Литий — мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета, он был открыт в 1817 году шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите (греч. lithos — камень). Металлический литий впервые получил Гемфри Дэви в 1825 году.

Изотопы Лития

Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: 6Li (7,5 %) и 7Li (92,5 %); в некоторых образцах лития изотопное соотношение может быть сильно нарушено вследствие природного или искусственного фракционирования изотопов.

Это следует иметь в виду при точных химических опытах с использованием лития или его соединений. У лития известны 7 искусственных радиоактивных изотопов и два ядерных изомера (4Li − 12Li и 10m1Li − 10m2Li соответственно). Наиболее устойчивый из них, 8Li, имеет период полураспада 0,8403 с.

Экзотический изотоп 3Li (трипротон), по-видимому, не существует как связанная система.

7Li является одним из немногих изотопов, возникших при первичном нуклеосинтезе (то есть вскоре после Большого Взрыва). Образование элемента лития в звездах возможно по ядерной реакции «скалывания» более тяжелых элементов.

Распространение

Литий — типичный элемент земной коры (содержание 3,2·10-3% по массе), он накапливается в наиболее поздних продуктах дифференциации магмы — пегматитах. В мантии мало Лития — в ультраосновных породах всего 5·10-5% (в основных 1,5·10-3%, средних — 2·10-3%, кислых 4·10-3%).

Близость ионных радиусов Li+, Fe2+ и Mg2+ позволяет Литию входить в решетки магнезиально-железистых силикатов — пироксенов и амфиболов. В гранитоидах он содержится в виде изоморфной примеси в слюдах. Только в пегматитах и в биосфере известно 28 самостоятельных минералов Лития (силикаты, фосфаты и другие).

Все они редкие. В биосфере Литий мигрирует сравнительно слабо, роль его в живом веществе меньше, чем остальных щелочных металлов. Из вод он легко извлекается глинами, его относительно мало в Мировом океане (1,5·10-5%).

Промышленные месторождения Лития связаны как с магматическими породами (пегматиты, пневматолиты), так и с биосферой (соленые озера).

Литий — серебристо-белый металл, мягкий и пластичный, твёрже натрия, но мягче свинца. Его можно обрабатывать прессованием и прокаткой.

При комнатной температуре металлический литий имеет кубическую объёмноцентрированную решётку (координационное число 8), которая при холодной обработке переходит в кубическую плотноупакованную решётку, где каждый атом, имеющий двойную кубооктаэдрическую координацию, окружён 12 другими.

Ниже 78 К устойчивой кристаллической формой является гексагональная плотноупакованная структура, в которой каждый атом лития имеет 12 ближайших соседей, расположенных в вершинах кубооктаэдра.

Из всех щелочных металлов литий характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения (180,54 и 1340 °C, соответственно), у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов (0,533 г/см³, почти в два раза меньше плотности воды).

Маленькие размеры атома лития приводят к появлению особых свойств металла. Например, он смешивается с натрием только при температуре ниже 380° С и не смешивается с расплавленными калием, рубидием и цезием, в то время как другие па́ры щелочных металлов смешиваются друг с другом в любых соотношениях.

Конфигурация внешней электронной оболочки атома Лития 2s1; во всех известных соединениях он одновалентен.

При взаимодействии с кислородом или при нагревании на воздухе (горит голубым пламенем) Литий образует оксид Li2О (пероксид Li2O2 получается только косвенным путем).

С водой реагирует менее энергично, чем другие щелочные металлы, при этом образуются гидрооксид LiOH и водород. Минеральные кислоты энергично растворяют Li (стоит первым в ряду напряжений, его нормальный электродный потенциал — 3,02 в).

Литий соединяется с галогенами (с иодом при нагревании), образуя галогениды (важнейший — хлорид лития). При нагревании с серой Литий дает сульфид Li2S, а с водородом — гидрид лития.

С азотом Литий медленно реагирует уже при комнатной температуре, энергично — при 250 °С с образованием нитрида Li2N. С фосфором Литий непосредственно не взаимодействует, но в специальных условиях могут быть получены фосфиды.

Нагревание Лития с углеродом приводит к получению карбида Li2C2, скремнием- силицида Лития.

Бинарные соединения Литий — Li2О, LiH, Li3N, Li2C2, LiCl и другие, а также LiOH весьма реакционноспособны; при нагревании или плавлении они разрушают многие металлы, фарфор, кварц и другие материалы. Карбонат, фторид LiF, фосфат Li3PO4 и другие соединения Лития по условиям образования и свойствам близки к соответствующим производным магния и кальция.

Литий образует многочисленные литийорганические соединения, что определяет его большую роль в органическом синтезе.

Литий — компонент многих сплавов. С некоторыми металлами (Mg, Zn, Al) он образует твердые растворы значительной концентрации, со многими — интерметаллиды (LiAg, LiHg, LiMg2, LiAl и мн. других).

Последние часто весьма тверды и тугоплавки, незначительно изменяются на воздухе; некоторые из них — полупроводники.

Изучено ряд бинарных и тройных систем с участием Лития; соответствующие им сплавы уже нашли применение в технике.

Соединения Лития получаются в результате гидрометаллургической переработки концентратов — продуктов обогащения литиевых руд. Основной силикатный минерал — сподумен перерабатывают по известковому, сульфатному и сернокислотному методам. В основе первого — разложение сподумена известняком при 1150- 1200 °С:

• Li2O·Al2O3·4SiO2 + 8CaCO3 = Li2O·Al2O3 + 4(2CaO· SiO2) + 8CO2
• При выщелачивании спека водой в присутствии избытка извести алюминат Лития разлагается с образованием гидрооксида Лития:
• Li2O·Al2O3 + CaOH2 = 2LiOH + CaO·Al2O3
• По сульфатному методу сподумен (и другие алюмосиликаты) спекают с сульфатом калия:
• Li2O·Al2O3·4SiO2 + K2SO4 = Li2SO4 + K2O·Al2O3·4SiO2
• Сульфат Лития растворяют в воде и из его раствора содой осаждают карбонат Лития:

1. Li2SO4+Na2CO3=Li2CO3 + Na2SO4.
2. По сернокислотному методу также получают сначала раствор сульфата Лития, а затем карбонат Лития; сподумен разлагают серной кислотой при 250-300 °С (реакция применима только для β-модификации сподумена):
3. β-Li2O·Al2O3·4SiO2 + H2SO4 = Li2SO4 + H2O·Al2O3·4SiO2

Метод используется для переработки руд, необогащенных сподуменом, если содержание в них Li2O не менее 1%. Фосфатные минералы Лития легко разлагаются кислотами, однако по более новым методам их разлагают смесью гипса и извести при 950-1050 °С с последующей водной обработкой спеков и осаждением из растворов карбоната Лития.

Металлический Литий получают электролизом расплавленной смеси хлоридов Лития и калия при 400-460 °С (весовое соотношение компонентов 1:1).

Электролизные ванны футеруются магнезитом, алундом, муллитом, тальком, графитом и других материалами, устойчивыми к расплавленному электролиту; анодом служат графитовые, а катодом — железные стержни.

Черновой металлический Литий содержит механические включения и примеси (К, Mg, Ca, Аl, Si, Fe, но главным образом Na). Включения удаляются переплавкой, примеси — рафинированием при пониженном давлении. В настоящее время большое внимание уделяется металлотермическим методам получения Лития.

Применение Лития. Важнейшая область применения Лития — ядерная энергетика. Изотоп 6Li — единственный промышленный источник для производства трития по реакции:

63Li + 10n = 31H + 42He

Важный редкий элемент

Сечения захвата тепловых нейтронов (σ) изотопами Лития резко различаются: 6Li 945,7Li 0,033; для естественной смеси 67 (в барнах); это важно в связи с техническим применением Лития — при изготовлении регулирующих стержней в системе защиты реакторов.

Жидкий Литий (в виде изотопа 7Li) используется в качестве теплоносителя в урановых реакторах. Расплавленный 7LiF применяется как растворитель соединений U и Th в гомогенных реакторах.

Крупнейшим потребителем соединений Лития является силикатная промышленность, в которой используют минералы Лития, LiF, Li2CO3 и многие специально получаемые соединения. В черной металлургии Литий, его соединения и сплавы широко применяют для раскисления, легирования и модифицирования многих марок сплавов.

В цветной металлургии литием обрабатывают сплавы для получения хорошей структуры, пластичности и высокого предела прочности.

Хорошо известны алюминиевые сплавы, содержащие всего 0,1% Лития,- аэрон и склерон; помимо легкости, они обладают высокой прочностью, пластичностью, стойкостью против коррозии и очень перспективны для авиастроения. Добавка 0,04% Лития к свинцово-кальциевым подшипниковым сплавам повышает их твердость и понижает трение. Соединения Лития используются для получения пластичных смазок. По значимости в современной технике Литий- один из важнейших редких элементов.

Литий в организме

Литий постоянно входит в состав живых организмов, однако его биологическая роль выяснена недостаточно. Установлено, что у растений Литий повышает устойчивость к болезням, усиливает фотохимическую активность хлоропластов в листьях (томаты) и синтез никотина (табак).

Способность концентрировать Литий сильнее всего выражена среди морских организмов у красных и бурых водорослей, а среди наземных растений — у представителей семейства Ranunculaceae (василистник, лютик) и семейства Solanaceae (дереза).

У животных Литий концентрируется главным образом в печени и легких.

Области применения лития

ПрименениеСплав сульфида лития и сульфида меди — эффективный полупроводник для термоэлектропреобразователей (ЭДС около 530 мкВ/К).

Из лития изготовляют аноды химических источников тока (аккумуляторов, например литий-хлорных аккумуляторов) и гальванических элементов с твёрдым электролитом (например, литий-хромсеребряный, литий-висмутатный, литий-окисномедный, литий-двуокисномарганцевый, литий-иодсвинцовый, литий-иодный, литий-тионилхлоридный, литий-оксидванадиевый, литий-фторомедный, литий-двуокисносерный элементы), работающих на основе неводных жидких и твёрдых электролитов (тетрагидрофуран, пропиленкарбонат, метилформиат, ацетонитрил).Кобальтат лития и молибдат лития показали лучшие эксплуатационные свойства и энергоёмкость в качестве положительного электрода литиевых аккумуляторов.Гидроксид лития используется как один из компонентов для приготовления электролита щелочных аккумуляторов. Добавление гидроксида лития к электролиту тяговых железо-никелевых, никель-кадмиевых, никель-цинковых аккумуляторных батарей повышает их срок службы в 3 раза и ёмкость на 21 % (за счёт образования никелатов лития).Монокристаллы фторида лития используются для изготовления высокоэффективных (КПД 80 %) лазеров на центрах свободной окраски, и для изготовления оптики с широкой спектральной полосой пропускания.Перхлорат лития используют в качестве окислителя.Сульфат лития используют в дефектоскопии.

• Нитрат лития используют в пиротехнике.
• Литий в машиностроении

Сплавы лития с серебром и золотом, а также медью являются очень эффективными припоями. Сплавы лития с магнием, скандием, медью, кадмием и алюминием — новые перспективные материалы в авиации и космонавтике. На основе алюмината и силиката лития создана керамика, затвердевающая при комнатной температуре и используемая в военной технике, металлургии, и, в перспективе, в термоядерной энергетике. Огромной прочностью обладает стекло на основе литий-алюминий-силиката, упрочняемого волокнами карбида кремния. Литий очень эффективно упрочняет сплавы свинца и придает им пластичность и стойкость против коррозии.

Триборат лития-цезия используется как оптический материал в радиоэлектронике. Кристаллические ниобат лития LiNbO3 и танталат лития LiTaO3 являются нелинейными оптическими материалами и широко применяются в нелинейной оптике, акустооптике и оптоэлектронике. Литий также используется при наполнении осветительных газоразрядных металлогалогеновых ламп.

В чёрной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Литий иногда применяется для восстановления методами металлотермии редких металлов.

Карбонат лития является важнейшим вспомогательным веществом (добавляется в электролит) при выплавке алюминия и его потребление растет с каждым годом пропорционально объёму мировой добычи алюминия (расход карбоната лития 2,5-3,5 кг на тонну выплавляемого алюминия).Введение лития в систему легирования позволяет получить новые сплавы алюминия с высокой удельной прочностью.

Добавка лития снижает плотность сплава и повышает модуль упругости. При содержании лития до 1,8 % сплав имеет низкое сопротивление коррозии под напряжением, а при 1,9 % сплав не склонен к коррозионному растрескиванию. Увеличение содержания лития до 2,3 % способствует возрастанию вероятности образования рыхлот и трещин.

Механические свойства при этом изменяются: пределы прочности и текучести возрастают, а пластические свойства снижаются.Наиболее известны системы легирования Al-Mg-Li (пример — сплав 1420, применяемый для изготовления конструкций летательных аппаратов) и Al-Cu-Li (пример — сплав 1460, применяемый для изготовления емкостей для сжиженных газов).

Изотопы 6Li и 7Li обладают разными ядерными свойствами (сечение поглощения тепловых нейтронов, продукты реакций) и сфера их применения различна.

Гафниат лития входит в состав специальной эмали, предназначенной для захоронения высокоактивных ядерных отходов, содержащих плутоний.

Применяется в ядерных реакторах, использующих реакции с участием тяжёлых элементов, таких как уран, торий или плутоний.

Благодаря очень высокой удельной теплоёмкости и низкому сечению захвата тепловых нейтронов, жидкий литий-7 (часто в виде сплава с натрием или цезием-133) служит эффективным теплоносителем.

Фторид лития-7 в сплаве с фторидом бериллия (66 % LiF + 34 % BeF2) носит название «флайб» (FLiBe) и применяется как высокоэффективный теплоноситель и растворитель фторидов урана и тория в высокотемпературных жидкосолевых реакторах, и для производства трития.

Нестандартные способы применения

Соли лития обладают психотропным действием и используются в медицине при профилактике и лечении ряда психических заболеваний. Наиболее распространен в этом качестве карбонат лития. Применяется в психиатрии для стабилизации настроения людей, страдающих биполярным расстройством и частыми перепадами настроения. Он эффективен в предотвращении мании депрессии и уменьшает риск суицида.

Медики не раз наблюдали, что некоторые соединения лития (в соответствующих дозах, разумеется) оказывают положительное влияние на больных, страдающих маниакальной депрессией. Объясняют этот эффект двояко. С одной стороны, установлено, что литий способен регулировать активность некоторых ферментов, участвующих в переносе из межклеточной жидкости в клетки мозга ионов натрия и калия.

С другой стороны, замечено, что ионы лития непосредственно воздействуют на ионный баланс клетки. А от баланса натрия и калия зависит в значительной мере состояние больного: избыток натрия в клетках характерен для депрессивных пациентов, недостаток — для страдающих маниями. Выравнивая натрий калиевый баланс, соли лития оказывают положительное влияние и на тех, и на других.

Лития никотинат (литиевая соль никотиновой кислоты, литонит) используется как неспецифическое средство для лечения больных алкоголизмом, препарат улучшает метаболические процессы и гемодинамику, уменьшает аффективные растройства.Стеарат лития («литиевое мыло») используется в качестве высокотемпературной смазки.

Гидроксид лития LiOH, пероксид Li2O2 и супероксид LiO2 применяются для очистки воздуха от углекислого газа; при этом последние два соединения реагируют с выделением кислорода (например, 4LiO2 + 2CO2 → 2Li2CO3 + 3O2), благодаря чему они используются в изолирующих противогазах, в патронах для очистки воздуха на подлодках , на пилотируемых космических аппаратах и т. д.

Литий и его соединения широко применяют в силикатной промышленности для изготовления специальных сортов стекла и покрытия фарфоровых изделий.

1. Соединения лития используются в текстильной промышленности (отбеливание тканей), пищевой (консервирование) и фармацевтической (изготовление косметики).
2. Самыми же тяжёлыми металлами являются Осмий и Иридий.

По материалам chem100.ru, ru.wikipedia.org

Самые тяжелые металлы в мире

Металлы человечество начало активно использовать еще в 3000-4000 годах до нашей эры. Тогда люди познакомились с самыми распространенными из них, это золото, серебро, медь. Эти металлы было очень легко найти на поверхности земли. Чуть позже они познали химию и начали выделять из них такие виды как олово, свинец и железо. В Средневековье набирали популярность очень ядовитые виды металлов. В обиходе был мышьяк, которым было отравлено больше половины королевского двора во Франции. Так же и ртуть, которая помогала вылечить разные болезни тех времен, начиная от ангины и до чумы. Уже до двадцатого столетия было известно более 60 металлов, а вначале XXI века – 90. Прогресс не стоит на месте и ведет человечество вперед. Но встает вопрос, какой металл является тяжелым и превосходит по весу все остальные? И вообще, какие они, эти самые тяжелые металлы в мире?

Многие ошибочно думают, что золото и свинец являются самыми тяжелыми металлами.

Почему именно так сложилось? Многие из нас выросли на старых фильмах и видели, как главный герой использует свинцовую пластину для зашиты от злобных пуль.

В добавок, и сегодня используют свинцовые пластины в некоторых видах бронежилетов. А при слове золото у многих всплывает картинка с тяжелыми слитками этого металла. Но думать, что они самые тяжелые – ошибочно!

Для определения самого тяжелого металла надо брать во внимание его плотность, ведь чем больше плотность вещества, тем оно тяжелее.

ТОП-10 самых тяжелых металлов в мире

1. Осмий (22,62 г/см3),
2. Иридий (22,53 г/см3),
3. Платина (21,44 г/см3),
4. Рений (21,01 г/см3),
5. Нептуний (20,48 г/см3),
6. Плутоний (19,85 г/см3),
7. Золото (19,85 г/см3)
8. Вольфрам (19,21 г/см3),
9. Уран (18,92 г/см3),
10. Тантал (16,64 г/см3).

И где же свинец? А он располагается намного ниже в данном списке, в середине второго десятка.

Осмий и иридий — самые тяжелые металлы в мире

Рассмотрим основных тяжеловесов, которые делят 1 и 2 места. Начнем с иридия и заодно произнесём слова благодарности в адрес английского ученого Смитсона Теннат, который в 1803 году получил этот химический элемент из платины, где присутствовал вместе с осмием в виде примеси. Иридий с древнегреческого можно перевести, как «радуга».

Металл имеет белый цвет с серебряным оттенком и его можно назвать ни только тяжеловесным, но и самым прочным. На нашей планете его очень мало и за год его добывают всего до 10000 кг. Известно, что большинство месторождений иридия можно обнаружить на местах падения метеоритов.

Некоторые ученые приходят к мысли, что данный металл ранее был широко распространён на нашей планете, однако из-за своего веса, он постоянно выдавливал себя ближе к центру Земли. Иридий сейчас широко востребован в промышленности и используется для получения электрической энергии.

Так же его любят использовать палеонтологи, и с помощью иридия определяют возраст многих находок. Вдобавок, данный металл могут использовать для покрытия некоторых поверхностей. Но сделать это сложно.

Иридий

Далее рассмотрим осмий. Он самый тяжёлый в периодической таблице Менделеева, ну, соответственно, и самый тяжелый в мире металл. Осмий имеет оловянно-белый с синим оттенок и также открыт Смитсоном Теннат одновременно с иридием. Осмий практически невозможно обработать и, в основном, его находят на местах падения метеоритов.

Он неприятно пахнет, запах похож на смесь хлора и чеснока. И с древнегреческого переводится, как «запах». Металл довольно тугоплавкий и используется в лампочках и в других приборах с тугоплавкими металлами. За один только грамм этого элемента надо заплатить более 10000 долларов, из этого понятно, что метал очень редкий.

Осмий

Как не крути, самые тяжелые металлы являются большой редкостью и поэтому они дорого стоят. И надо запомнить на будущее, что ни золото, ни свинец – не самые тяжелые металлы в мире! Иридий и осмий – вот победители в весе!

Какой металл самый легкий?

В сознании многих людей металлы ассоциируются с чем-то тяжелым и твердым. Но в то же время есть металлические элементы, которые легче воды и не тонут в ней, а плавают на поверхности.

Это происходит из-за больших размеров атомов и как следствие малой плотности. Так какой же металл самый легкий? Достаточно взглянуть на периодическую систему Менделеева, чтобы понять, что это литий.

Он почти вдвое легче воды.

Основные свойства лития

Плотность лития составляет всего 0,543 грамма на сантиметр кубический. Металл входит в щелочную группу, которая характеризуется очень высокой химической активностью. Поэтому в природе литий образует сложные многоэлементные соединения, входящие в состав горных пород.

При этом литий является самым неактивным щелочным металлом, так что достаточно устойчиво проявляет себя после выделение в чистом виде. Физические свойства самого легкого металла на Земле выглядят следующим образом: в нормальных условиях серебристо-белый металл, мягкий (можно резать ножом), ковкий и пластичный.

Температура плавления — 181 градус по Цельсию. Атомная масса — 6,941 грамм на моль.

Химические свойства характерны для металлов щелочной группы. Но литий, в отличие от остальных щелочных элементов при комнатной температуре медленно реагирует с кислородом и другими веществами.

Зато при нагревании вступает в реакцию с газами, кислотами и основаниями. При нагревании до 300 градусов по Цельсию литий самовоспламеняется и горит красно-синим пламенем.

В отличие от остальных элементов щелочной группы покрывается устойчивой оксидной пленкой и перестает реагировать с кислородом.

Литий не хранят в керосине, так как из-за малой плотности он плавает на поверхности. Для его длительного хранения используют петролейный эфир, парафин, газолин или минеральное масло. В качестве емкости применяют жестяные банки с герметично закрывающимися крышками.

Литий является токсичным веществом и при попадании на открытые участки кожи вызывает зуд, раздражение и ожоги, поэтому при работе с ним необходимо использовать специальную защитную одежду.

Пары лития обжигают верхние дыхательные пути, так что нужно позаботиться и о защите органов дыхания.

Технология производства лития

Производство самого легкого металла в мире сводится к разложению его природных соединений. Это достаточно трудоемкая процедура ввиду большого количества составных элементов.

лития в добываемом сырье в среднем составляет 21 грамм на одну тонну. В промышленном производстве используют три метода разложения соединений лития: известковый, сульфатный и сернокислотный.

Первые два подразумевают спекание руды с оксидом/карбонатом кальция или сульфатом калия.

Протекает процедура при температуре 250-300 градусов. Затем полученную массу обрабатывают водой, получая карбонат или сульфат лития. После этого проводится процедура хлорирования с целью получения хлорида лития.

И, наконец, окончательную процедуру разделения проводят при помощи электролиза расплава в присутствии хлорида калия или бария, которые понижают температуру плавления литиевого хлорида.

Чистый металл оседает на катоде, откуда его можно собирать для дальнейшей переработки.

Сернокислотный способ подразумевает растворение руды в серной кислоте с образованием сульфата лития. Дальнейшая процедура протекает по указанной выше схеме.

Самый легкий металл применяется для производства эффективных полупроводников в сплавах с другими металлами, из него изготавливают аноды, используемые затем в процедурах электролиза, литий входит в состав ракетного топлива, в металлургии применяется в качестве сильного восстановителя менее активных металлов. В качестве различных соединений литий используется в производстве продукции для многих отраслей промышленности и народного хозяйства.

Алюминий

Если же брать самый крепкий и легкий металл, то им принято считать алюминий. Его плотность составляет 2,7 грамм на сантиметр кубический.

Этот металл достаточно распространен в природе и получил широкое применение в промышленности. Многие сплавы алюминия прочнее стали и при этом гораздо легче нее.

Уже сейчас использование алюминиевых конструкций в строительной сфере вышло на новый уровень.

К тому же этот элемент гораздо более стойко переносит воздействие коррозии и не требует для этого дополнительной закалки. Алюминий входит в состав авиационных сплавов, из которых изготавливают обшивку самолетов. Некоторые ученые предполагают, что в будущем его сплавы смогут полностью вытеснить сталь.

К тому же не прекращаются опыты по выделению новых элементов, сочетающих в себе положительные черты существующих веществ, но лишенные их природных недостатков. Так что возможно вскоре будет открыт новый самый легкий и прочный металл, который заявит о себе во всеуслышание.

Какой сплав считается самым прочным в мире

Металлы вместе с легирующими добавками образуют самый прочный сплав. В первую очередь, это касается твердости.

Кроме того, они отличаются рядом показателей, среди которых тепло и электропроводность. Прочные сплавы востребованы в промышленности.

Особенно это касается самолетостроения, где наряду с прочностью требуется легкость. В крепких сплавах нуждается автомобилестроение и судостроение.

О металлах в природе

Металлы разделяются на черные и цветные. Классическим представителем первого вида является железо. Цветные образуют более дорогостоящую группу.

Как производят металлы

Металлы в чистом виде в природе не встречаются. Содержатся они в рудах.

Их производство идет по следующим этапам:

• определение месторождений;
• добыча руды:
• извлечение металла.

Самые прочные из металлов

Прочность — это свойство металла противостоять внешним нагрузкам. Сопротивляемость элемента обеспечивается его внутренней структурой, способной создавать внутреннее напряжение, которое противостоит наружному давлению.

К самым прочным металлам относятся:

• титан;
• рений;
• бериллий;
• хром;
• тантал;
• иридий.

Самый прочный сплав

Самые твердые сплавы в мире — вольфрамовые. Основу составляют порошки, состоящие из нескольких карбидов металлов и кобальта. Смешивание ведется в определенной пропорции. Разработанная учеными технология позволяет получать сплавы высокой степени твердости.

Маркируются такие соединения буквенным обозначением: ВК3, где В —принадлежность к вольфрамовой группе. К — содержание кобальта в процентах.

Физические и химические свойства

Основные физические свойства вольфрамовых сплавов:

1. Характерной особенностью является красностойкость. Она составляет 800 градусов. Термин означает, что режущая кромка в состоянии выдерживать такую температуру. Это обеспечивается высокой теплопроводностью. Благодаря чему идет отвод тепла.
2. Высокая твердость, которая составляет 90 единицы по Роквеллу.
3. Температура плавления достигает 2780 градусов.

Химическая стойкость к внешней среде повышается с увеличением процентного содержания кобальта.

Химические свойства титана

Особенности изготовления и сферы применения

Технология получения твердых сплавов из вольфрама состоит из следующих этапов:

1. Сначала формируется грубый порошок вольфрама, который затем измельчается и просеивается.
2. Таким же образом получаются порошки карбида вольфрама и кобальта.
3. Идет их перемешивание с добавлением клея. В этом качестве выступает каучук, растворенный в бензине.
4. Смесь подсушивается и прессуется.
5. Технологический процесс заканчивается двумя спеканиями.

Твердый материал используется в изготовлении следующих изделий:

• резцов для токарных станков;
• клейм;
• валки для прокатки;
• шариков и обоймы для подшипников.
• напайки для инструмента горнодобывающего оборудования;

Любое производство нуждается в обработке изделий. Чтобы обеспечить этот процесс, необходим материал более высокой твердости. Эту функцию выполняют твердые сплавы.

4-4 Твердые сплавы и материалы Какой сплав считается самым прочным в мире Ссылка на основную публикацию

Самый твердый металл в мире. Топ-10 металлов

Огромное количество металлов, которые существуют в мире, имеют каждый свои особенности и характеристики. Есть пластичные и ковкие металлы, есть с большими и маленькими коэффициентами сопротивления.

Но есть металлы, которые отличаются уникальными параметрами по твердости. Лидером среди твердых металлов в мире считается титан. Но и у него есть несколько соперников.

Физико-химические параметры титана

Полностью без примесей данный элемент первый раз выведен в Швеции в 1825 году. Это сделал химик с известной фамилией Берцелиус. Титан — это металл небольшого веса серебристо-белого оттенка. У него малая молекулярная масса. Она равна всего 22. Данный элемент отличается следующими характеристиками:

1. Плотность — пока материал находится в твердом состоянии до достижения точки кипения 4,51 г/куб. см. В виде жидкости плотность имеет другое значение — 4.12 г/куб.см
2. Параметры плавления — 1668°С.
3. Параметры кипения — 3227°С.
4. Упругость у титана небольшая, что считается его существенным недостатком.
5. Твердость по шкале НВ имеет показатель 103. Он может меняться в зависимости от наличия примесей в веществе и достигать более высоких показателей.
6. В стандартных условиях рассматриваемый металл практически не ржавеет, что является его неоспоримым преимуществом.
7. По биологическим показателям это совсем инертный материал, поэтому активно используется в медицине. Инертность может уменьшаться при повышении температуры. Например, при +200°С металл успешно поглощает водород и изменяет все свои характеристики.
8. Мало и тяжело проводит ток.

Если брать за образец шкалу МООСА, то по твердости титан имеет оценку 4.5. Это указывает на то, что это не самый твердый металл. Но из имеющихся твердых он используется чаще всего.

Применение титана

Данное вещество получило очень широкое применение практически во всех областях промышленности. На данный момент титан с успехом используется:

1. Авиационная промышленность — многие детали самолета подвергаются воздействию высоких температур и сильных деформирующих сил. Именно поэтому части шасси, заклепки, различные силовые элементы корпуса делают из титана.
2. Космическая техника. Также производят многие детали космических кораблей, особенно их обшивки.
3. Кораблестроение.
4. Нефтегазовая промышленность. Здесь титан используется для изготовления бурящих труб, насосов с высоким давлением.
5. Строительство. Здесь твердый металл нужен для разных видов обшивки зданий, кровля, памятники.
6. Медицина — многие видов протезов, а также инструменты.
7. Спорт — инвентарь, детали для велосипедов, турники, спортивные принадлежности.
8. Производство химических веществ. Материал просто не заменим в тех случаях, когда нужно прочное вещество, которое не будет реагировать с кислотами. Поэтому в химической промышленности из титана делают самые разные обменники, конструкции и трубы.

При всей своей твердости материал по весу отличается легкостью. Поэтому столь широко применение данного вещества во всех областях промышленности. Он в течение долгого времени не изнашивается, не деформируется.

Новости

Кольцеобразное затмение Солнца 26 декабря 2019 года

23 Декабря 2019 Полоса кольцеобразной фазы пройдет по восточной части Африки, Саудовской Аравии, Омана, южной Индии и некоторых районов Индонезии, по акватории Индийского и Тихого океанов. Максимальная продолжительность кольцеобразной фазы затмения составит 3 минуты 40 секунд секунды при фазе 0,97. На территории России кольцеобразная фаза затмения наблюдаться не будет.

Звездопад Геминиды 2019!

13 Декабря 2019 В ночь с 14 на 15 декабря ожидается красивый и мощный звездопад года из созвездия Близнецы! Прогнозируется до 120 метеоров в час, но полная Луна в этом году существенно помешает наблюдениям.

Радиогенные элементы — полоний и ра́дий

11 Декабря 2019 Химические элементы полоний и радий неотделимы от имён их первооткрывателей – супругов Кюри, которые потратили на их поиски годы непрерывного титанического труда.

Затмения Солнца

10 Декабря 2019 В конце декабря 2019 года произойдет кольцеобразное затмение Солнца. Какие бывают затмения? Почему и как они происходят?

Древнейший элемент – сера

4 Декабря 2019 Когда была открыта сера (символ S), не известно, но известно точно, что сера начала служить человеку задолго до того, как заняла в Таблице Менделеева клетку под №16. Месторождения самородной серы разрабатывались древними греками и римлянами.

Элементы: названный в честь Луны – селен

27 Ноября 2019 Селен был открыт в 1817 году (через 35 лет после теллура) авторитетнейшим химиком и минералогом своего времени Йёнсом Якобом Берцелиусом. Новый элемент оказался очень похожим на теллур, поэтому Берцелиус предложил назвать его Selenium с символом Se, от греческого σελήνη — Луна.

Астрономический прогноз на декабрь 2019

21 Ноября 2019 Астрономическая зима наступит 22 декабря 2019 года в 7:19 мск, в день зимнего солнцестояния, после которого каждый последующий день будет дарить нам немного больше света. К новому году продолжительность светового дня увеличится почти на 8 минут!

Каким металлом особенно богата морская вода из 5 букв

Ещё до нашей эры египтяне, шумеры и китайцы использовали это вещество для приготовления «пилюль бессмертия» и других препаратов, которые должны были даровать долгую жизнь. Оно применялось в красках и косметике. Римляне очищали им золото, а алхимики пытались получить золото прямо из него.

Древние греки решили назвать самый легкоплавкий металл «серебро» и «вода», что на латинском звучало как hydrargyrum. В праславянском языке его название звучало как «ртуть», но откуда произошло такое имя, неизвестно. Возможно, от слова “руда”.

Её получали из киновари при помощи обжига или извлекали в жидком виде прямо из горных пород. В алхимии ртути соответствовал астрономический символ Меркурия. Она считалась матерью металлов и вместе с серой и солью была частью теории трёх начал. Ртуть считалась основным элементом философского камня. И хотя мир знал о ней уже давно, описание её свойства и доказательство того, что это действительно металл, были представлены только в 1759 году. Сделали это Михаил Ломоносов и Иосиф Браун.

Свойства ртути

Итак, самый легкоплавкий металл – это ртуть. Для её плавления нужна температура от 234,32 К или -38,83 ° С. Кроме неё, при низких температурах плавятся свинец, таллий, галлий, висмут, олово, кадмий. Закипает ртуть при 629,88 К или 356,73 градусов Цельсия, а при 4,155 К ведёт себя как сверхпроводник.

Она обладает серебристо-белым цветом с ярко выраженным блеском. В периодической таблице ей присвоен номер 80. Это единственный металл, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии. В твёрдом состоянии она обладает ромбоэдрической решеткой.

Самый легкоплавкий металл малоактивен при небольших температурах. В таких условиях он слабо реагирует на окислительные растворы и многие газы. Не вступает в реакцию он и с кислородом воздуха, хотя прекрасно растворяется в царской водке.

С другими металлами ртуть образует различные сплавы, амальгамы. С органическими соединениями образует очень прочные связи. С хлором или йодом соединяется после нагревания, образуя ядовитые и практически не диссоциирующие вещества.

Каким металлом особенно богата морская вода из 5 букв

• К — первая буква
• А — вторая буква
• Л — третья буква
• И — четвёртая буква
• Й — пятая буква

Кто линзы обтачивает 5 букв
Какой цветок способен «победить остуду» в семейных отношениях 5 букв

Химический элемент, серебристо-белый, мягкий, легкоплавкий металл, применяющийся (в соединениях) в сельском хозяйстве, промышленности, фармакологии и т.п.

-я; м. (араб. kali) см. тж. калиевый, калийный Химический элемент (K), металл серебристо-белого цвета, добываемый из углекалиевой соли (поташа).

I м. Химически простое вещество или сплав, обладающие высокой прочностью, ковкостью, хорошей тепло- и электропроводностью. II м. разг. Тяжёлый металлический рок как одно из направлений рок-музыки. III м. разг. Резкая интонация, категорический тон речи. IV м. разг. Деньги.

(лат. metallum от греч. metallon — шахта, рудник) см. тж. металлический 1) Простое вещество (или сплав), обладающее особым блеском, ковкостью, хорошей теплопроводностью и электропроводностью. Слитки металла. Раскалённый металл. Плавить металл. Чёрные металлы (железо и его сплавы) Благородные, драгоценные металлы (золото, серебро, платина) Редкоземельные металлы (скандий, иттрий, лантан и лантаноиды) Цветные металлы (о всех металлах, кроме чёрных) 2) Изделия из таких веществ. Выставка металла. Презренный металл. (шутл.; о деньгах) 3) Резкая интонация, категорический тон речи. В голосе звучал металл. 4) = металлорок

I нареч. качеств. Не так, как все; необычно. II нареч. качеств.-обстоят. 1) По преимуществу, главным образом, более всего. 2) В большей мере, более других. III част. Употребляется перед членом предложения, уточняющим предыдущий общий член предложения, соответствуя по значению сл.: главным образом, больше всего, преимущественно.

I нареч. 1) к особенный Особенно важный момент. Особенно сильный ветер. Особенно много людей. Особенно любезен сегодня. Голос звучал как-то особенно. Не особенно нравиться (разг.; не очень нравиться) 2) Прежде всего, более всего, в особенности. Часто болею, особенно осенью. Все радовались, особенно дети. Особенно жаль одиноких стариков. Особенно увлекаюсь фантастикой. II см. особенный; нареч.

1) Исключительный в каком-либо отношении; не обычный. 2) Не похожий на других; своеобразный. 3) Отличающийся от других по степени проявления; значительный. 4) Отдельный, особый.

-ая, -ое. см. тж. особенное, особенно, по-особенному 1) Не похожий на других, не такой, как все; необычный, своеобразный. Особенный ребёнок. Алексей — человек особенный! О-ая улыбка. Особенный голос. Особенный смех. О-ая манера письма. Особенный запах. Особенный почерк. 2) Необыкновенный, исключительный в каком-л. отношении. Особенный день. О-ое явление. Особенный случай. О-ые обстоятельства. 3) Отличающийся от других по степени проявления; большой, значительный. О-ое волнение, удовольствие. О-ая радость. Особенный успех. О-ая выразительность стиха. Испытывать особенную нежность к кому-л.

I м. см. богатые 2) II прил. 1) Владеющий значительными материальными ценностями и денежными средствами. Ant: бедный II 2) Такой, в котором сосредоточены большие богатства. 3. перен. Роскошный. отт. Имеющий дорогую отделку, убранство. 4. перен. Имеющий что-либо в большом количестве или имеющийся в изобилии. отт. Состоящий из большого числа чего-либо; многочисленный. 5. перен. Отличающийся разнообразием содержания. 6. перен. Отличающийся широтой и разнообразием тонов и оттенков.

I см. богатый; -ого; м. II -ая, -ое; -гат, -а, -о; богаче; богатейший см. тж. богато, богатенький, богатый, богатая 1) а) Обладающий большим состоянием; очень зажиточный (противоп.: бедный) Богатый род. Б-ая семья. Б-ое учреждение. * Богат и славен Кочубей (Пушкин) * Чем богаты, тем и рады (погов.: предложение гостю угощаться всем, что есть на столе) б) отт. Такой, в котором сосредоточены большие ценности; обильный. Б-ая страна. Б-ое село. Богатый край. Богатый урожай. 2) только полн. Стоящий дорого; роскошный. Б-ая шуба. Б-ые подарки. Б-ое убранство. Богатый дворец, храм. 3) чем Отличающийся значительным и разнообразным содержанием. Богатый ассортимент товаров. Б-ая натура. Б-ая палитра красок. Богатый опыт (охватывающий разные стороны, аспекты чего-л.) Тема для исследования богатейшая (о малоисследованной, перспективной теме) Прожил жизнь, богатую впечатлениями.

I прил. 1) соотн. с сущ. море I 1., связанный с ним 2) Свойственный морю, характерный для него. 3) Происходящий на море I 1.. 4) Обитающий, растущий в море I 1.. 5) Принадлежащий морю. 6. Связанный с плаванием по морю, предназначенный для плавания в море. II прил. 1) Связанный с флотом. 2) Предназначенный для моряков (об одежде, обуви и т.п.).

-ая, -ое. см. тж. по-морскому 1) а) к море 1) Морской берег. Морской песок. М-ая вода. М-ая карта. М-ая миля. М-ие животные, растения. Морской климат (влажный климат без резких колебаний температур, характерный для территорий, близко расположенных к морю) б) отт. Происходящий, совершающийся в море, на море. Морской бой. М-ое путешествие. М-ие купания. 2) Связанный с мореплаванием, с военным флотом, моряками. Морской офицер. М-ая служба. Морской китель. М-ая душа (о человеке увлечённом морем, любящем мореплавания) М-ая болезнь (болезненное состояние, выражающееся в тошноте, головной боли и т.п., вызываемое качкой) 3) Составная часть некоторых зоологических и ботанических названий. М-ая свинка, звезда. Морской лев, ёж. М-ая капуста. — морской волк — морской узел — на дне морском найти — со дна морского достать

I ж. 1) Бесцветная прозрачная жидкость, представляющая собою химическое соединение водорода и кислорода и содержащаяся в атмосфере, почве, живых организмах и т.п. отт. Жидкость, используемая для утоления жажды, приготовления пищи и т.п. отт. перен. разг. Жидкая, безвкусная пища. 2) Скопление жидкости, образующей ручьи, реки, озёра и т.п. отт. Движущаяся масса такой жидкости. отт. разг. Разлив рек во время половодья. 3) Поверхность рек, озер, морей и т.п. отт. разг. Уровень такой поверхности. 4. перен. разг. Что-либо многословное, но лишённое содержательности или серьезного значения. 5. перен. разг. То, что недостаточно ценится и поэтому легко тратится, расходуется (обычно о деньгах). II ж. разг. 1) Насыщенная солями жидкость, извлекаемая из минеральных источников и применяемая в лечебных целях в виде питья или ванн; минеральная вода. 2) Напиток минеральный, газированный или фруктовый, применяемый в качестве питья, а также с гигиенической или лечебной целью. 3) см. тж. воды I

-ы, вин. воду, мн. — воды, водам и водам, водами и водами; о водах и о водах; ж. см. тж. водица, водичка, водный, водяной, водой 1) а) Прозрачная, бесцветная жидкость, образующая ручьи, реки, озёра, моря и представляющая собой химическое соединение водорода с кислородом. Речная вода. Морская вода. Вода сырая. Кипячёная вода. Стакан воды. Вода из колодца. Отключить воду. По воду идти, ходить (трад.-нар.; = за водой) Промыть, прополоскать в трёх водах (= трижды) б) отт. с опр. Напиток или водный раствор какого-л. вещества, применяемый в лечебных, косметических и т.п. целях. Минеральная вода. Фруктовая вода. Газированная вода. Лечебная вода. Туалетная вода. Розовая вода. в) отт. Пустые, бессодержательные фразы, многословие при бедности содержания. Доклад — сплошная вода. В его статье много воды. 2) только мн.: воды, вод Минеральные источники; курорт с такими источниками. Уехать лечиться на воды. 3) а) Водное пространство моря, реки и т.п., его поверхность, уровень. Спустить лодку на воду (на воду). Опуститься под воду (под воду). Работать под водой. Вода вышла из берегов. Высокая вода. (высоко поднявшаяся) Малая вода. (самый низкий её уровень) Большая вода. (в половодье) Путешествовать по воде. б) отт., только мн. Водная масса моря, реки и т.п., её потоки, струи, волны. Воды Волги, Енисея. Весенние воды. в) отт., только мн. Водные пространства, участки морей, рек, каналы, проливы, и т.п., принадлежащие прибрежному государству, региону и т.п. Нейтральные воды. Внутренние воды (в пределах данного государства) Территориальные воды (принадлежащие данному государству участки морского пространства) 4) Чистота окраски, блеска, прозрачности драгоценного камня. Бриллиант чистой, лучшей воды. 5) только мн.; разг. Жидкость, окружающая плод в течение беременности и предохраняющая его от толчков и давления; околоплодные воды. Воды отошли (перед родами) — жёлтая вода — живая и мёртвая вода — святая вода — полная вода — полая вода — седьмая вода на киселе — тёмная вода — тяжёлая вода — холодной водой окатить — чистой воды — кто-л. бриллиант чистой воды — на сердитых воду возят — лить воду на чью-л. мельницу — мутить воду — пройти огонь и воду — толочь воду — носить решетом воду — кто-л. воды не замутит — кто-л. тише воды, ниже травы — много воды утекло — набрать воды в рот — водой не разлить — концы в воду — в огонь и в воду — в мутной воде рыбу ловить — выйти сухим из воды — вывести на чистую воду — как водой смыло — как с гуся вода — как две капли воды — как рыба в воде — как в воду глядел — как в воду канул — как в воду опущенный — буря в стакане воды — вилами на воде писано — темна вода во облацех — утопить в ложке воды

Воздействие на организм

Самый легкоплавкий металл обладает первой степенью токсичности. Он испаряется уже при комнатной температуре, и чем воздух горячее, тем выше скорость испарения. На организм человека ртуть действует отравляюще, поражая нервную, пищеварительную, дыхательную и другие системы. Это может привести к летальному исходу. Симптомы проявляются спустя 8-24 часа.

Длительное воздействие небольших доз ртути проявляется в виде хронических недугов. Человек становится раздражительным и вспыльчивым, страдает от нехватки сна и головных болей, теряет работоспособность, быстро устает.

Острые отравления могут иметь похожие симптомы вначале. Они также сопровождаются повышенной температурой, слабостью, рвотой и тошнотой, болью в желудке, дрожью во всем теле или в отдельных его частях. Вещество поражает почки, что проявляется частыми позывами к мочеиспусканию.

Широкое применение ртути нередко было причиной профессиональных отравлений. Так, в средние века её использовали для изготовления фетра для шляп. Симптомы, которые появлялись у мастеров, называли «болезнью старого шляпника».

Пищевые отравления ртутью возможны у тех, кто любит морепродукты. Металл отлично усваивается организмом морских обитателей, постепенно накапливаясь в нём. В регионах, где люди постоянно употребляют рыбу и другие продукты моря, могут возникать симптомы хронического отравления. Особенно часто они встречаются у жителей прибрежных областей Канады, Колумбии, Бразилии и Китая.

Применение и нахождение в природе

Самый легкоплавкий металл в мире находится в природе очень рассеяно. Общая его концентрация в земной коре составляет примерно 83 мг/т, что делает его довольно редким элементом. В больших количествах он находится в глинистых сланцах и сульфидных минералах, в особенности в сфалеритах и антимонитах. Встречается в ливингстонитах и метациннабаритах.

Несмотря на свою токсичность, ртуть применяется во многих сферах, например, в металлургии, медицине, химической промышленности, машиностроении, электротехнике и даже сельском хозяйстве. Самый легкоплавкий металл подходит для наполнения энергосберегающих ламп, термометров и барометров.

В тяжёлой промышленности вещество используют для ртутнопаровых турбин, вакуумных установок и диффузионных насосов. Им наполняют измерительные приборы, аккумуляторы, сухие батареи. Ртуть участвует в производстве кондиционеров, холодильников и стиральных машин. В сельском хозяйстве её применяют в составе пестицидов.

Индий

В качестве простого вещества индий очень светлый, ковкий и мягкий настолько, что даже оставляет след, если им провести по бумаге. Он также является одним из наиболее легкоплавких металлов, но воздействуют на него только температуры выше 157 °C. Закипает он при 2072 градусах.

Как и галлий, индий не образует собственных месторождений, но содержится в различных рудах. Благодаря своей рассеяности в природе металл довольно дорогой. Его применяют в микроэлектронике, для изготовления легкоплавких сплавов, припоев, жидкокристаллических экранов для техники.

Самый тугоплавкий металл

С древних времен человек научился обрабатывать и использовать в своей жизни металлы. Какие-то из них подходят для изготовления посуды и других товаров народного потребления, из других, например нержавеющая сталь, делают оружие и медицинские инструменты. А некоторые металлы и сплавы используются для строительства сложных технических механизмов, например космический корабль или самолет. Одной из характеристик, на которую обращают внимание при выборе того или иного материала, является его тугоплавкость.

Получение тугоплавких материалов

Основная трудность, встречающаяся при получении тугоплавких металлов и сплавов, это их высокая химическая активность, которая мешает быть элементу в чистом виде.

Установка для получения тугоплавких металлов

Наиболее распространенной технологией получения считается порошковая металлургия. Существует несколько способов получить порошок тугоплавкого металла.

1. Восстановление с помощью триоксида водорода. Такой метод включает в себя несколько этапов, оборудование для обработки — это многотрубные печи, с диапазоном температур от 750 до 950 °С. Данный способ применяется для получения молибдена и вольфрама.
2. Восстановление водородом из перрената аммония. При температуре около 500 °С, на заключительном этапе, полученный порошок, отделяют от щелочей с помощью кислот и воды. Применяется для получения рения.
3. Соли различных металлов также применяются для получения порошка молибдена. Например, используют соль аммония металла и его порошок не более 15% от общей массы. Смесь нагревается до 500-850 °С при помощи инертного газа, а затем технология производства предусматривает провести восстановление водородом при температуре 850 — 1000 °С.

Производство тугоплавких металлов

Полученный этими способами порошок в дальнейшем подвергают к спеканию в специальные формы, для дальнейшей транспортировки и хранения.

На сегодняшний день, эти способы получения чистых тугоплавких металлов продолжают дорабатываться и применяются новые техники извлечения материала из горных пород. С развитием ядерной энергетики, космической отрасли, металлургии, мы в скором времени сможем наблюдать появление новых методов, возможно более дешевых и простых.

Литий

Литий – наиболее легкоплавкий металл, который становится жидкостью при температуре 180 градусов. Он мягкий, хорошо поддается ковке и механической обработке. Он относится к щелочным металлам, но проявляет активность гораздо хуже остальных представителей группы. Он медленно реагирует с влажным воздухом, а в сухой атмосфере остается практически стабильным

Металл встречается в сподумене, лепидолите, в месторождениях с оловом, висмутом и вольфрамом, содержится в морской воде и в звездных космических объектах. Литий часто используется для изготовления гальванических элементов, аккумуляторов, применяют в качестве окислителя, а также в пиротехнике. В сплавах с кадмием, медью и алюминием используется в космической, военной и авиационной технике.

Применение тугоплавких материалов

Сферы, в которых применяются тугоплавкие металлы и сплавы:

• авиация;
• ракетостроение;
• электроника;
• космический и военный комплекс.

Объединяет все эти сферы использование новейших технологий и процессов. В основном используются в электрических приборах, лампах, электродах, катодах, предохранителях и многом другом.

Нашли они свое применение и в ядерной энергетике. Тугоплавкие металлы применяют для производства труб ядерных реакторов, оболочек и других элементов АЭС.

В химической промышленности нашли свое применение вольфрам, для окраски тканей, и тантал, антикоррозионные свойства которого применяются при изготовлении посуды и аппаратуры.

Использование тугоплавких металлов в составе прокатных сталей усиливает определенные свойства тех. Это способствует увеличению прочности, температуре плавления и многим другим свойствам.

Ежегодно выпускается миллионы тонн тугоплавких металлов по всему миру. Они используются в составе различных сплавов и сталей. Без них невозможно изготовить качественный инструмент и материал. Развитие военно-промышленного комплекса, самолетостроения, кораблестроения, создание космических кораблей, безопасность в атомной промышленности невозможна без их применения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Какой металл самый тугоплавкий?

Самый тугоплавкий металл на Земле был открыт в 1781 году шведским ученым Карлом Вильгельмом Шееле. Новый материал получил название вольфрам. Шееле удалось синтезировать триокись вольфрама путем растворения руды в азотной кислоте. Чистый металл был выделен двумя годами позже испанскими химиками Фаусто Фермином и Хуаном Хосе де Элюар. Новый элемент не сразу получил признание и был взят на вооружение промышленниками. Дело в том, что технологии того времени не позволяли обрабатывать столь тугоплавкое вещество, поэтому большинство современников не придали особого значения научному открытию.

Вольфрам был оценен гораздо позже. На сегодняшний день его сплавы используются при производстве термостойких деталей для различных отраслей промышленности. Нить накаливания в газоразрядных бытовых лампах также изготавливается из вольфрама. Также он применяется в аэрокосмической промышленности для производства ракетных сопел, используется в качестве многоразовых электродов в газодуговой сварке. Кроме тугоплавкости вольфрам также обладает высокой плотностью, что позволяет использовать его для изготовления высококачественных клюшек для гольфа.

Соединения вольфрама с неметаллами также широко применяется в промышленности. Так сульфид используется в качестве термостойкой смазки, способной переносить температуры до 500 градусов по Цельсию, карбид служит для изготовления резцов, абразивных дисков и сверл, способных обрабатывать самые твердые вещества и переносить высокие температуры нагрева. Рассмотрим, наконец, промышленное получение вольфрама. Самый тугоплавкий металл имеет температуру плавления 3422 градуса по Цельсию.

Как получают вольфрам?

В природе чистый вольфрам не встречается. Он входит в состав горных пород в виде триоксида, а также вольфрамитов железа, марганца и кальция, реже меди или свинца. По оценкам ученых содержание вольфрама в земной коре в среднем составляет 1,3 грамма на одну тонну. Это достаточно редкий элемент по сравнению с другими видами металлов. Содержание вольфрама в руде после добычи обычно не превышает 2%. Поэтому добытое сырье отправляется на обогатительные фабрики, где методом магнитной или электростатической сепарации массовая доля металла доводится до отметки 55-60%.

Процесс его получения разделяется на технологические этапы. На первом этапе выделяют чистый триоксид из добытой руды. Для этого используют метод термического разложения. При температурах от 500 до 800 градусов по Цельсию все лишние элементы расплавляются, а тугоплавкий вольфрам в виде оксида легко можно собрать из расплава. На выходе получается сырье с содержанием оксида шестивалентного вольфрама на уровне 99%.

Полученное соединение тщательно измельчают и проводят восстановительную реакцию в присутствии водорода при температуре 700 градусов по Цельсию. Это позволяет выделить чистый металл в виде порошка. Далее его спрессовывают под высоким давлением и спекают в водородной среде при температурах 1200-1300 градусов по Цельсию. После этого полученная масса отправляется в электрическую плавильную печь, где под воздействием тока нагревается до температуры свыше 3000 градусов. Так вольфрам переходит в расплавленное состояние.

Для окончательной очистки от примесей и получения монокристаллической структурной решетки используется метод зонной плавки. Он подразумевает, что в определенный момент времени расплавленной находится только некоторая зона из общей площади металла. Постепенно двигаясь, эта зона перераспределяет примеси, в результате чего в конечном итоге они скапливаются в одном месте и их легко можно удалить из структуры сплава.

Готовый вольфрам поступает на склад в виде штабиков или слитков, предназначенных для последующего производства нужной продукции. Для получения сплавов вольфрама все составные элементы измельчают и смешивают в виде порошка в необходимых пропорциях. Далее производится спекание и плавка в электрической печи.

Рекорды в науке и технике. Частицы и вещества

Всё известное вещество на Земле и за ее пределами состоит из химических элементов. Подсчитано, что в известной нам Вселенной имеется 1087 электронов.

Общее количество встречающихся в природе элементов – 94.

При нормальной температуре 2 из них находятся в жидком состоянии, 11 – в газообразном и 81 (включая 72 металла) – в твёрдом.

Так называемым «четвёртым состоянием материи» является плазма, состояние, при котором отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы находятся в постоянном движении.

Самая легкая и самая массивная элементарные частицы

К апрелю 1988 г. науке было известно о существовании 31 стабильной частицы, 64 мезонных мультиплетных резонансов и 52 барионных мультиплетных резонансов, что в итоге может привести к открытию 247 элементарных частиц, а также равного числа античастиц.

Наиболее массивной из общепринятых частиц является нейтральный промежуточный векторный бозон Z0 массой 92,4 ГэВ, впервые открытый в мае 1983 г.

лабораторией UA-1 Европейской организации ядерных исследований (CERN), Женева, Швейцария, работавшей на протон-антипротонном коллайдере SPS (протонный синхротрон на сверхвысокую энергию) с энергией пучка 540 ГэВ.

Самым массивным адроном считается σ-мезонный резонанс (6S) (масса равна 11,02 ГэВ, время жизни – 8,3·10–24 с), coстоящий из красивого кварка (b-кварка) или нижнего кварка (d-кварка) и его антикварка.

Он был впервые обнаружен двумя группами, работавшими на электронном накопительном кольце Корнельского университета, Итака, штат Нью-Йорк, США.

Согласно современной теории элементарных частиц, масса гравитона, фотона и нейтрино должна быть равна нулю.

По оценкам, соответствующим различным космологическим теориям, верхние пределы массы этих частиц составляют 7,6·10–67 г для гравитона, 5,3·10–60 г для фотона и 3,2·10–32 г для нейтрино (ср. масса электрона равна 9,10939·10–28 г).

Наиболее и наименее стабильные

Из «теории великого объединения», описывающей слабые, электромагнитные и сильные взаимодействия, следует, что протон нестабилен. Однако, согласно результатам экспериментов, опубликованным в 1986 г.

, время жизни протона в случае наиболее вероятного способа его распада (на позитрон и нейтральный пион) имеет нижний предел в 3,1·1032 лет, что в 40 с лишним раз больше максимального срока жизни, предсказываемого теорией.

Наиболее нестабильными или самыми короткоживущими частицами являются два барионных резонанса N (2220) и N (2600), время жизни которых составляет 1,6·10–24 с, тогда как теоретически предсказанное время жизни промежуточных векторных бозонов W± и Z0 составляет 2,6·10–25 с.

Новейшие частицы

Новейшими частицами являются χ-мезонные резонансы (2Р), об открытии которых объявила в 1987 г. объединённая группа Колумбийского и Нью-Йоркского (г. Стони-Брук, штат Нью-Йорк, США) университетов.

Ученые использовали электронные накопительные кольца Корнельского университета, Итака, штат Нью-Йорк, США.

Мезоны состоят из b-кварка и его антикварка и имеют массу 10,235 ГэВ (χb0), 10,255 ГэВ (χb1) и 10,269 ГэВ (χb2).

Наиболее зловонное вещество

Самыми дурно пахнущими из 17 тыс.

зарегистрированных до сих пор в мире веществ являются, хотя это, возможно, субъективно, этилмеркаптан (C2H5SH) и бутилселеномеркаптан (C4H9SeH).

Запах каждого из них напоминает смесь запахов гниющей капусты, чеснока, лука, подгоревших тостов и канализационных газов.

Самые дорогие духи

Розничная цена духов определяется скорее рекламными соображениями, а не стоимостью компонентов и упаковки.

Чикагская начала продавать с марта 1984 г.

одеколон под названием «Андрон», содержащий следовые концентрации аттрактанта феромона андростенола, по цене 97 долл. за 1 г.

Самый сильный яд

Болезнь риккетсиоз, или Ку-лихорадка, может быть вызвана единственным микроорганизмом. Однако только в одном случае из тысячи она приводит к смерти.

Около 10 микроорганизмов Francisella tularenesis (ранее Pasteurella tularenesis) могут вызвать заболевание туляремией, называемой по-разному: щелочной болезнью, болезнью Франсиса или «лихорадкой от оленьей мухи». Она вызывает смерть в 10 случаях из тысячи.

Самый сильный нервно-паралитический газ

Газ VX в 300 раз токсичнее фосгена (СОСl2), использовавшегося во время первой мировой войны. Он создан в Экспериментальных лабораториях химической защиты, Портон-Даун, Великобритания, в 1952 г.

Заявки на патент были поданы в 1962 г. и опубликованы только в феврале 1974 г. В них значилось, что этим веществом является этил-S-2-диисопропиламиноэтилметилфосфонотилат.

Летальная доза равна 10 мг·мин/м3 в воздухе или 0,3 мг внутрь.

Самый сильный абсорбент

18 августа 1974 г.

исследовательская служба Министерства сельского хозяйства США объявила о создании суперабсорбента «H-span», в состав которого входят 50% производного крахмала и по 25% акриламида и акриловой кислоты. После обработки железом абсорбент в состоянии поглотить массу воды, в 1300 раз большую его собственной массы.

Самый мелкий порошок

Пределом измельчения является твёрдый гелий, который, как было установлено еще в 1964 г., должен представлять собой моноатомный порошок.

Самое ядовитое искусственное вещество

TCDD, или 2, 3, 7, 8-тетрахлородибензо-п-диоксин, открытый в 1872 г., смертелен в концентрации 3,1·10–9 моль/кг, что в 150 тыс. раз сильнее аналогичной дозы цианида.

Самое тугоплавкое вещество

Карбид тантала ТаС0-88 плавится при температуре 3990°С.

Вещество с наименьшей плотностью

Веществом с наименьшей плотностью являются кремниевые аэрогели, в которых сферы связанных атомов кремния и кислорода образуют разделённые воздушными прослойками длинные пряди. В феврале 1990 г. в Национальной лаборатории им.

Лоуренса, Ливермор, штат Калифорния, США, был получен самый легкий из таких аэрогелей с плотностью всего 0,005 г/см3.

Это вещество предполагается использовать в космических исследованиях при сборе микрометеоритов, присутствующих в хвостах комет.

Вещество с самой высокой температурой сверхпроводимости

В марте 1988 г. в Исследовательском центре компании ИБМ в Сан-Хосе, штат Калифорния, США, при температуре –148°С было получено явление сверхпроводимости. Проводником служила смесь оксидов таллия, кальция, бария и меди – Тl2Са2Ва2Сu3Оx

Самое сладкое вещество

Талин, полученный из шелухи катемфе (Thaumatococcus Daniellii), обнаруженного в Западной Африке, в 6150 раз слаще 1%-ного раствора сахарозы.

Самое горькое вещество

Горький вкус вилекса (denatonium benzoate) ощущается при растворении одной его части в 100 миллионах частей раствора.

Книга рекордов Гиннеса, 1998 г.

3 февраля 2002 года

© НиТ. Cтатьи, 1997

Список и характеристики тугоплавких металлов

Тугоплавкость характеризуется повышенным значением температуры перехода из твердого состояния в жидкую фазу. Металлы, плавление которых осуществляется при 1875 ºC и выше, относят к группе тугоплавких металлов. По порядку возрастания температуры плавки сюда входят следующие их виды:

Современное производство по количеству месторождений и уровню добычи удовлетворяют только вольфрам, молибден, ванадий и хром. Рутений, иридий, родий и осмий встречаются в естественных условиях довольно редко. Их годовое производство не превышает 1,6 тонны.

Физико-механические свойства

Металлы с высокой температурой плавления (тугоплавкие) являются переходными элементами. Согласно таблице Менделеева выделяют 2 их разновидности:

• Подгруппа 5A – тантал, ванадий и ниобий.
• Подгруппа 6A – вольфрам, хром и молибден.

Наименьшей плотностью обладает ванадий – 6100 кгм3, наибольшей вольфрам – 19300 кгм3. Удельный вес остальных металлов находится в рамках этих значений. Эти металлы отличаются малым коэффициентом линейного расширения, пониженной упругостью и теплопроводностью.

Данные металлы плохо проводят электрический ток, но обладает таким качеством как сверхпроводимость. Температура сверхпроводящего режима составляет 0,05-9 К исходя из вида металла.

Абсолютно все тугоплавкие металлы отличаются повышенной пластичностью в комнатных условиях. Вольфрам и молибден помимо этого выделяются на фоне остальных металлов более высокой жаропрочностью.

Коррозионная стойкость

Жаропрочным металлам свойственна высокая стойкость к большинству видов агрессивных сред. Сопротивление коррозии элементов 5A подгрупп увеличивается от ванадия к танталу. Как пример, при 25 ºC ванадий растворяется в царской водке, между тем как ниобий полностью инертен по отношению к данной кислоте.

Тантал, ванадий и ниобий отличаются устойчивостью к воздействию расплавленных щелочных металлов. При условии отсутствия в их составе кислорода, которые значительно усиливает интенсивность протекания химической реакции.

Молибден, хром и вольфрам имеют большую сопротивляемость к коррозии. Так азотная кислота, которая активно растворяет ванадий, значительно менее воздействует на молибден. При температуре 20 ºC данная реакция вообще полностью останавливается.

Все тугоплавкие металлы охотно вступают в химическую связь с газами. Поглощение водорода из окружающей среды ниобием осуществляется при 250 ºC. Тантал при 500 ºC. Единственный способ остановить эти процессы – проведение вакуумного отжига при 1000 ºC. Стоит заметить, что вольфрам, хром и молибден куда менее склонны к взаимодействию с газами.

Как уже было сказано ранее, лишь хром отличается сопротивляемостью к окислению. Данное свойство обусловлено его способностью образовывать твердую пленку оксида хрома на своей поверхности. Растворение кислорода хромом происходит только при 700 С. У остальных тугоплавких металлов процессы окисления начинаются ориентировочно при 550 ºC.

Хладноломкость

Распространению использования жаропрочных металлов в производстве мешает обладание ими повышенной склонности к хладноломкости. Это означает, что при падении температуры ниже определенного уровня происходит резкое возрастание хрупкости металла. Для ванадия такой температурой служит отметка в -195 ºC, для ниобия -120 ºC, а вольфрама +330 ºC.

Наличие хладноломкости жаропрочными металлами обусловлено содержанием примесями в их составе. Молибден особой чистоты (99,995%) сохраняет повышенные пластические свойства вплоть до температуры жидкого азота. Но внедрение всего 0,1% кислорода сдвигает точку хладноломкости к -20 С.

Очень лёгкий, мягкий и легкоплавкий металл.

К ним относятся азотные удобрения (аммиачная, натриевая, кальциевая селитры, сульфат аммония, мочевина и др.), фосфорные (суперфосфат, фосфоритная мука, преципитат и др.), калийные (хлористый калий, 30 – и 40 %-ная калийная соль, сульфат калия и др.), микроудобрения.

В их составе основные элементы питания могут сочетаться следующим образом: азот и фосфор, фосфор и калий, азот и калий, азот, фосфор и калий.

Если возникают признаки гипокалиемии (например, мышечная слабость, аритмия или соответствующие изменения на ЭКГ) или если из организма дополнительно выводится калий (вследствие рвоты, диареи, недостаточного питания, нефроза, цирроза печени, гиперальдостеронизма, лечения АКТГ или кортикостероидами), необходимо дополнительно вводить калий под наблюдением врача.

Как выяснилось, калий и натрий, к примеру, неравномерно располагаясь в организме – калий внутри клеток, натрий снаружи, – способствуют передаче нервных импульсов.

Кроме того, соли органических кислот, главным образом кислый виннокислый калий, незначительное количество красящих и дубильных веществ; растительная слизь, пектин, эфирные масла и, наконец, минеральные вещества: калий, натрий, известь, магний, железо, алюминий, марганец, хлор, фосфорная и кремневая кислоты.

Кроме того, соли органических кислот, главным образом кислый виннокислый калий, незначительное количество красящих и дубильных веществ; растительная слизь, пектин, эфирные масла и, наконец, минеральные вещества: калий, натрий, известь, магний, железо, алюминий, марганец, хлор, фосфорная и кремневая кислоты.

В чаге содержатся 6–8 % полисахаридов, до 60 % агарициновой и гуминоподобной чаговых кислот, 0,5–1,3 % органических кислот (щавелевая, уксусная, муравьиная, ванилиновая, сиреневая, л-оксибензойная, инонотовая и обликвиновая), птерины (производные птеридина), наличием которых обусловливается цитостатическое действие чаги, липиды (ди– и триглицериды), стерины, в частности – эргостерол, лигнин, тетрациклические тритерпены – ланостерол и инотодиол, проявляющие антибластическую активность, клетчатка, флавоноиды, алкалоиды, смолы.В плодовом теле гриба содержатся: макроэлементы (мг/г): калий – 41,71, кальций – 3,50, магний – 1,90, железо – 0,02; микроэлементы (мкг/г): марганец – 53,40, медь – 3,28, цинк – 28,40, алюминий – 7,04, барий – 1,12, селен – 0,02, никель – 0,46, стронций – 6,56, свинец – 0,40, бор – 27,60.Калий – основной элемент в каждой живой клетке.

Их используют главным образом для подкрашивания лаков и политуры.Протравы – медный и железный купорос, двухромовокислый калий, марганцевокислый калий и др. – применяют для имитации таких редких пород древесины, как черное дерево, серый клен, атласное дерево и др.

Лучше всего использовать настой сорняков, разведенный водой в соотношении 1:5, в который следует обязательно добавить калий, не содержащий хлор (сернокислый или углекислый калий).

Области применения

До середины 40-х годов тугоплавкие металлы использовались только как легирующие элементы для улучшения механических характеристик стальных цветных сплавов на основе меди и никеля в электропромышленности. Соединения молибдена и вольфрама применялись также в производстве твердых сплавов.

Техническая революция, связанная с активным развитием авиации, ядерной промышленности и ракетостроения, нашла новые способы использования тугоплавких металлов. Вот неполный перечень новых сфер применения:

• Производство тепловых экранов головного узла и каркасов ракет.
• Конструкционный материал для сверхзвуковых самолётов.
• Ниобий служит материалом сотовой панели космических кораблей. А в ракетостроении его используют в качестве теплообменников.
• Узлы термореактивного и ракетного двигателя: сопла, хвостовые юбки, лопатки турбин, заслонки форсунок.
• Ванадий является основой для изготовления тонкостенных трубок тепловыделяющих элементов термоядерного реактора в ядерной промышленности.
• Вольфрам применяется как нить накаливания электроламп.
• Молибден все шире и шире используется в производстве электродов, применяемых для плавки стекла. Помимо этого, молибден – металл, используемый для производства форм литья под давлением.
• Производство инструмента для горячей обработки деталей.

Олово

Олово плавится от температуры выше 231 градуса по Цельсию. Это пластичный и мягкий металл, светло-серебристого цвета. Оно существует четырех аллотропных модификациях, две из них появляются только при высоком давлении.

Олово довольно рассеяно в природе, но может образовывать собственные минералы, например, станнин и касситерит. Его используют в качестве покрытия для металлов для усиления их устойчивости к коррозии, а также для производства жести, фольги, разнообразных сплавов, посуды и деталей для музыкальных инструментов.

Источник https://jgems.ru/metally/lyogkie

Источник https://cultura-yamala.ru/tvorchestvo/kakoj-samyj-legkij-metall-v-mire.html

Источник https://melt-spb.ru/oborudovanie/kakoj-metall-samyj-legkoplavkij-posle-rtuti.html