эмиссионном спектре.

Встречающийся лишь в соединениях с другими элементами калий является щелочным металлом, обладающим серебристо-белым цветом. Он способен мгновенно окисляться на воздухе и оперативно вступать с водой в химическую реакцию, при которой получается щелочь.

И еще одним из наиболее мягких можно назвать рубидий, который тоже является щелочным металлом. Данный элемент представляет собой простой металл, обладающий серебристо-белым цветом.

topkin.ru

Мягкие металлы — Справочник химика 21

Медь, серебро и золото несколько выпадают из общей для переходных металлов закономерности по своему электронному строению с валентной конфигурацией Они характеризуются более низкими температурами плавления и кипения, чем предшествующие им переходные элементы, и являются довольно мягкими металлами. Проявление таких свойств соответствует закономерной тенденции к ослаблению металлических связей, обнаруживаемой начиная с группы У1Б(Сг-Мо- У). Эта тенденция объясняется постепенным уменьшением числа неспаренных -электронов у атомов металлов второй половины переходных рядов. Медь, серебро и золото обладают очень большой электро- и теплопроводностью, поскольку их электронное строение обусловливает высокую подвижность 5-электронов. Эти металлы ковки, пластичны и инертны и могут находиться в природе в металлическом состоянии. Они встречаются довольно редко и поэтому имеют высокую стоимость, но все же распространены значительно больше, чем платиновые металлы. Относительно большая распространенность и возможность существования этих металлов в природе в несвязанном виде послужили причиной того, что они явились первыми металлами, с которыми познакомился чёловск и кошрые иН научился обрабатывать. По-видимому, первым металлом, который стали восстанавливать из его руды, была медь. Металлургия началась с открытия того, что сплав меди с оловом (естественно встречающаяся примесь) дает намного более твердый материал — бронзу. Медные предметы были найдены
[c.446]
Большое распространение получили самоуплотняющиеся металлические сальники. На рис. 65 показано устройство самоуплотняющегося металлического сальника низкого давления с радиальным нажимом, применяемого в компрессорах различного назначения. Оно состоит из чугунных обойм, в которых размещены уплотнительные кольца, изготовленные из мягкого металла или бронзы. На наружной поверхности колец имеются канавки, в которых расположены тонкие спиральные пружины, плотно прижимающие кольца к штоку. На обоих концах сальникового уплотнения находятся грундбуксы, уплотняемые мягкими (клингерит, резина) или металлическими (медь, свинец) прокладками. [c.238]

В качестве уплотнительного материала наиболее подходящими являются прокладки из мягкого металла или специальные виды уплотнений, применяемые при высоких температурах. [c.314]

Металлические пленки как твердые смазки применяются в узлах трения, работающих в вакууме при высоких нагрузках и малых скоростях относительного перемещения. В качестве твердых смазок используются мягкие металлы свинец, серебро, висмут,-золото, кадмий и т. п.

[c.207]

Для улучшения качества пластичных смазок в них вводят присадки и наполнители. Присадки используются обычно те же, что и в маслах, однако вводятся они в смазки в повышенных количествах. Наполнители — порошкообразные графит, дисульфид молибдена, алюмосиликаты, мягкие металлы (медь, свинец, алюминий) — служат для улучшения смазочной способности, повышения герметизирующих и высокотемпературных свойств, увеличения прочности смазки. [c.298]

Полоний — мягкий металл серебристо-белого цвета, по физическим свойствам напоминающий висмут и свинец. Как видно, в ряду [c.337]

У аппарата, изготовленного из стальных листов, стальной змеевик укладывается либо неиосредственно на корпус и приваривается к нему (в этом случае щели заполняются слоем сварочного металла, фи.г. 84, в, либо укладывается на слой мягкого металла, например, меди, и после этого приваривается к корпусу, фиг. 84, а). Если корпус аппарата изготовлен из материала, к которому нель-

[c.190]

При гибке биметаллического листа, чтобы не повредить поверхности плакирующего слоя, используются прокладки толщиной не выше 1 мм из мягкого металла (меди, латуни и др.) и плотная бумага. [c.44]

Д.1Я извлечения подшипников из корпуса пользуются выколоткой из мягкого металла или простейшим съемником, состоящим из П-образной скобы, которая упирается концами в корпус, и винта, проходящего в отверстие подшипника. На конце винта закреплена упорная планка. Если к подшипникам, установленным в корпусе, нет прямого доступа, то применяют съемники со специальным захватом (рис. 159, в). В этом съемнике кольцо 1 препятствует сближению лапок 2, вследствие чего происходит захват наружного кольца подшипника за внутренний его торец. В остальном принцип работы съемника аналогичен ранее описанному.

[c.323]

Конструкции разъемных соединений аппаратов разнообразны, но принципиально сводятся к двум типам. К первому типу относятся соединения без прокладок, в которых герметичность обеспечивается упругой и только частично остаточными деформациями сопряженных поверхностей, имеющих необходимую чистоту обработки (например, конические, сферические и линзовые уплотнения). Ко второму типу относятся соединения, в которых между сопрягаемыми поверхностями помещают прокладки из сравнительно мягкого металла — меди, алюминия, железа. Прокладки, деформируясь, уплотняют стыки, заполняя все неровности на поверхностях. [c.207]

Имеют ли транспортные тележки, передвигающиеся на колесах, лестницы и другие приспособления, находящиеся во взрывоопасных цехах, ободки из мягкого металла или резиновые шины ( 98 Правил пожарной безопасности). у

[c.269]

Свойства. Цинк, кадмий, ртуть — серебристо-белые с едва заметным голубоватым оттенком мягкие металлы. Нд—-наиболее легкоплавкий и летучий металл. Некоторые свойства 2п, Сс1 и Нд указаны в табл. 3.14. [c.594]

Качество обработки поверхности детали, изготовленной из твердого материала, особенно сильно влияет на износ сопряженной детали из мягкого металла. Например, износ баббитовых вкладышей и втулок из свинцовистой бронзы тем больше, чем ниже качество обработки вала. Это относится не только к периоду приработки, но и ко всему времени работы. [c.37]

Разъемные соединения аппаратов высокого давления имеют ряд конструктивных особенностей, Для обеспечения герметичности соединения требуется большое удельное давление на прокладку, поэтому для прокладок применяют материалы повышенной прочности, обычно мягкие металлы — медь, алюминий, мягкое железо. Углотняющие элементы аппаратов высокого давления называют обтюраторами, В аппаратах высокого давления желательно не применять крепежные детали, нагруженные осевым усилием, так как при этом диаметры болтов и шпилек получаются очень большими и разборка соединений представляет значительные труд-ногти,,По источнику СИЛЫ затяга различают затворы-с принудительным уплотнением (за счет усилия, развиваемого болтами) и салюуплотняюшиеся (за счет давления среды внутри аппарата). При сверхвысоких давлениях (свыше 100 МПа) рекомендуется применять только самоуплотняющиеся соединения,

[c.128]

Мягкие и твердые прослойки соответственно имеют пониженные и повышенные прочностные свойства и возникают, например, при сварке термоупрочненных и закаливающихся сталей. В развитых (широких) мягких прослойках разрушение происходит в результате косого среза или конуса (рис.2.5,б), аналогично разрушение однородного металла. С уменьшением ширины

www.chem21.info

Самый мягкий металл в мире

Металлы – вид материалов, которые используются человеком с давних времен. Эта группа веществ очень многочисленна, но все они имеют общие физические характеристики, которые принято называть металлическими свойствами.

Твердость среди них — обычное, но не определяющее. Более специфичны другие, которыми обладает и самый мягкий металл. Эти свойства определяются особенностями их строения на молекулярном уровне.

Свойства металлов

Железо и его сплавы (сталь, чугун), медь, алюминий… Применение этих материалов знаменовало рывки научно-технического прогресса на разных этапах развития цивилизации. У каждого из этих металлов есть характеристики, придающие ему уникальную практическую ценность. Общими признаками для них являются высокая тепло- и электропроводность, пластичность – способность сохранять целостность при деформации, металлический блеск.

Булатный клинок, разрубающий железные доспехи, и самый мягкий металл, на котором остаются следы от малейшего воздействия, имеют сходное внутреннее устройство. В его основе – кристаллическая решетка, в узлах которой – атомы с положительным и нейтральным зарядом, между которыми находится «электронный газ» — частицы, покинувшие внешние оболочки атомов из-за ослабления связи с ядром. Особая металлическая связь между положительными ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, осуществляется за счет сил притяжения, возникающих в «электронном газе». Твердость, плотность, температура плавления металла зависят от концентрации этого «газа».

Критерии оценки

Ответ на вопрос о том, какой металл самый мягкий, всегда будет предметом обсуждения, если не согласовать критерии оценки и определить само понятие мягкости. Мнение об этой характеристике материала будет различным у специалистов разных отраслей. Металлург может понимать мягкость как повышенную ковкость, тенденцию воспринимать деформации от абразивных материалов и т. д.

Для материаловедов важно иметь возможность объективно сравнивать разные характеристики веществ. Мягкость также должна иметь общепринятые критерии оценки. Самый мягкий металл в мире должен иметь общепризнанные показатели, доказывающие его «рекордные» характеристики. Существует несколько методик, целью которых является измерение мягкости различных материалов.

Методы измерения

Большинство сертифицированных способов измерения твердости, основаны на измеряемом с помощью точных инструментов контактном воздействии на исследуемый материал со стороны более твердого тела, называемого индентором. В зависимости от вида индентора и от способов измерения различают несколько основных методов:

— Метод Бринелля. Определяется диаметр отпечатка, оставляемого металлическим шариком при вдавливании в поверхность исследуемого вещества.

— Метод Роквелла. Измеряется глубина вдавливания в поверхность шарика или алмазного конуса.

— Метод Виккерса. Определяется площадь отпечатка, оставляемого алмазной четырехгранной пирамидкой.

— Твердость по Шору. Есть свои шкалы для очень твердых и очень мягких материалов – измеряется глубина погружения специальной иглы или высота отскока от поверхности специального бойка.

Шкала твердости Мооса

Этот шкала для определения относительной твердости минералов и металлов была предложена в начале XIX века немцем Фридрихом Моосом. Она основан на методе царапания, когда более твердый образец оставляет отметку на более мягком, и очень удобна для выяснения — какой металл самый мягкий. По отношению к 10 эталонным минералам, которым присвоен условный показатель твердости, для испытываемого вещества определяется место в шкале и цифровой индекс. Самый мягкий эталонный минерал – тальк. Он имеет твердость по Моосу — 1, а самый твердый, алмаз – 10.

Оценка твердости по шкале Мооса происходит по принципу «мягче — тверже». Точно определить, во сколько раз, например, алюминий, имеющий индекс по шкале Мооса 2,75, мягче вольфрама (6,0), можно только имея результаты измерений, основанных на других методах. Но чтобы определить самый мягкий металл в таблице Менделеева этой таблицы вполне достаточно.

Самые мягкие – щелочные металлы

Из минералогической шкалы Мооса видно, что самыми мягкими являются вещества, относящиеся к щелочным металлам. Даже ртуть, знакомая многим по жидкости из градусника, имеет показатель твердости 1,5. Мягче её несколько веществ, обладающих сходными физико-механическими и химическими свойствами: литий (0,6 по шкале Мооса), натрий (0,5), калий (0,4), рубидий (0,3). Самый мягкий металл — это цезий, имеющий по шкале твердости Мооса показатель 0,2.

Физические и химические свойства щелочных металлов определяются их электронной конфигурацией. Она лишь слегка отличается от строения инертных газов. Электрон, расположенный на внешнем энергетическом уровне обладает подвижностью, которая определяет высокую химическую активность. Самым мягким металлам свойственна особая летучесть, их трудно добывать и сохранять в неизменном виде. Им присущи бурные химические взаимодействия с воздухом, водой, кислородом.

Элемент № 55

Название «цезий» происходит от латинского caesius – “небесно-голубой»: в спектре, излучаемом сильно нагретым веществом, в инфракрасном диапазоне видны две ярко-синие полоски. В чистом виде он хорошо отражает свет, похож на светлое золото и имеет серебристо – желтый цвет. Цезий — самый мягкий металл в мире, показатель твердости по Бринеллю – 0,15 Мн/м² (0,015 кгс/см²). Температура плавления: +28,5°С, поэтому в обычных условиях, при комнатной температуре цезий находится в полужидком состоянии.

Это редкий, дорогой и чрезвычайно химически активный металл. В электронике, радиотехнике и химической промышленности высоких технологий цезий и сплавы на его основе находят всё большее применение и потребность в нем растет постоянно. Востребованы его химическая активность, способность образовывать соединения с высочайшей электропроводностью. Цезий – важный компонент производства специальных оптических приборов, светильников с уникальными свойствами и других высокотехнологических изделий. При этом мягкость – не самое его востребованное качество.

fb.ru

Какой металл самый твёрдый, какой — самый мягкий? / Сортамент металлопроката «Линейка

Самый твердый металл — хром, титан.

Хром — элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Менделеева Д.И., с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (латин. Chromium). Простое вещество хром (CAS-номер: 7440-47-3) — твёрдый металл голубовато-белого цвета.

Хром в природе встречается в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO2)2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):
FeO · Cr2O3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO↑

Хром относится к достаточно распространенным элементам, содержание его в земной коре составляет примерно 0,02% (22-е место).

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:
4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2↑

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата углём:
Na2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO↑

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:
Cr2O3+ 2Al → Al2O3 + 2Cr + 130 ккал

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:
восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;
Cr2O72− + 14Н+ + 12е− = 2Cr + 7h3O

Получение хрома

Сырьем для промышленного получения хрома служит хромистый железняк. Его химическая переработка приводит к Cr2O3. Восстановление Cr2O3 с помощью алюминия или кремния дает металлический хром невысокой степени чистоты:
Cr2O3+Аl=Аl2O3+2Cr
2Cr2O3+3Si=3SiO2+4Cr
Более чистый металл получают электролизом концентрированных растворов соединений хрома.

Тита́н — (лат. Titanium; обозначается символом Ti) — элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан (CAS-номер: 7440-32-6) — лёгкий металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура перехода α↔β 883 °C

Самые мягкие металлы — калий, рубидий, цезий.

Калий — элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Менделеева Д.И., с атомным номером 19. Обозначается символом K (латин. Kalium). Простое вещество калий (CAS-номер: 7440-09-7) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
В природе калий встречается только в соединениях с другими элементами, например, в морской воде, а также во многих минералах. Он очень быстро окисляется на воздухе и очень легко вступает в химические реакции, особенно с водой, образуя щёлочь. Во многих отношениях химические свойства калия очень близки к натрию, но с точки зрения биологической функции и использования их клетками живых организмов они все же отличаются.

Рубидий — элемент главной подгруппы первой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Менделеева Д.И., с атомным номером 37. Обозначается символом Rb (лат. Rubidium). Простое вещество рубидий (CAS-номер: 7440-17-7) — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

Цезий — элемент главной подгруппы первой группы шестого периода периодической системы химических элементов Менделеева Д.И., атомный номер 55. Обозначается символом Cs (лат. Caesium). Простое вещество цезий (CAS-номер: 7440-46-2) — мягкий щелочной металл серебристо-жёлтого цвета. Своё название цезий получил за наличие двух ярких синих линий в эмиссионном спектре (от лат. caesius — небесно-голубой).

Из рубрики Почемучка…

— Для начала скажи-ка мне, Панамка, какие ты вообще знаешь металлы?
— Железо.
— А еще?
— Еще? Нет, больше не знаю.
— Знаешь, знаешь. Ты подумай хорошенько, вспомни. Ладно, подскажу. Вот ответь, из чего сделано грузило для удочки?
— Из свинца.
— А мамино колечко из чего?
— Из золота.
— Правильно. Но и свинец и золото — металлы. Кастрюля — алюминиевая, значит, металлическая, ступка и пестик — латунные, металлические провода, если соскоблить с них пластмассовую «одежду», — медные, металлические. Много еще на свете разных металлов! И у многих из них удивительнейшие свойства. Какие? А вот ответь на мои вопросы: обязательно ли металлы тонут в воде?
— Обязательно. Даже иголка и та тонет. Я видел.
— Так вот, есть, Панамка, такие легкие металлы, которые плавают в воде, как пробка. Один из них называется литием. Он легче воды… не помню, на сколько. Бумка, наверное, знает.
— АЛЛО, ВКЛЮЧАЮСЬ.
ЛИТИЙ ВДВОЕ ЛЕГЧЕ ВОДЫ И В 15 РАЗ ЛЕГЧЕ ЖЕЛЕЗА. ЛИТИЙ ВХОДИТ В СОСТАВ БОЛЕЕ 150 МИНЕРАЛОВ ОН ЕСТЬ ПОЧТИ В КАЖДОМ КАМНЕ И ПОЭТОМУ ПОЛУЧИЛ ТАКОЕ НАЗВАНИЕ: ГРЕЧЕСКОЕ СЛОВО «ЛИТОС» ОЗНАЧАЕТ «КАМЕНЬ». ЭТОТ СЕРЕБРИСТОБЕЛЫЙ МЕТАЛЛ В ЖАРКИХ
ПЕЧАХ РАСПЛАВЛЯЮТ И СМЕШИВАЮТ С ДРУГИМИ МЕТАЛЛАМИ. ПОЛУЧАЮТСЯ СПЛАВЫ. АЛЮМИНИЙ НЕ ОЧЕНЬ ПРОЧЕН, НО, ЕСЛИ ЕГО СПЛАВИТЬ С ЛИТИЕМ, ПОЛУЧАЕТСЯ МЕТАЛЛ КУДА ПРОЧНЕЕ.
— Спасибо, Бумка. Задаю новый вопрос: металлы болеют?
— Болеют?! Вот смешно!
Значит, у водопроводного крана бывает насморк, а у перочинного ножика — коклюш?
Умора!
— Металлы еще как болеют.
Разве ржавчина, о которой мы недавно говорили, не болезнь металлов? Они от нее даже «умирают», разрушаются. Была сталь, а долго пролежала в воде — разрушилась, покрылась рыжей ржавчиной. Тронь — рассыплется в порошок. Недаром в народе говорят: ржа (тоесть ржавчина) железо ест. Вот и съела. Теперь ответь — бывает ли металл жидкий? Не когда его расплавят в жаркой печи, а всегда жидкий?
— Жидкий металл, дедушка Знай? Да это все равно что «горячий лед»!
— Значит, говоришь, не бывает? А ты разве забыл про ртуть, которая показывает температуру в градуснике? Это же самый настоящий жидкий металл! Случайно уронишь, разобьешь градусник — ртуть растечется по полу мелкими шариками. Соберешь их — мигом сольются в один. Твердеет этот жидкий металл лишь на очень сильном морозе.
Кстати, ртуть нужна не только для градусников. Она необходима и для ламп-трубок, которые дают яркий дневной свет. Ртуть входит в состав красок, которыми покрывают днища кораблей. После этого корабли не так ржавеют даже в соленой морской воде и их днище меньше обрастает ракушками и водорослями.
Ну а под конец давай ответим на вопрос: какой металл самый прочный, какой самый мягкий?
Сперва о самом прочном. Он серебристо-белого цвета и называется титаном. Титан в 12 раз тверже алюминия, в 4 раза тверже железа и меди. Если раскалить другие металлы, они сразу потеряют прочность. Но титан… температура 500 градусов, а он все такой же прочный, как был. Не зря ведь многие части реактивных самолетов сделаны из титана. Этот металл такой прочный, что поддается только самым могучим машинам-молотам.
Зато натрий (тоже серебристо-белый) , хоть он и металл, ничего не стоит сплющить пальцами. А магний знаменит тем, что хорошо горит. Да, да — металл, а горит! Поднес к тонкой стружке магния зажженную спичку — он и вспыхнул.

Вот вам ответ на вопрос: Какой металл самый твёрдый, какой — самый мягкий

2tavr.ru

Классификация металлов. Характеристика металлов и области применения :: SYL.ru

Несколько научных дисциплин (материало- и металловедение, физика, химия) занимаются изучением свойств и характеристик металлов. Существует их общепринятая классификация. Однако каждая из дисциплин при их изучении опирается на особые специализированные параметры, находящиеся в сфере ее интересов. С другой стороны, все науки, изучающие металлы и сплавы, придерживаются одной точки зрения, что существует две основные группы: черные и цветные.

Признаки металлов

Различают следующие основные механические свойства:

Твердость – определяет возможность одного материала противодействовать проникновению другого, более твердого.
Усталость – количество, а также время циклических воздействий, которое может выдержать материал без изменения целостности.
Прочность. Заключается в следующем: если приложить динамическую, статическую или знакопеременную нагрузку, то это не приведет к изменению формы, строения и размеров, нарушению внутренней и наружной целостности металла.
Пластичность – это способность удерживать целостность и полученную форму при деформации.
Упругость – это деформация без нарушения целостности под воздействием определенных сил, а также после избавления от нагрузки возможность к возращению первоначальной формы.
Стойкость к трещинам – под влиянием внешних сил в материале они не образуются, а также сохраняется наружная целостность.
Износостойкость – способность сохранять наружную и внутреннюю целостность при продолжительном трении.
Вязкость – сохранение целостности при увеличивающихся физических воздействиях.
Жаростойкость – противостояние изменению размера, формы и разрушению при воздействии высоких температур.

Классификация металлов

К металлам относятся материалы, обладающие совокупностью механических, технологических, эксплуатационных, физических и химических характерных свойств:

механические подтверждают способность к сопротивлению деформации и разрушению;
технологические свидетельствуют о способности к разному виду обработки;
эксплуатационные отражают характер изменения при эксплуатации;
химические показывают взаимодействие с различными веществами;
физические указывают на то, как ведет себя материал в разных полях – тепловом, электромагнитном, гравитационном.

По системе классификации металлов все существующие материалы подразделяются на две объемные группы: черные и цветные. Технологические и механические свойства также тесно связаны. К примеру, прочность металла может являться результатом правильной технологической обработки. Для этих целей используют так называемую закалку и «старение».

Химические, физические и механические свойства тесно взаимосвязаны между собой, так как состав материала устанавливает все остальные его параметры. Например, тугоплавкие металлы являются самыми прочными. Свойства, которые проявляются в состоянии покоя, называются физическими, а под воздействием извне – механическими. Также существуют таблицы классификации металлов по плотности — основному компоненту, технологии изготовления, температуре плавления и другие.

Черные металлы

Материалы, относящиеся к этой группе, обладают одинаковыми свойствами: внушительной плотностью, большой температурой плавления и темно-серой окраской. К первой большой группе черных металлов принадлежат следующие:

Железные – кобальт, марганец, никель, железо. Применяются в качестве основы или добавок к сплавам.
Тугоплавкие – хром, вольфрам, молибден, титан. Все они имеют температуру плавления, превышающую уровень, при котором плавится железо. Используются как основа или добавка для получения легированных сталей.
Урановые – актиноиды и металлы, полученные в результате синтеза. Большое применение находят в атомной энергетике.
Редкоземельные – неодим, церий, лантан. Все металлы обладают родственными химическими свойствами, но совершенно разными физическими параметрами. Находят свое применение как присадки к сплавам.
Щелочноземельные – кальций, натрий, литий. В свободном виде практического применения не имеют.

Цветные металлы

Вторая по величине группа имеет небольшую плотность, хорошую пластичность, невысокую температуру плавления, преобладающие цвета (белый, желтый, красный) и состоит из следующих металлов:

Легкие – магний, стронций, цезий, кальций. В природе встречаются только в прочных соединениях. Применяются для получения легких сплавов разного назначения.
Благородные. Примеры металлов: платина, золото, серебро. Они обладают повышенной устойчивостью к коррозии.
Легкоплавкие – кадмий, ртуть, олово, цинк. Имеют невысокую температуру плавления, участвуют в производстве разных сплавов.

Низкая прочность цветных металлов не позволяет их использовать в чистом виде, поэтому в промышленности их применяют в виде сплавов.

Медь и сплавы с медью

В чистом виде имеет розовато-красный цвет, маленькое удельное сопротивление, небольшую плотность, хорошую теплопроводность, отличную пластичность, обладает стойкостью к коррозии. Находит широкое применение как проводник электрического тока. Для технических нужд используют два вида сплавов из меди: латуни (медь с цинком) и бронзы (медь с алюминием, оловом, никелем и другими металлами). Латунь используется для изготовления листов, лент, труб, проволоки, арматуры, втулок, подшипников. Из бронзы изготавливают плоские и круглые пружины, мембраны, разную арматуру, червячные пары.

Алюминий и сплавы

Этот очень легкий металл, имеющий серебристо-белый цвет, обладает высокой коррозийной стойкостью. У него хорошая электропроводность и пластичность. Благодаря своим характеристикам нашел применение в пищевой, легкой и электропромышленности, а также в самолетостроении. Сплавы из алюминия очень часто используются в машиностроении для изготовления особо ответственных деталей.

Магний, титан и их сплавы

Магний неустойчив к коррозии, зато не существует легче металла, используемого для технических нужд. В основном его добавляют в сплавы с другими материалами: цинком, марганцем, алюминием, которые прекрасно режутся и являются достаточно прочными. Из сплавов с легким металлом магнием изготавливают корпусы фотоаппаратов, различных приборов и двигателей. Титан нашел свое применение в ракетной отрасли, а также машиностроении для химической промышленности. Титаносодержащие сплавы имеют небольшую плотность, прекрасные механические свойства и стойкость к коррозии. Они хорошо поддаются обработке давлением.

Антифрикционные сплавы

Такие сплавы определены для увеличения срока службы поверхностей, испытывающих трение. Они сочетают в себе следующие характеристики металла – хорошую теплопроводность, маленькую температуру плавления, микропористость, слабый коэффициент трения. К антифрикционным относят сплавы, основой которых является свинец, алюминий, медь или олово. К самым применяемым относятся:

баббит. Его изготовляют на основе свинца и олова. Используют в производстве вкладышей для подшипников, которые работают на больших скоростях и при ударных нагрузках;
алюминиевые сплавы;
бронза;
металлокерамические материалы;
чугун.

Мягкие металлы

По системе классификации металлов это золото, медь, серебро, алюминий, но среди самых мягких выделяют цезий, натрий, калий, рубидий и другие. Золото сильно распылено в природе. Оно есть в морской воде, организме человека, а также его можно встретить практически в любом осколке гранита. В чистом виде золото имеет желтый с оттенком красного цвет, так как металл мягкий — его можно поцарапать даже ногтем. Под влиянием окружающей среды золото достаточно быстро разрушается. Этот металл является незаменимым для электрических контактов. Несмотря на то что серебра в двадцать раз больше, чем золота, он также является редким.

Используется для производства посуды, ювелирных украшений. Легкий металл натрий также получил широкое распространение, востребован практически в каждой отрасли промышленности, в том числе химической — для производства удобрений и антисептиков.

Металлом является ртуть, хоть и находится в жидком состоянии, поэтому считается одним из самых мягких в мире. Этот материал используется в оборонной и химической промышленности, сельском хозяйстве, электротехнике.

Твердые металлы

В природе практически нет самых твердых металлов, поэтому добыть их очень сложно. В большинстве случаев их находят в упавших метеоритах. Хром принадлежит к тугоплавким металлам и является самым твердым из чистейших на нашей планете, к тому же он легко поддается механической обработке.

Вольфрам – это химический элемент. Считается самым твердым при сравнении с другими металлами. Имеет чрезвычайно высокую температуру плавления. Несмотря на твердость, из него можно выковывать любые нужные детали. Благодаря теплоустойчивости и гибкости это наиболее подходящий материал для выплавки небольших элементов, используемых в осветительных приборах. Тугоплавкий металл вольфрам – основное вещество тяжелых сплавов.

Металлы в энергетике

Металлы, в состав которых входят свободные электроны и положительные ионы, считаются хорошими проводниками. Это довольно востребованный материал, характеризующийся пластичностью, высокой электропроводностью и способностью легко отдавать электроны.

Из них делают силовые, радиочастотные и специальные провода, детали для электрических установок, машин, для бытовых электроприборов. Лидерами применения металлов для изготовления кабельной продукции считаются:

свинец — за большую устойчивость к коррозии;
медь — за высокую электропроводность, легкость в обработке, стойкость к коррозии и достаточную механическую прочность;
алюминий — за небольшой вес, устойчивость к вибрациям, прочность и температуру плавления.

Категории черных вторичных металлов

К отходам черных металлов предъявляют определенные требования. Для отправки сплавов в сталеплавильные печи потребуются определенные операции по их обработке. Перед подачей заявки на перевозку отходов необходимо ознакомиться с ГОСТом черных металлов для определения его стоимости. Черный вторичный лом классифицируют на стальной и чугунный. Если в составе присутствуют легирующие добавки, то его относят к категории «Б». В категорию «А» включены углеродистые: сталь, чугун, присад.

Металлурги и литейщики из-за ограниченности первичной сырьевой базы проявляют активный интерес к вторичному сырью. Использование лома черных металлов вместо металлической руды – это ресурсное, а также энергосберегающее решение. Вторичный черный металл используют как охладитель конвертерной плавки.

Диапазон применения металлов невероятно широк. Черные и цветные неограниченно используются в строительной и машинной индустрии. Не обойтись без цветных металлов и в энергетической промышленности. Редкие и драгоценные идут на изготовление украшений. В искусстве и медицине находят применение как цветные, так и черные металлы. Невозможно представить жизнь человека без них, начиная от хозяйственных принадлежностей и до уникальных приборов и аппаратов.

www.syl.ru

Группы металлов в химии — Мир Сплава

Слово «металл» происходит от латинского «metallum», что переводится, как «рудник» (другой вариант перевода – «шахта»). Металлы – группа химических элементов, объединенных рядом общих характеристик: высокой электроповодностью, ковкостью, хорошей пластичностью, высокой теплопроводностью. Еще одна из общих для всех металлов особенностей – металлический блеск. Большая часть металлов в природе находится в виде руд или соединений. Для получения какого-либо металла в чистом виде руду обрабатывают различными методами, а полученное сырье проводят через процесс очистки.

Металлы делят на ряд групп: щелочные металлы, щелочноземельные металлы, переходные металлы, легкие металлы, полуметаллы, лантаноиды, актиноиды.

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

В группу входит шесть химических элементов:

Литий (Li), Натрий (Na), Калий (K), Рубдий (Rb), Цезий (Cs), Франций (Fr)

ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

В группу входит четыре элемента:

Кальций (Ca), Стронций (Sr), Барий (Ba), Радий (Ra)

ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

В группе – сорок химических элементов:

Скандий (Sc), Титан (Ti), Ванадий (V), Хром (Cr), Марганец (Mn), Железо (Fe), Кобальт (Co), Никель (Ni), Медь (Cu), Цинк (Zn), Иттрий (Y), Цирконий (Zr), Ниобий (Nb), Молибден (Mo), Технеций (Tc), Рутений (Ru), Родий (Rh), Палладий (Pd), Серебро (Ag), Кадмий (Cd), Лантан (La), Гафний (Hf), Тантал (Ta), Вольфрам (W), Рений (Re), Осмий (Os), Иридий (Ir), Платина (Pt), Золото (Au), Ртуть (Hg), Актиний (Ac), Резерфордий (Rf), Дубний (Db), Сиборгий (Sg), Борий (Bh), Хассий (Hs), Мейтнерий (Mt), Дармштадтий (Ds), Рентгений (Rg), Коперниций (Cn).

ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛЫ

В группе семь металлов:

Алюминий (Al), Галлий (Ga), Индий (In), Олово (Sn), Таллий (Tl), Свинец (Pb), Висмут (Bi)

ПОЛУМЕТАЛЛЫ

К этой группе относят семь элементов:

Бор (B), Кремний (Si), Германий (Ge), Мышьяк (As), Сурьма (Sb), Теллур (Te), Полоний (Po)

ЛАНТАН и ЛАНТАНОИДЫ

Помимо лантана (La) – в группе еще 14 элементов:

Церий (Ce), Празеодим (Pr), Неодим (Nd), Прометий (Pm), Самарий (Sm), Европий (Eu), Гадолиний (Gd), Тербий (Tb), Диспрозий (Dy), Гольмий (Ho), Эрбий (Er), Тулий (Tm), Иттербий (Yb), Лютеций (Lu)

АКТИНИЙ и АКТИНОИДЫ

В группе, помимо Актиния (Ac) – еще четырнадцать элементов:

Торий (Th), Протактиний (Pa), Уран (U,) Нептуний (Np), Плутоний (Pu), Америций (Am), Кюрий (Cm), Берклий (Bk), Калифорний (Cf), Эйнштейний (Es), Фермий (Fm), Менделевий (Md), Нобелий (No), Лоуренсий (Lr).

Вне обособленных групп остаются два металла — БЕРИЛЛИЙ (Be) и МАГНИЙ (Mg).

Таково деление на группы металлов в химии. В металлургии принято свое разделение металлов: на черные, цветные и драгоценные.

Остались еще вопросы?
Оставьте заявку и мы Вам перезвоним.

mirsplava.ru

разновидности материалов, типы сплавов и их названия, сферы применения

В строительстве, промышленности и других сферах жизни человека часто используются различные виды металлов. Они отличаются между собой свойствами, по которым их отбирают и применяют в той или иной области. Материалы получают разнообразными способами. Некоторые разновидности металлов соединяют вместе, чтобы получить сплавы, приобретающие уникальные физические и химические свойства.

Характеристики и признаки

Металлы представляют собой группу элементов в виде простых веществ, имеющих характерные металлические свойства. В природе они присутствуют в виде руд или соединений. Изучением характеристик этих материалов занимаются такие науки, как химия, физика и металловедение.

Металлы обладают совокупностью различных свойств. По механическим определяют их способность сопротивляться деформации и разрушению. Технологические помогают определить податливость материалов к различным видам обработки. Химические свойства показывают их взаимодействие с разными веществами, а физические говорят об их поведении в тепловом, гравитационном или электромагнитном полях.

Металлы классифицируют по следующим свойствам:

Твёрдость — устойчивость материала к проникновению другого.
Прочность — сохранение формы, структуры и размера после воздействия динамической, статической и знакопеременной нагрузки.
Упругость — изменение формы без нарушения целостности при деформации и возможность возвращения к первоначальному виду.
Пластичность — удерживание полученной формы и целостности под воздействием сил.
Износостойкость — сохранение наружной и внутренней целостности под воздействием продолжительного трения.
Вязкость — удерживание целостности под увеличивающимся физическим воздействием.
Усталость — число и период циклических воздействий, выдерживаемых металлом без изменения целостности.
Жароустойчивость — стойкость к высоким температурам.

Первостепенным признаком металлов выступает отрицательный коэффициент проводимости электричества, который при понижении температуры повышается, а при повышении — частично или полностью теряется. Второстепенными признаками материалов являются металлический блеск и высокая температура плавления. Кроме того, некоторые типы металлов, являющихся соединениями, могут быть восстановителями при окислительно-восстановительных реакциях.

Металлические свойства взаимосвязаны, так как составляющие материала влияют на все остальные параметры. Металлы подразделяются на чёрные и цветные, но их классифицируют по многим признакам.

Группа с железом и его сплавами

Чёрным металлам свойственны внушительная плотность, большая температура плавления и тёмно-серый окрас. К этой группе в основном относят железо с его сплавами. Для придания последним специфических свойств используют легирующие компоненты.

Подгруппы чёрных видов металлов:

Железные — железо, кобальт, марганец, никель. Обычно их берут за основу или как добавку к сплавам.
Тугоплавкие — вольфрам, молибден, титан, хром. Они плавятся при температуре, превышающей уровень плавления железа. Из тугоплавких разновидностей получают легированные стали.
Редкоземельные — лантан, неодим, церий. Они имеют родственные химические свойства, но различаются по физическим параметрам. Используются как присадка к сплавам.
Урановые (актиноиды) — актиний, нептуний, плутоний, торий, уран. Широко используются в атомной энергетике.
Щёлочноземельные — кальций, литий, натрий. В свободном виде не применяются.

Металлы чёрной группы представлены сплавами железа с разным содержанием углерода и содержанием дополнительных химических элементов: кремнием, серой или фосфором. Популярными материалами выступают сталь и чугун. В стали содержится до 2% углерода. Ей характерна хорошая пластичность и высокие технологические показатели. В чугуне содержание углерода может достигать 5%. Свойства сплава могут отличаться с различными химическими элементами: с содержанием серы и фосфора повышается хрупкость, а с хромом и никелем чугун становится стойким к высоким температурам и коррозии.

Цветные разновидности

Цветные металлы более востребованы, чем чёрные, поскольку большая часть из них представляет собой сырье для производства металлопроката. Эта группа материалов отличается широкой сферой применения: они используются в металлургии, машиностроении, радиоэлектронике, сфере высоких технологий и других областях.

Классификация по физическим параметрам:

Тяжёлые — кадмий, никель, олово, ртуть, свинец, цинк. В природных условиях они образуются в прочных соединениях.
Лёгкие — алюминий, магний, стронций, титан и другие. Характеризуются невысокой температурой плавления.
Благородные — золото, платина, родий, серебро. Для них свойственна повышенная стойкость к коррозии.

Цветные металлы отличаются небольшой плотностью, хорошей пластичностью, невысокой температурой плавления и преобладающими цветами (белым, жёлтым, красным). Из них изготавливается различная техника. Поскольку прочность материалов довольно низкая, их не используют в чистом виде. Из них производят лёгкие сплавы различного назначения.

Материалы этой группы характеризуются внушительным атомным весом и плотностью, превышающей показатель у железа.

Большим спросом пользуется медь, которая выступает проводником электрического тока. Она отличается розовато-красным оттенком, маленьким удельным сопротивлением, хорошей теплопроводностью, небольшой плотностью, прекрасной пластичностью и устойчивостью к коррозии. В сфере техники используют сплавы меди: бронзу (с добавлением алюминия, никеля или олова) и латунь (с цинком). Бронзу применяют в производстве мембран, круглых и плоских пружин, червячных пар и разной арматуры. Из латуни изготавливают ленты, листы, проволоку, трубы, втулки, подшипники.

Группа тяжёлых металлов выступает одной из главных причин загрязнения окружающей среды. Токсичные вещества поступают в океаны через сточные воды с предприятий отрасли промышленности. Некоторые разновидности тяжёлой группы могут накапливаться в живых организмах.

Ртуть относится к высокотоксичным металлам для людей. При сжигании угля на электростанциях её соединения переходят в атмосферу, а затем преобразуются в осадки и попадают в водоёмы. Обитатели пресноводных и морских систем накапливают большое количество опасного вещества, что приводит к отравлениям или смерти людей.

Кадмий считается рассеянным и достаточно редким элементом, способным попадать в океан через сточные воды с металлургических предприятий. Это вещество в малом количестве есть в человеческом организме, но при высоком показателе он разрушает костную ткань и приводит к анемии.

Свинец в рассеянном состоянии присутствует почти везде. При избытке металла в организме человека наблюдаются проблемы со здоровьем.

Мягкие виды

Алюминий серебристо-белого цвета характеризуется лёгкостью, высокой устойчивостью к коррозии, хорошей электропроводностью и пластичностью. Характеристики материала сделали его полезным в самолётостроении, электропромышленности и пищевом производстве. Алюминиевые сплавы применяются в сфере машиностроения.

Магнию свойственна низкая коррозийная устойчивость, зато лёгкий материал незаменим в технической области. В сплавах с этим металлом используют алюминий, марганец и цинк, которые хорошо режутся и отличаются высокой прочностью. Магниевые сплавы используют в производстве корпусов для фотоаппаратов, двигателей и других приборов.

Титан применяют в машиностроении, ракетной отрасли и химической промышленности. Сплавы с содержанием этого вещества характеризуются небольшой плотностью, отличными механическими свойствами, коррозийной устойчивостью и податливостью обработке давлением.

Благородные материалы

Некоторые разновидности металлов редко встречаются в природе и отличаются трудоёмкими способами добычи. Металлы благородной группы — это:

Золото.
Серебро.
Платина.
Родий.

Люди узнали о золоте ещё в эпоху каменного века. Самый дорогой металл в мире можно встретить в природе в виде самородков, в которых присутствует небольшое количество примесей. Также он встречается в сплавах с серебром.

Золото отличается теплопроводностью и очень низким сопротивлением. Из-за хорошей ковкости материал применяют в изготовлении ювелирных изделий.

Серебро идёт вторым по ценности после золота. В природе оно обычно встречается в качестве серебряной руды. Серебру характерны мягкость, пластичность, тепло- и электропроводность.

Платина, открытая в середине XX века, выступает редким материалом, который можно отыскать только в залежах различных сплавов. Её довольно трудно добывать. Ценность металла заключается в том, что он не подвергается воздействию кислот. При нагревании платина не изменяется в окраске и не окисляется.

Родий тоже относится к благородным металлам. Он обладает серебристым цветом с голубым отливом. Родий отличает устойчивость к химическим воздействиям и перепадам температур, но хрупкий металл портится под механическим воздействием.

Классификация по твёрдости

Металлы также делят на твёрдые и мягкие.

Самый твёрдый из чистейших материалов в мире — это хром. Он относится к тугоплавким разновидностям и отлично поддаётся механической обработке. Другим твёрдым элементом выступает вольфрам. Он характеризуется высокой температурой плавления, теплоустойчивостью и гибкостью. Из него выковывают различные детали и изготавливают небольшие элементы, необходимые для осветительных приборов. Вольфрам часто присутствует в тяжёлых сплавах. Твёрдые металлы сложно не только добывать, но и просто найти на планете. В основном их содержат упавшие на Землю метеориты.

К самым мягким металлам относят калий, натрий, рубидий и цезий. Также в этой группе состоят золото, серебро, медь и алюминий. Золото присутствует в морских комплексах, осколках гранитов и человеческом организме. Внешние факторы способны разрушить ценный металл. Мягкое серебро применяют в изготовлении посуды и ювелирных украшений. Натрий широко используют практически в любой промышленной отрасли. Ртуть, выступающую самым мягким металлом в мире, применяют сельскохозяйственной и химической промышленности, а также электротехнике

vtothod.ru