Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

Содержание

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

— это, как правило, эвтектические металлические сплавы, имеющие низкую температуру плавления, не превышающую температуру плавления олова (231,9 °C). Для получения легкоплавких сплавов используются свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк. За нижний предел температуры плавления всех известных легкоплавких сплавов принимается температура плавления амальгамы таллия (−61 °C), за верхний предел взята температура плавления чистого олова.

Сплавы щелочных металлов также способны к образованию легкоплавких эвтектик и могут быть отнесены к группе легкоплавких сплавов. Так сплавы системы натрий-калий-цезий имеют рекордно низкую температуру плавления: Советский сплав

плавится при −78 °C. Однако, применение этих сплавов затруднено из-за их высокой химической активности.

Перечень

В соответствии с основной классификацией (температура плавления не более 500°С), к списку легкоплавов причислены следующие элементы:

Название	Температура плавления (°С)
Цинк	419
Палладий	327
Свинец	327
Кадмий	321
Таллий	303
Висмут	271
Полоний	254
Олово	232
Индий	157
Натрий	98
Калий	63
Рубидий	39
Галлий	30
Цезий	28
Ртуть	– 39

Ртуть – самый легкоплавкий металл. Она единственная из группы плавится на морозе.

Галлий называют металлом, тающим в руках (нормальная температура тела человека выше точки плавления вещества почти на семь градусов).

Суть понятия самого легкоплавкого металла

Для специалистов больше знакомо понятие «тугоплавкость». Хотя слово «легкоплавки» и является антонимом в языковом аспекте, на практике – это один из пунктов к общей классификации в промышленности. По своей сути, любой элемент, имеющий температуру плавления менее 600 градусов по Цельсию, называют легкоплавким. Некоторые источники ставят планку вхождения в группу еще ниже – до 500 градусов Цельсия.

Классификация металлов по плавкости:

легкоплавкие. Температура плавления элементов обязана быть ниже 600 градусов по Цельсию;

Процесс плавления одинаковый для всех металлических элементов – либо внешнее воздействие, либо внутреннее. В первом случае – это расплавка в печах, а во втором – разогревание через пропуск электрического тока сквозь металл. Иногда используется индукционный нагрев в электромагнитном поле с высокой частотой.

Процесс плавки металла через призму науки:

Разогрев до температуры плавления.
Увеличение амплитуды тепловых колебаний молекул внутри металла.
Возникновение дефектов в структуре решетки материала.
Межатомные связи разрываются + параллельно затрачивается энергия.
Образование на поверхности квазижидкого слоя.
Постепенное разрушение решетки и накопление дефектов, что и принято называть процессом плавления.

В зависимости от температуры плавления, выбирают аппараты из сплавов, способных выдержать пиковые значения. Для легкоплавких металлов вопрос решается проще всего.

Второй весомый параметр – температура кипения металла. В 95% случаев она в 2 раза выше температуры плавления. Между собой эти две величины являются прямо пропорциональными + при снижении/увеличения давления на материал, снижается и его показатели плавления с кипением.

10 самых крепких металлов в мире

Классификация

Легкоплавы подразделяются на две группы:

Тяжелые легкоплавкие металлы – кадмий, кобальт, свинец, ртуть.
Легкие легкоплавкие металлы – кадмий, олово, галлий, индий, таллий, полоний, висмут.

К драгоценным элементам причислен палладий.

палладий металл

Палладий

Легкие элементы полоний и висмут радиоактивны.

Висмут

Олово, таллий, свинец, цезий – мягкие легкоплавы.

свинец

Свинец

Самый мягкий легкоплавкий металл – цезий (0,2 по шкале твердости Мооса).

Какой металл лучше выбрать для поставленной цели?

Металлы отличаются друг от друга различными параметрами. Принято выделять физические и химические свойства металла.

Физические свойства определяют внешние характеристики металла. К ним относят: вес, цвет, электропроводность. Также физические свойства характеризуют то, насколько металл проводит тепло, какая у него плотность и пластичность.

Химические свойства связаны с реакцией металлов на определенные воздействия. Например, насколько сильно металл подвержен коррозиям, как он окисляется и способен ли растворяться в жидкостях.

Рассмотрим более подробно характеристики каждого из свойств.

Цвет. Это характеристика, которая отображает оттенки металлов – серебристый, белый, стальной, желтый. Интересно то, что металлы не пропускают через себя свет. Они его отражают. Большая часть известных металлов имеет серебристо-белые оттенки. По цвету металлы подразделяются на черные и цветные.
Способность плавиться. Одно из главных и основных свойств металлов. Характеризует реакцию металла на повышения и понижение температуры. Плавкость показывает, как быстро металл из твердого состояния, может превратиться в жидкое и наоборот. И какие температуры при этому нужны. Температуру при плавлении разных металлов часто меняют с определенными интервалами. Иногда, чтобы расплавить металл, нужно постепенно повышать температуру. Если это сделать сразу, качество изделия из этого металла может быть на низком уровне. Знание характеристик плавкости того или иного металла позволяет применять сплавы для создания специальных матриц, которые защищают различные приборы от возгорания.
Электропроводность показывает, насколько металл способен пропускать и переносить электричество. Все металлы, по сравнению с другими материалами, отличаются огромной электропроводностью. Кстати, чем больше температура воздействия на металл, тем меньше он проводит через себя электричество. Сплавы из разных металлов характеризуются меньшей электропроводностью.
Магнитные характеристики. Магнитностью обладают небольшое количество металлов – железо, николь, кобальт. Но при повышении температуры и эти металлы теряют свойство магнитности. На магнитные характеристики особое внимание уделяется во время создания машин и приборов связи.
Теплопроводимость – способность металлов проводите тепло.
Вес – он измеряется в граммах, расчет идет по одному кубическому сантиметру. Металлы подразделяются на тяжелые и легкие. Самый маленький удельный вес у магния, самый большой у вольфрама. В машиностроении данная характеристика металла является очень важным элементом.

Где и как применяются

Для всех сфер применения решающее преимущество данной группы – низкая температура плавления.

Особенности использования

На основании этого свойства легкоплавких металлов определены способы использования:

Мягкие легкоплавы – материал пайки микросхем. Пайка обычным припоем исключена, поскольку создает перегрев, который их расплавит.
Гораздо чаще используются сплавы. Они легкоплавки, но плотные, прочные на разрыв, химически инертны.
Самые востребованные соединения: свинцовые, оловянные, кадмиевые, цинковые, ртутные. А также с висмутом, таллием, индием, галлием как базисным компонентом.

Легкоплавкие сплавы – это конгломерат металлов с температурой плавления не выше «оловянной» (232°С). Нижний предел – минус 61°C. На таком холоде плавится амальгама таллия.

Области применения

Сферы применения материала: энергетика, машиностроение, электро-, радиотехника, химпром:

Основа жидких теплоносителей, смазка.
Выплавка моделей сложной конфигурации.
Пожарный сегмент: термодатчики, клапаны тушения огня, другая аппаратура раннего оповещения о возгораниях.
Основа термометров разных видов и предназначения.
Верхний слой, предохранители, термодатчики микроэлектроники.
Медицина. Материал протезов, фиксатор при переломах.

Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов.

Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов:

Свинец – материал подшипников, предохранителей, аккумуляторов, оболочка кабеля. Это щит от радиоактивного излучения.
Олово – защитный слой стали.
Цинк – компонент латуней, анодное покрытие стальных изделий с высоким КПД.
Галлий – заменитель ртути, сохраняющий вакуум в аппаратуре.

Легко плавящиеся сплавы образуют также щелочные металлы. На практике такие материалы используются мало из-за чрезмерной химической активности.

Виды и составы легкоплавких сплавов

Легкоплавкие сплавы применяемые в современной мировой промышленности:
Примечание: Несколько различных Tпл для одного и того же сплава — результат разночтений источников данных

Т — теплоноситель
П — припой
М — модельный литейный сплав
Ж — для датчиков пожарной сигнализации
Л — лабораторный для абсолютирования растворителей
И — рабочее тело ионных ракетных двигателей

Биологическое воздействие

Влияние легкоплавов на организм человека различно:

Без калия как удобрения растения чахнут, плохо плодоносят. В организме человека работает в дуэте с натрием. Под его контролем жизненно важные процессы.
Микродозы кадмия содействуют метаболизму. Однако вещество, его растворимые соединения токсичны.
Висмут токсичен, но безопасен для биологических организмов. Это радиоактивное вещество, поэтому аптечные препараты с ним нужно применять строго по инструкции.
О токсичности галлия точки зрения противоположны – от малой до высокой степени. Но интоксикация веществом реальна.
Бесполезные для человека как биологического объекта свинец и ртуть токсичны. Особенно опасна ртуть из разбившегося домашнего градусника.

На особом счету таллий. Мягкое серебристое с сероватой голубизной вещество – сильнейший яд. Его «вывела в свет» как средство получения наследства, решения других проблем Агата Кристи. Описание яда, технологии его применения содержит десяток романов королевы английского детектива.

ТОП легкоплавкости + области применения

Металлов с температурой плавления ниже 600 градусов много, однако только небольшая их часть нашла широкое применение в промышленности и быту человека. Остальные – малоиспользуемые химические элементы таблицы Менделеева, составляющие менее 10% всего рынка промышленности по цветным и черным металлам.

Обратите внимание: легкоплавкие сплавы состоят из соответствующих металлов, но пиковая температура плавления таких элементов не должна превышать 232 градуса.

Если взглянуть на таблицу легкоплавких металлов выше, мы поймем, что граничным материалом будет именно олово. Все остальные легкоплавкие металлы, температура плавления которых выше, как легирующие добавки используются редко.

1) Обзор группы легкоплавких металлов промышленного назначения

Широчайшее применение имеет 9 легкоплавких материалов – цинк, свинец, кадмий, таллий, висмут, олово, индий, галлий и ртуть. Далее мы по каждому из элементов подадим краткую характеристику + область применения в быту и промышленности человеком.

А) Цинк (Zn)

Распространенность	★★★★★ (5.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★★★ 4.5
Стоимость	★★★★(4.0 из 5.0)
Применение	★★★★(4.0 из 5.0)

Первые упоминания цинка в неявном виде пришли к нам из древней Греции и Египта – он там был составляющим элементом латуни. Первое промышленное изготовление цинка было запущено в 1743 году в городе Бристоле, а в 1746 был разработан метод получения металла путем прокаливания окиси смеси с углем без доступа кислорода с дальнейшим охлаждением паров в холодильном оборудовании.

Разновидности латуни и температура ее плавления

Химические и физические свойства цинка:

металл серебристо-белого цвета с высоким показателем пластичности при температуре от 100 до 150 градусов;
при комнатной температуре у металла повышенная хрупкость. Даже незначительные сгибания приводят к возникновению хруста;
температура плавления от 419 градусов Цельсия;
вкрапления примесей пропорционально повышают хрупкость цинка;
металл образовывает амфотерные соединения;
при воздействии воздуха, поверхность цинка окисляется с образованием пленки.

В природе существует 65+ минералов с содержанием цинка. В земной коре металл содержится на уровне 8*10^(-3) %. В воде цинк также присутствует и активно мигрирует в термальных потоках на ровне со свинцом. Крупнейшие месторождения цинка – Иран, Австралия, Боливия и Казахстан.

Область применения цинка:

в качестве антикоррозийного покрытия железа/стали;
как добавка в аккумуляторах и элементах питания сухого типа;
типографское дело открыто для листового цинка;
как компонент сплавов в полупроводниках.

Физиологическая ценность цинка заключается в его катализирующих свойствах. Элемент является составляющей инсулина, а его поступление в организм обеспечивается через молоко, мясо и яйца. Недостаток цинка в почве приводит к возникновению болезней растений. В чистом виде металл мало токсичен.

В) Свинец (Pb)

Распространенность	★★★★★ (5.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★★ 4.0
Стоимость	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Применение	★★★(3.0 из 5.0)

На внешний вид, плюмбум – металл серебристого цвета с беловатым и голубоватым оттенками. Из-за широкого распространения и просты в обработке, свинец использовался еще с древних времен (датируется 6 400 лет до н. э.). Промышленная отладка производства свинца началась в 1840 году, а к концу 20-го века уровень его добычи снизился из-за понижения спроса. Металл начали замещать другими материалами, которые менее опасны для здоровья человека.

Физические свойства	Химические свойства
Низкая теплопроводимость – 35 Вт/(м*к), но это при температуре в 0 градусов.	При взаимодействии с кислородом получаем оксиды.
Высокая пластичность материала. Изделия из олова не составит труда поцарапать, разрезать ножом или согнуть.	Хороший реагент для кислот.
Плавится при температуре в 328 градусов, а закипает при нагревании до 1750 градусов.	Взаимодействует с растворами щелочей.
Расположен в группе тяжелых металлов. Изначальная плотность в 11.34 грамма на сантиметр кубический постепенно падает по мере повышения температуры в окружении.	Некоторые соединения на основании свинца обладают повышенными кислотными свойствами, что переводят вещество в разряд окислителей.
При достижении точки температуры в 7.26 кельвина становится сверхпроводником.

В основе производства свинца руды с галенитом. Через флотацию формируют концентрат с 50%-80% чистого вещества, а далее одним из 4 методов получают черновой свинец. Основными добытчиками свинца является США, Китай и Россия.

Где применяют свинец:

нитрат свинца как компонент взрывчатки;
черная промышленность, как компонент тяжелых жидкостей по обогащению руд;
катодный материал в источниках тока химического типа;
теллурид свинца используется как термоэлектрический материал;
как основа для свинцовых аккумуляторов и других источников выработки питания;
компонент шпаклевки и некоторых типов краски;
как присадка к бензину для повышения октанового значения.

В медицине свинец применяется как защитник от излучения в рентгеновских аппаратах. Стоимость одного килограмма свинца более чем приемлема – 2-3 доллара. Нельзя забывать и о токсичности химического элемента. Хотя сам по себе свинец и не токсичен, того нельзя сказать о массе его производных соединений.

С) Кадмий (Cd)

Распространенность	★★★★(4.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★★ 4.0
Стоимость	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Применение	★★★(3.0 из 5.0)

Очередной мягкий и ковкий металл с проявлением тягучих свойств. По расцветке – это серебристо-белое вещество. С древних времен не распространялся. Открыт только в 1817 году немцем Штромейером. Название придумано тем же человеком, и происходит от руды, с которой добывали на то время цинк. Массовая доля кадмия в отношении массы земной коры составляет 130 миллиграмм на тонну. В воде элемент также присущ – от 0.11 микрограмма на литр. В природе имеется всего 6 минералов с содержанием кадмия, но из-за их широкого распространения, вещество по частоте проявления приравнивают цинку.

Физические свойства кадмия:

треск при сгибании, образовывающейся из-за кристаллической структуры металла;
температура плавления составляет 321 градус, а кипения – 770 градусов;
при добавлении примесей, кристаллическая структура полученного сплава упрощается;
твердость выше, чем у олова, но мягче цинка – это позволяет нарезать бруски металла ножом;
при достижении температуры нагрева кадмия выше 80 градусов, металл теряет свойства упругости. При небольших усилиях превращается в порошок.

Почти 40% кадмиевого производства отправляется для создания антикоррозийных покрытий на другие сплавы. Кадмирование относится к электролитическим процедурам и один из лучших способов сделать детали с инструментами менее восприимчивыми к коррозии. Порядка 20% элемента используют в качестве добавки в красящие вещества. Из прочих областей применения – пленочные солнечные батареи, компонент полупроводников, пайка алюминия и криогенная техника. В больших концентрациях соединения на основе кадмия ядовиты.

D) Таллий (Tl)

Распространенность	★★★★(4.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★ 3.0
Стоимость	★★★★(4.0 из 5.0)
Применение	★★(2.0 из 5.0)

Таллий относится к группе легкоплавких металлов – температура плавления от 304 градусов, а кипения – от 1473 Цельсия.

Открытие металла произошло в 1861 году англичанином Круксом через спектральный метод, а название получено из-за зеленых линий спектра. Дословно Таллий переводится с греческого как «зеленая ветвь». Таллий относится к элементам рассеянного типа. Существует только 7 минералов с содержанием частичек металла в неявном виде. Среднее содержание в рамках земной коры – 3.5*10 в (-5) степени.

амальгама таллия благодаря низкой температуре плавления используется как теплоноситель в термометрах;
при кардиологических исследованиях в медицине;
в инфракрасной оптике как материал для линз;
добавка в металлогалогеновые лампочки;
в минералогии для выявления свойств минералов;
в отдаленных уголках планеты используется как отрава против грызунов в труднодоступных местах.

Из физических свойств выделим сверхпроводимость при температуре выше 2.39 Кельвина, твердость по Моосу в 1.3 (по Бриннелю 20 МПа). По химии – реакции с неметаллами, хорошая растворимость в азотной и серной кислотах + инертность в отношении реакции с щелочами. Значительной биологической роли в жизнедеятельности человека талий не играет. Металл относится к ядам кумулятивного типа, а при больших концентрациях вещество способно вызвать поражения почек, нервной системы и желудочно-кишечного тракта.

E) Висмут (Bi)

Распространенность	★★★(3.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★★ 4.0
Стоимость	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Применение	★★★★(4.0 из 5.0)

Красивый металл, который в прошлых веках использовали для ковки красивого, переливающегося оружия – сабли, основа винтовок и так далее. Впервые о висмуте, как отдельном химическом элементе, упомянули в 1546 году, но официально металл признали только в 1739 году. Спустя целых 80 лет Берцелиус ввел элемент в периодическую систему. В поверхности земной коры висмут содержится в количестве 2*10 в (-5) % по массе. В руде содержится как чистый элемент, что существенно упрощает процесс его добычи. Промышленная добыча висмута (около 85%) происходит как попутный продукт от переработки медных, оловянных, свинцовых и прочих типов руд.

Физические свойства висмута:

8 кристаллографических модификаций;
при переходе из твердого состояния в жидкое, наблюдается повышение плотности вещества;
удельное электрическое сопротивление растет с повышением температуры;
низкая теплопроводимость – 7.9 Вт/(м*К);
температура плавления 271 градус, а кипения – 1837 Кельвина;
модуль упругости составляет от 33 до 35 ГПа, а модуль сдвига – 12.5 ГПа;
в комнатной температуре металл имеет хрупкую структуру, но при повышении до 160-230 становится пластичным.

Висмут относится к редким металлам. Ежегодная добыча в чистом виде едва ли достигает отметки к 6 200 тонн ежегодно. Основные поставщики вещества на мировой рынок – Германия, Монголия, Австралия, Перу и Россия. Цена на металл непостоянна и меняется от уровня спроса. В 2021 году, к примеру, 1 килограмм висмута можно приобрести за 12$.

Справочные значения веса стального круга

F) Олово (Sn)

Распространенность	★★★★(4.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★★ 4.0
Стоимость	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Применение	★★★★(4.0 из 5.0)

История олова начинается еще с 4 века до нашей эры, но в чистой форме вещество было получено только в 21 веке. Происхождение названия металла – чисто славянское. Температура плавления олова составляет 231 градус, а кипения – 2 620 по Цельсию. Разница между показателями более чем заметна. Модуль упругости 55 ГПа, а временное сопротивление на разрыв – 20 МПа. Твердость по Бринеллю 152 МПа у белого и 62 МПа у серого олова. Температура литья – 260-300 по Цельсию.

Область применения олова:

как вариант антикоррозийного покрытия в сплаве или чистом веществе. Примерами таких сплавов является белая жесть, бронза и пьютер. Последний особо популярен в производстве посуды;
как составляющий компонент красок;
гамма-резонансная спектроскопия;
важный легирующий компонент при производстве титана;
двуокись олова используется как абразивный материал;
как анодный материал в химических источниках тока.

Олово относят к рассеянным редким элементам. В земной коре его процент разнится – от 2 до 8 умноженное на 10 в (-3) степени. Основным минералом для добычи олова считается касситерит, в котором содержится почти 80% чистого вещества. На втором месте – станнин, который более известен как оловянный колчедан (30%). Основные месторождения металла – Китай и Юго-восточная Азия. Достоверной информации о физиологическом воздействии олова на организм пока не имеется, но передозировки могут привести к отравлению и хроническим заболеваниям легких.

G) Индий (In)

Распространенность	★★(2.0 из 5.0)	Общая привлекательность в промышленности ★★★ 3.0
Стоимость	★★★(3.0 из 5.0)
Применение	★★★★(4.0 из 5.0)

Металл был открыт двумя немцами Рейхом и Рихтером в 1863 году. Многие могут предположить, что название сродни одноименной стране на карте мира, но на самом деле свое обозначение металл получил из-за синего цвета (индиго) линий в спектре. Вещество в природе можно добыть из 5 минералов, а его общая доля в отношении земной коры составляет всего 10 в (-5) степени, что делает вещество в чистом виде как редким, так и дорогим (от 100 долларов за 1 килограмм).

Где применяется индий:

оксидно-оловянная пленка незаменимый компонент ЖК экранов;
в качестве акцепторной примеси в микроэлектронике;
как компонент в легкоплавких припоях;
для покрытия зеркал. Отображающие свойства индия ничуть не хуже нежели у серебра;
основа для фотоэлементов;
входит в состав «голубого золота»;
в условиях вакуума используется как уплотнитель.

Температура плавления металла составляет 157 градусов, а кипения – 2072 градуса. Критическая температура для возникновения сверхпроводимости составляет 3.404 К. Твердость по Бринеллю 9 МПа, а по Моосу 1.2. Производство индия происходит из отходов цинка, реже свинца и олова. Ярко выраженной биологической роли металл для человека не имеет.

Калькулятор веса листового металла

2) Какой самый легкоплавкий металл + область его применения

В данном разделе мы хотим остановиться на 2-х элементах, а не одном. С физической точки зрения, самым легкоплавким металлом является ртуть, но существует еще один сравнительно безопасный металл, который часто используют для наглядной демонстрации самого физического процесса – галлий. Давайте вкратце расскажем о каждом из них.

А) Ртуть – ТОП-1 по легкоплавкости в мире

Для большинства людей ртуть знакома с самого детства – ртутные градусники до сих пор считаются точнейшим методом измерения температуры тела человека. В комнатной температуре (да и вообще при «+»), металл имеет расплавленную форму. Переход в твердую форму происходит при понижении температуры окружения до -39 градусов – это температура плавления чистого вещества.

В исторической справке металл известен с древности. Впервые чистую ртуть химическим путем получили в 1735 году. Сделал это швед-химик Брандт. По уровню распространения в природе, ртуть имеет концентрацию в 83 мг/тонну. Концентрация чистого вещества в ртутных рудах сравнительно высока и может достигать 2.8%-3%. В природе известно порядка 20 минералов с содержанием чистого вещества.

Плотность ртути меняется в зависимости ото температуры окружения. В нормальных условиях, при комнатной температуре – то 13 550 килограмм на метр кубический. Температура кипения чистого элемента составляет 357 градусов. Имеет диамагнетические свойства + способен образовывать с прочими металлами сплавы твердого и жидкого типов. В химическом плане ртуть малоактивная.

Области применения ртути:

как консервант для некоторых медпрепаратах;
рабочее тело в ртутных термометрах;
люминесцентные лампы могут заполняться ртутными парами;
элемент датчиков положения;
внедрение в некоторые типы красок. Например, чтобы не дать части корабля под водой обрасти морскими растениями;
легирующий материал для множества сплавов;
катод в электролитических методах получения металлов.

Все соединения ртути, как и сам материал ядовиты, потому, широкого распространения элемент в промышленности и быту человека не приобрел. В 21 веке направления использования ртути можно с успехом заменить на более безопасные элементы. Да, чуть дороже, но здоровье превыше всего.

Развернутая информация о самом легкоплавком металле на земле:

Б) Галлий (Ga) – металл, тающий в руках

Если говорить о наглядности, то обойти стороной рассматриваемый металл нереально. Температура тела человека 36.6, а галлий тает при температуре в 29.8 градуса. То есть, если взять металл в руки, он начнет растекаться – забавное зрелище. Существование элемента было предсказано самим Менделеевым, но впервые выделить металл удалось только в 1875 году Де Буабодраном.

На тонну земной коры приходится порядка 19 грамм галлия. Металл является типичным рассеянным химэлементом у которого двойная геохимическая природа. В чистой форме встретить металл нельзя, но в отношении количества минералов с его содержанием, может дать фору многим. Основными месторождениями галлия является страны Юго-Западной Африки, Россия и некоторые страны СНГ.

Где применяется галлий:

почти 97% добываемого галлия уходит на получение соединений полупроводникового типа;
как «холодная пайка» в радиоэлектронике для металла и керамики;
как легирующий компонент;
в получении зеркал оптического типа;
как замена ртути в выпрямителях электрического тока.

Элемент относится к малотоксичным веществам + биологически важной роли в жизни человека не имеет. Хотя галлий и не самый легкоплавкий металл, его поведение в руках человека многих вводит в заблуждение.

Существуют и другие участники ряда металлов таблицы Менделеева с небольшой температурой плавления, но из-за их малой области применения, рассматривать в рамках нашего сайта их просто нет смысла.

Обработка цветных металлов

Что нужно знать об обработке цветных металлов

Немногие из курса школьной программы помнят, что цветными металлами принято называть большинство природных металлов. В эту категорию не входят лишь железо и его разнообразные сплавы. Добыча цветных металлов является более дорогостоящей по сравнению с железом, а кроме того, большее внимание уделяется и их обработке. Несмотря на то, что цветные металлы и все действия по их добыче и обработке никак не назовешь дешевыми, преимущества этих полезных ископаемых очевидны.

Человек активно использует цветные металлы, они с успехом применяются для создания элементов различных инженерных коммуникаций, металлоконструкций, элементов оборудования и техники, а также в других промышленных сферах.

Польза применения новых методик обработки

Производители не спешат отказываться от этого сырья, несмотря на то, что сегодня есть возможность использовать полимеры, которые являются более дешевыми. Однако есть вполне реальная возможность сделать стоимость товара ниже. Объясняется это тем, что цветные металлы можно обрабатывать более оперативно и качественно за счет использования новейших технологий.

Предприятия, занятые в сфере обработки металлов, зачастую измеряют свою рентабельность использованием новейших производственных технологий. Известно, что чем активнее задействует то или иное предприятие инновационные обрабатывающие методики, тем большей эффективности оно способно достигнуть. Продукция, при создании которой используются такие технологии, в конечном итоге производится быстрее, стоит дешевле и реализуется в более короткие сроки.

Применение современных технологий по обработке цветных металлов помогает промышленному предприятию сократить затраты, оптимизировать штатное расписание, снизить стоимость производственного процесса. Кроме того, использование технологических методов способствует повышению экономических показателей, заботе об окружающей среде и снижению расходов сырья и ресурсов.

Разнообразие цветных металлов

Весь цветмет может быть разделен в соответствии со своими химическими и физическими показателями. В частности, наука уже давно сгруппировала цветные металлы следующим образом:

тяжелые;
легкоплавкие;
тугоплавкие;
драгоценные;
радиоактивные;
малые;
редкоземельные;
рассеянные.

Несмотря на то, что все перечисленные металлы относятся к категории цветных, большинство их используется в промышленности лишь в ограниченных объемах. Наиболее востребованными металлами является всего несколько элементов, а именно:

медь;
цинк;
алюминий.

Эти три металла являются самыми популярными во всех сферах, касающихся механической обработки. Популярность их обусловлена специфическими характеристиками. Так, алюминий – металл пластичный, обладает отличной электропроводностью. Медь обладает малой электросопротивляемостью, зато она превосходный проводник теплоэнергии и также является пластичным металлом. Кроме того, медь с древних времен известна как материал, идеально подходящий для создания разнообразных сплавов, что позволяет ей оставаться востребованной в строительстве, машиностроении, электротехнике, создании разнообразных приборов.

Что касается цинка, то, благодаря его повышенной устойчивости к коррозии, металл этот применяется для разработки покрытий с антикоррозийным эффектом. Нередко его добавляют в стальные сплавы. Металл довольно хрупок, однако при нагревании до 150 градусов становится пластичным.

К популярным цветным металлам относят и бронзу, которая, по сути, самостоятельным химическим элементом не является. Она представляет собой сплав олова и меди. Разнообразные дополнения придают бронзе отличные физические свойства, в том числе, ковкость, гибкость, устойчивость к изнашиванию.

Цветные металлы и новейшие методы их обработки

Перечисленные материалы могут обрабатываться самыми разными способами, которые условно можно разделить на механические, горячие, холодные. Методов достаточно много, но наиболее актуальными в настоящее время остаются:

сварка;
отливка;
обработка станочная;
обработка под давлением.

В настоящее время известно несколько вариантов сварки, в том числе, дуговая, газовая, химическая, контактная и другие. Отливка относится к горячим способам обработки. Станки, предназначенные для резки металлов, позволяют осуществлять шлифовальную и токарную обработку, плазменную резку, фрезеровку и прочие виды работ. Не менее популярна и механическая обработка цветных металлов с использованием давления. К ней относятся прокат, прессовка, волочение, штамповка.

В зависимости от особенностей металла и его характеристик, нужно выбирать и способ обработки. Здесь учитываются изменяющиеся при нагревании свойства, теплопроводность, взаимодействие с атмосферными газами (в случае термической обработки), а также теплоемкость. Следует уделять также внимание и защите продукции из цветмета в будущем. Для этого многие детали покрывают лакокрасочными материалами.

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

, это, в основном, эвтектические сплавы металлов имеющие низкие точки плавления (как правило ниже температуры плавления олова). В основном к легкоплавким сплавам относят сплавы, стабильные на воздухе, хотя сплавы щелочных металлов способны к образованию легкоплавких эвтектик и тоже должны быть отнесены к группе легкоплавких сплавов. Для получения широкоприменяемых в технике и имеющих большое практическое значения легкоплавких сплавов, используют свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк. Нижним пределом температуры расплавления среди всех известных легкоплавких сплавов принята температура плавления амальгамы таллия (-61°С), а верхним пределом температура плавления чистого олова, хотя в настоящее время имеются сплавы системы натрий-калий-цезий с рекордно низкой температурой плавления -78°С!

Перечень

Название	Температура плавления (°С)
Цинк	419
Палладий	327
Свинец	327
Кадмий	321
Таллий	303
Висмут	271
Полоний	254
Олово	232
Индий	157
Натрий	98
Калий	63
Рубидий	39
Галлий	30
Цезий	28
Ртуть	– 39

Ртуть – самый легкоплавкий металл. Она единственная из группы плавится на морозе.

Легкоплавкие металлы и их сплавы

К легкоплавким металлам, как правило, относят цинк (г = = 419,5 °С) и металлы с меньшей температурой плавления: свинец (Гц1 = 327 °С), олово (Гил = 232 °С), висмут (Гші = 271 °С), кадмий (/пл = 321 °С), индий (гпд = 156,4 °С), галлий (Гпл = 29,8 °С) и ртуть (т = -38,9 °С). В качестве основы промышленных сплавов наиболее важное практическое значение имеют цинк, свинец и олово, которые и рассматриваются в данной главе.

Цинк имеет кристаллическую ГП-решетку с параметрами а =

0,2664 нм и
с
= 0,4945 нм, его плотность составляет 7,13 г/см3. Марки первичного цинка по ГОСТ 3640-94 приведены в табл. 9.1. Содержание этого металла в земной коре составляет 0,005 %. Он широко используется в промышленности в различных формах: в чистом виде как основа цинковых сплавов и в качестве легирующей добавки (например, в алюминиевые и медные сплавы).

Таблица 9.1.
Марки и химический состав первичного цинка (ГОСТ 3640-94)
Марка

Zn, %, не менее	Примеси, %, не более
Zn, %, не менее	РЬ	Cd	Fe	Си	Sn	As	Al	Всего
ЦВОО	99,997	0,00001	0,002	0,00001	0,00001	0,00001	0,0005	0,00001	0,003
цво	99,995	0,003	0,002	0,002	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,005
цв	99,99	0,005	0,002	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,01
ЦОА	99,98	0,01	0,003	0,003	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,02
ЦО	99,975	0,013	0,004	0,005	0,001	0,001	0,0005	0,005	0,025
ш	99,95	0,02	0,01	0,01	0,002	0,001	0,0005	0,005	0,05
Ц2	98,7	1,0	0,2	0,05	0,005	0,002	0.01	0,010	1,3
цз	97,5	2,0	0,2	0,1	0,05	0,005	0,01	—	2,5

Как видно из данных табл. 9.1, самая чистая марка цинка (ЦВОО) содержит

Промышленные цинковые сплавы подразделяют на литейные и антифрикционные, они разработаны на основе системы Zn-Al-Cu. Составы стандартных литейных цинковых сплавов приведены в табл. 9.2, а антифрикционных по ГОСТ 21437-95 -в табл. 9.3.

Таблица 9.2.
Марки и химический состав некоторых литейных сплавов на основе цинка (ГОСТ 25140-93)

0,7-
1,3

7,1-
8,9

0,70-
1,40

28,5-
32,1

3,8-
5,6

0,01-
0,5

Таблица 9.3.
Марки и химический состав антифрикционных сплавов на основе цинка (ГОСТ 21437-95)

9,0-
11,0

1.0-
2,0

9,0-
12.0

4,0-
5,5

Сплав ЦА4, как следует из диаграммы состояния Zn-Al (рис. 9.1), является практически чисто эвтектическим (с небольшим количеством первичных кристаллов цинкового твердого

Рис. 9.1. Фазовая диаграмма системы Zn-Al

раствора), что обеспечивает его высокие литейные характеристики при удовлетворительных механических свойствах. Алюминиевый твердый раствор при охлаждении ниже 275 °С претерпевает монотектоидный распад (А1)’—>(А1)» + (Zn), что видно на фазовой диаграмме Al-Zn (см. рис. 9.1). Это может привести к изменению размеров деталей. Малая добавка магния (до 0,1 %) позволяет подавить этот распад и, следовательно, повысить размерную стабильность. Кроме того, магний повышает коррозионную стойкость, поэтому почти все цинковые сплавы содержат этот элемент в качестве добавки (см. табл. 9.2, 9.3). Однако при больших концентрациях магний становится нежелательным, поскольку он практически не растворяется в цинке и образует хрупкие включения фазы MgZn2. Особенностью двойной диаграммы Zn-Al является то, что предельное содержание цинка в алюминиевом твердом растворе превышает 80 %, поэтому многие цинковые сплавы имеют в качестве основной фазы А1, а не Zn.

Цинковые сплавы с добавкой меди согласно фазовой диаграмме Al-Zn-Cu (рис. 9.2) содержат (кроме алюминиевого и цинкового твердых растворов) фазу CuZn3 (в), которая может кристаллизоваться первично (при содержании меди ближе к верх нему пределу), а также по моновариантным (L (Al) + CuZn3 и L (Zn) + CuZn3) и нонвариантной (L (А1) + (Zn) + CuZn3) эвтектическим реакциям. Литейные цинковые сплавы с медью в зависимости от состава различаются по структурным составляющим, что отражено в табл. 9.4; видно, что в большинстве сплавов присутствует тройная эвтектика, которая определяет их солидус (377 °С). В структуре эту эвтектику можно отличить от двойной по более дисперсному строению (рис. 9.3).

Таблица 9.4.
Структурные составляющие в промышленных цинковых сплавах

Марка сплава	Первичные кристаллы	Двойная эвтектика	Тройная эвтектика’
ЦА4	Zn	Al + Zn	—
ЦА4М1	Zn	Al + Zn	+
ЦА4МЗ	—	Zn + CuZn3	+
ЦА8М1	Al	Al + Zn	+
ЦА30М5	Al	Al + CuZn3	—
ЦАМ 9-1,5	Al	Al + Zn	+
ЦАМ10-5	Al	Al + CuZn3	+

Временное сопротивление разрыву большинства литейных цинковых сплавов не превышает 300 МПа, а в целом их механические свойства (табл. 9.5) находятся примерно на уровне силуминов, поэтому у них имеются совпадающие области применения (в частности, тонкостенные корпусные детали, получаемые литьем под давлением). Самым прочным цинковым литейным сплавом является наиболее легированный среди них — ЦА30М5. Хотя следует заметить, что в нем алюминиевый твердый раствор содержит меньше цинка, чем, например, ЦА8М1 (в первом приближении это можно оценить и по двойной фазовой диаграмме Al-Zn; см. рис. 9.1). Механические свойства антифрикционных сплавов (табл. 9.6) примерно такие же, как и у литейных (см. табл. 9.5).

Литейные цинковые сплавы используют в автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности для отливки деталей приборов, в том числе таких, от

Фазовая диаграмма системы Zn-Al-Cu

Рис. 9.2. Фазовая диаграмма системы Zn-Al-Cu

Микроструктура цинкового сплава ЦАМ 10-5 (структурные составляющие см. в табл. 9.4)

Рис. 9.3. Микроструктура цинкового сплава ЦАМ 10-5 (структурные составляющие см. в табл. 9.4)

которых требуется высокая стабильность и точность размеров (ЦА4, ЦА4МЗ). Из них также отливают вкладыши подшипников, втулки балансированной подвески, червячные шестерни, сепараторы подшипников качения (ЦА30М5).

Таблица 9.5.
Механические свойства некоторых литейных сплавов на основе цинка

* Д-литье под давлением.
* К-литье в кокиль.

Таблица 9.6.
Механические свойства цинковых антифрикционных сплавов

Марка сплава	Механические свойства
Марка сплава	Временное сопротивление разрыву, МПа	Относительное удлинение, %	Твердость, НВ
Литейные сплавы
ЦАМ 9-1,5Л	245	1,0	95
ЦАМ 10-5Л	245	0,4	100
Сплавы, обрабатываемые давлением
ЦАМ 9-1,5	294	10,0	85
ЦАМ 10-5	343	4,0	90

Антифрикционный сплав ЦАМ 9-1,5Л используют для производства монометаллических вкладышей, втулок, ползунов, а также для получения биметаллических изделий с металлическим каркасом литья. Сплав ЦАМ 9-1,5 применяют для получения биметаллической ленты из стали и дуралюмина методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей.

Сплав ЦАМ 10-5Л рекомендуется для отливки подшипников и втулок различных агрегатов, а из сплава ЦАМ 10-5 получают прокатанные полосы для направляющих скольжения металлорежущих станков и других изделий. Предельные рабочие температуры антифрикционных сплавов не превышают 80-100 °С, а удельное давление — 100-250 МПа (в зависимости от скорости скольжения).

Классификация

Легкоплавы подразделяются на две группы:

Тяжелые легкоплавкие металлы – кадмий, кобальт, свинец, ртуть.
Легкие легкоплавкие металлы – кадмий, олово, галлий, индий, таллий, полоний, висмут.

К драгоценным элементам причислен палладий.

палладий металл

Палладий

Легкие элементы полоний и висмут радиоактивны.

Висмут

Олово, таллий, свинец, цезий – мягкие легкоплавы.

свинец

Свинец

Самый мягкий легкоплавкий металл – цезий (0,2 по шкале твердости Мооса).

Где и как применяются

Для всех сфер применения решающее преимущество данной группы – низкая температура плавления.

Особенности использования

На основании этого свойства легкоплавких металлов определены способы использования:

Мягкие легкоплавы – материал пайки микросхем. Пайка обычным припоем исключена, поскольку создает перегрев, который их расплавит.
Гораздо чаще используются сплавы. Они легкоплавки, но плотные, прочные на разрыв, химически инертны.
Самые востребованные соединения: свинцовые, оловянные, кадмиевые, цинковые, ртутные. А также с висмутом, таллием, индием, галлием как базисным компонентом.

Легкоплавкие сплавы – это конгломерат металлов с температурой плавления не выше «оловянной» (232°С). Нижний предел – минус 61°C. На таком холоде плавится амальгама таллия.

Области применения

Сферы применения материала: энергетика, машиностроение, электро-, радиотехника, химпром:

Основа жидких теплоносителей, смазка.
Выплавка моделей сложной конфигурации.
Пожарный сегмент: термодатчики, клапаны тушения огня, другая аппаратура раннего оповещения о возгораниях.
Основа термометров разных видов и предназначения.
Верхний слой, предохранители, термодатчики микроэлектроники.
Медицина. Материал протезов, фиксатор при переломах.

Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов.

Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов:

Свинец – материал подшипников, предохранителей, аккумуляторов, оболочка кабеля. Это щит от радиоактивного излучения.
Олово – защитный слой стали.
Цинк – компонент латуней, анодное покрытие стальных изделий с высоким КПД.
Галлий – заменитель ртути, сохраняющий вакуум в аппаратуре.

Виды и составы легкоплавких сплавов

Легкоплавкие сплавы применяемые в современной мировой промышленности:

Состав сплава	Тпл.,),	Плотность г/см3	Область применения	Примечание	Другие сведения
висмут 76,5 %, таллий 23,5 %	198	Кислотоупорен	Эвтектический сплав
висмут 47,5%, таллий 52,5%	188	Эвтектический сплав
висмут44,2%, свинец9,8%, таллий48%	186	Эвтектический сплав
олово 62%,свинец 38%	183	Эвтектический сплав
натрий 70%,ртуть 30%	181	Хим.акт, Токсичен.
кадмий 32%,олово 68%	177	Эвтектический сплав
свинец 32%,олово 68%	177
висмут 12,8%,свинец 49%,олово 38,2%	172
калий 80%,таллий 20%	165	Хим.акт
висмут 13,3%,свинец 46%,олово 40,1%	165
висмут 10,5%,свинец 42%,олово 47,5%	160
висмут 13,7%,свинец 44,8%,олово 41,5%	160	Эвтектический сплав
висмут 16%,свинец 36%,олово 48%	155
висмут 18,1%,свинец 36,2%,олово 45,7%	151
висмут 25%,свинец 50%,олово 25%	149
висмут 19%,свинец 38%,олово 43%	148
висмут 50%,свинец 50%	145
висмут 60%,кадмий 40%	144	Эвтектический сплав
свинец 42%,олово 37%	143
кадмий 18,2%,свинец 30,6%,олово 51,2%	142
висмут 57%,таллий 43%	139	Эвтектический сплав
висмут 57%,олово 43%	138	Эвтектический сплав
ртуть 70%,калий 30%	135	Хим.акт, Токсичен.
калий 90%,таллий 10%	133	Хим.акт
висмут 28,5%,свинец 43%,олово 28,5%	132
висмут 56%,олово 40%,цинк 4%	130	Эвтектический сплав
висмут 43%,свинец 43%,олово 13%	128
висмут 27,2%,свинец 44,5%,олово 33,3%	127
висмут 56,5%,олово 43,5%	125	Эвтектический сплав
висмут 55,5%,свинец 44,5%	124	Эвтектический сплав
висмут 33,4%,свинец 33,3%,олово 33,3%	123
висмут 36,5%,свинец 36,5%,олово 27%	117
висмут 40%,свинец 40%,олово 20%	113	Висмутовый Сплав
висмут 42,1%,свинец 42,1%,олово 15,8%	108
висмут 48%,свинец 28,5%,олово 14,5%,ртуть 9%	105
висмут 54,4%,свинец 25,8%,олово 19,8%	101
висмут 50%,свинец 28%,олово 22%	100	Сплав Роуза(Розе)
висмут 50%,свинец 40%,олово 10%	100
висмут 40%,свинец 20%,олово 40%	100
висмут 47%,свинец 35,3%,олово 17,7%	98
висмут 52,5%,свинец 32%,олово 12,5%	96
висмут 50%,олово 25%,кадмий 25%	95
висмут 50%,свинец 31,2%,олово 18,8%	94	Сплав Ньютона
висмут 50%,свинец 25%,олово 25%	93
висмут 50%,свинец 30%,олово 20%	92	Сплав Лихтенберга
висмут 51,6%,кадмий 8,1%,свинец 40,3%	91
висмут 55,2%,свинец 33,3%,таллий 11,5%	91	Эвтектический сплав
натрий 50%,ртуть 50%	90	Хим.акт, Токсичен.
натрий 90%,ртуть 10%	90	Хим.акт, Токсичен.
натрий 96,7%,золото 3,3%	80	Хим.акт.	Эвтектический сплав
натрий 80%,ртуть 20%	80	Хим.акт, Токсичен.
висмут 35,3%,кадмий 9,5%,свинец 35,1%,олово 20,1%	80
висмут 58%,индий 17%,олово 25%	79	Эвтектический сплав
натрий 90%,калий 10%	77	Хим.акт
висмут 50%,свинец 34,5%,олово 9,3%,кадмий 6,2%	77
висмут 27,5%,кадмий 34,5%,свинец 27,5%,олово 10,5%	75
висмут 33,7%,индий 65,3%	72	Эвтектический сплав
висмут 38,4%,свинец 30,8%,олово 15,4%,кадмий 15,4%	71
висмут 49,5%,свинец 27,27%,олово 13,13%,кадмий 10,1%	70	Эвтектический сплав
натрий 70%,ртуть 30%	70	Хим.акт, Токсичен.
висмут 50,1%,свинец 22,6%,олово 13,3%,кадмий 10%	68	Сплав Липовица
висмут 50%,свинец 25%,олово 2,5%,кадмий 12,5%	68	Сплав Вуда
висмут 50,4%,свинец 25,1%,олово 14,3%,кадмий 10,2%	67,5	Сплав Вуда
висмут 50,1%,свинец 24,9%,олово 14,6%,кадмий 10,8%	65,5	Сплав Вуда
натрий 99%,таллий 1%	64	Хим.акт	Эвтектический сплав
висмут 53,5%,олово 19%,свинец 17%,ртуть 10,5%	60	токсичен
натрий 60%,ртуть 40%	60	Хим.акт.Токсичен.
натрий 80%,калий 20%	58	Хим.акт.
висмут 49,4%,индий 21%,свинец 18%,олово 11,6%	57	Эвтектический сплав
ртуть 70%,натрий 30%	55	токсичен, реаг.с водой.
висмут 42%,свинец 32%,ртуть 20%,кадмий 6%	50	токсичен
висмут 36%,ртуть 30%,свинец 28%,кадмий 6%	48	токсичен
висмут 47,7%,индий 19,1%,олово 8,3%,кадмий 5,3%,свинец 22,6%	47	Эвтектический сплав
натрий 50%,ртуть 50%	45	Хим.акт.
висмут 40,2%,кадмий 8,1%,индий 17,8%,свинец 22,2%,олово 10,7%,таллий 1%	41,5
натрий 70%,калий%	41	Хим.акт.
натрий 60%,калий 40%	26	Хим.акт.
галлий 95%,цинк 5%	25
натрий 85,2%,ртуть 14,8%	21,4	Хим.акт.
галлий 92%,олово 8%	20
натрий 56%,калий 44%	19	Хим.акт.
калий 90%,натрий 10%	17,5	Хим.акт.
галлий 76%,индий 24%	16
галлий 67%,индий 29%,цинк 4%	13
калий 50%,натрий 50%	11	Хим.акт.
калий 60%,натрий 40%	5	Хим.акт.
галлий 62%,индий 25%,олово 13%	4,85
галлий 61%,индий 25%,олово 13%,цинк 1%	3	Русский Сплав
калий 70%,натрий 30%	-3,5	Хим.акт.
рубидий 91,8%,натрий 8,2%	-4,5	Хим.акт.
калий 80%,натрий 20%	-10	Хим.акт.
калий 78%,натрий 22%	-11,4	Хим.акт.
калий 77,3%,натрий 22,7%	-12,5	Хим.акт.
цезий 93%,натрий 7%	-28	Хим.акт.
цезий 94,5%,натрий 5,5%	-30	Хим.акт.
ртуть 97,2%,натрий 2,8%	-48,2	Реаг.с водой.
ртуть, таллий	-61	Наиболее легкоплавкий сплав

Биологическое воздействие

Влияние легкоплавов на организм человека различно:

Без калия как удобрения растения чахнут, плохо плодоносят. В организме человека работает в дуэте с натрием. Под его контролем жизненно важные процессы.
Микродозы кадмия содействуют метаболизму. Однако вещество, его растворимые соединения токсичны.
Висмут токсичен, но безопасен для биологических организмов. Это радиоактивное вещество, поэтому аптечные препараты с ним нужно применять строго по инструкции.
О токсичности галлия точки зрения противоположны – от малой до высокой степени. Но интоксикация веществом реальна.
Бесполезные для человека как биологического объекта свинец и ртуть токсичны. Особенно опасна ртуть из разбившегося домашнего градусника.

Наиболее легкоплавкие металлы: свойства, особенности, физические характеристики

32. Легкоплавкие металлы и сплавы, их свойства и применение.

К промышленно используемым легкоплавким металлам относятся: цинк, свинец, олово, сурьма, кадмий, ртуть.

Цинк — металл серебристо-синеватого цвета, малопрочный, малопластичный. Большая половина цинка идет на получения так называемого кровельного железа, так как цинк аналогично алюминию за счет оксидной плёнки обладает высококоррозийными свойствами и способностью покрывать сталь плотным, хорошо прилегающим слоем. Также используется для получения сплавов(например латуни), в аккумуляторах.

Свинец — синевато-серый металл, тяжелый, мягкий, ковкий, отличается высокой плотностью, температура плавления — 347С, обладает аналогичными алюминию оксидными свойствами, используются для защиты от коррозии в виде пластин, труб и т.д., в аккумуляторах(около 30%), как оболочка электрических кабелей, при приготовлении припоя для плавки металлов, для защиты от рентгеновского излучения.

Олово — серебристо-белый металл, мягкий, пластичный наиболее легкоплавкий из применяемых металлов(температура плавления — 232С), по коррозийной стойкости близок благородным металлам. Легко покрывает металлы тонким слоем(лужение), нетоксичен, широко применяется в пищевой промышленности(консервные банки), входит в состав припоев, подшипниковых сплавов(баббитов), типографских сплавов(гарт).

Ртуть — серебристый, жидкий при комнатной температуре металл(температура плавления — 38,9С), пары токсичны, применяется в измерительных приборах, сплавы с другими металлами — амальгамы(применяются для производства зеркал, золочения), применяются в медицине, электронике и электротехнике.

Сурьма — синевато-белое, хрупкое, кристаллическое вещество, температура плавления — 630,5С. Идёт на сплавы, главным образом типографские(при затвердевании расширении точно воспроизводит матрицу, подшипниковые, применяется в пиротехнике, спичечном производстве, в резиновой промышленности, для получения полупроводников.

Кадмий — серебристо-синий металл, мягкий, температура плавления — 320,9С, применяется в мощных аккумуляторах, в ядерной энергетике(стержни реакторов), для получения легкоплавких сплавов.

33. Благородные металлы. Общая характеристика. Понятие о пробах.

К ним относят золото, серебро, платину, металлы платиновой группы — палладий, рутений, иридий, осмий, родий. Имеют красивый внешний вид, стойки к окислению и воздействию кислот, обладают высокой температурой плавления, хорошо обрабатываются давлением, являются редкими. За всё существование человека добыто около 100 тысяч тонн золота. В отличии от других металлов в основном находятся в самородном, т.е. металлическом состоянии. Под самородным здесь не понимается собственно чистый металл: как правило это сплавы, например самородное золото может содержать до 40% серебра. Область применения благородных металлов специфична. Раньше их использовали в ювелирном производстве и как валюту, а в настоящее время все большую часть потребляет техника, особенно электроника. В США и Японии потребление на технические нужды составляет 80-90 тонн а год. В ювелирных сплавах содержание золота, серебра, платины характеризуется пробой, в технических сплавах — маркой сплавов. В мире существует 4 системы проб: тысячная, золотниковая, каратная и унциевая. Отличаются они тем, что принимается за 100%. В России стандарт — тысячная проба, которая характеризует содержание благородных металлов в сплаве с точностью до десятков долей процента. Тысячная проба показывает количество грамм благородных металлов, содержащихся в 1000 граммах сплава. Например 583 проба содержит 58,3% благородного металла. Остальная часть называется лигатурой, состав элементов которой не регламентируется. Для ювелирных изделий в России установлены стандарты для золота — 375, 500, 583, 750, 958 пробы, для серебра — 750, 800, 916, 925, 960. Каратная проба: 100% — 24 карата, 1 карат — 0,2 грамма. Такая проба применяется преимущественно для измерения массы камней. Унциевая проба: 100% — 480 унций, одна тройская унция — 31,1035 грамм. Английская унция — 28, 35 грамм. В золотниковой пробе за 100% принимается 96 золотников, один золотник — 4,266 грамм. Одна русская унция обычно равна 29, 85 грамм. В технических марках сплавов пишется полный состав сплава.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Свойства металлов

Металлы, это группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность, ковкость и металлический блеск. В данной статье все свойства металлов будут представлены в виде отдельных таблиц.

Свойства металлов

Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.

Физические свойства металлов

К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, теплоемкость, расширяемость при нагревании.

Удельный вес металла — это отношение веса однородного тела из металла к объему металла, т.е. это плотность в кг/м 3 или г/см 3 .

Плавкость металла — это способность металла расплавляться при определенной температуре, называемой температурой плавления.

Электропроводность металлов — это способность металлов проводить электрический ток, это свойство тела или среды, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля. Под электропроводностью подразумевается способность проводить прежде всего постоянный ток (под воздействием постоянного поля), в отличие от способности диэлектриков откликаться на переменное электрическое поле колебаниями связанных зарядов (переменной поляризацией), создающими переменный ток.

Магнитные свойства металлов характеризуются: остаточной индукцией, коэрцетивной силой и магнитной проницаемостью.

Теплопроводность металлов — это их способность передавать тепло от более нагретых частиц к менее нагретым. Теплопроводность металла определяется количеством теплоты, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1см 2 , длиной 1см в течение 1сек. при разности температур в 1°С.

Теплоемкость металлов — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус. Отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению единицы массы вещества (г, кг) называется удельной теплоёмкостью, 1 моля вещества — мольной (молярной).

Расширяемость металлов при нагревании.Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения.

Химические свойства металлов

К химическим — окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.

Перечислите основные физические свойства металлов приведите примеры

2) u041fu043bu043eu0442u043du043eu0441u0442u044c (u043eu0442u043du043eu0448u0435u043du0438u0435 m u043a V) u041bu0451u0433u043au0438u0435 u043cu0435u0442u0430u043bu043bu044b: u043bu0438u0442u0438u0439, u043au0430u043bu044cu0446u0438u0439, u043du0430u0442u0440u0438u0439, u043cu0430u0433u043du0438u0439, u0430u043bu044eu043cu0438u043du0438u0439. u0422u044fu0436u0451u043bu044bu0435: u0446u0438u043du043a, u0436u0435u043bu0435u0437u043e, u043du0438u043au0435u043bu044c, u0445u0440u043eu043c,u0441u0432u0438u043du0435u0446, u0441u0435u0440u0435u0431u0440u043e, u0437u043eu043bu043eu0442u043e. u0421u0430u043cu044bu0439 u043bu0451u0433u043au0438u0439 -u043bu0438u0442u0438u0439, u0441u0430u043cu044bu0439 u0442u044fu0436u0451u043bu044bu0439 u043eu0441u043cu0438u0439.

3) u0422u0432u0451u0440u0434u043eu0441u0442u044c( u0441u043fu043eu0441u043eu0431u043du043eu0441u0442u044c u0441u043eu043fu0440u043eu0442u0438u0432u043bu0435u043du0438u044f) u0421u0430u043cu044bu0435 u043cu044fu0433u043au0438u0435 u043cu0435u0442u0430u043bu043bu044b: u043au0430u043bu0438u0439, u043du0430u0442u0440u0438u0439 u0440u0443u0431u0438u0434u0438u0439, u0446u0435u0437u0438u0439 — u0440u0435u0436u0443u0442u0441u044f u043du043eu0436u043eu043c) u0421u0430u043cu044bu0439 u0442u0432u0451u0440u0434u044bu0439 u0445u0440u043eu043c ( u0440u0435u0436u0435u0442 u0441u0442u0435u043au043bu043e)

4) u041fu043bu0430u0441u0442u0438u0447u043du043eu0441u0442u044c( u0441u043fu043eu0441u043eu0431u043du043eu0441u0442u044c u0438u0437u043cu0435u043du044fu0442u044c u0444u043eu0440u043cu0443). u0417u043eu043bu043eu0442u043e u0441u0430u043cu043eu0435 u043fu043bu0430u0441u0442u0438u0447u043du043eu0435 ( u043cu043eu0436u043du043e u0434u0435u043bu0430u0442u044c u0444u043eu043bu044cu0433u0443)

5)u00a0u0422u0435u043cu043fu0435u0440u0430u0442u0443u0440u0430 u043fu043bu0430u0432u043bu0435u043du0438u0435 ( u043fu0435u0440u0435u0445u043eu0434 u0442u0432u0451u0440u0434u043eu0433u043e u0432 u0436u0438u0434u043au043eu0435) u041du0438u0437u043au0430u044f u0443 u0440u0442u0443u0442u0438, u0432u044bu0441u043eu043au0430u044f u0443 u0432u043eu043bu044cu0444u0440u0430u043cu0430.

6) u0422u0435u043fu043bu043eu043fu0440u043eu0432u043eu0434u043du043eu0441u0442u044c (u0441u043fu043eu0441u043eu0431u043du043eu0441u0442u044c u043fu0435u0440u0435u0434u0430u0432u0430u0442u044c u0442u0435u043fu043bu043eu0442u0443) u0412u044bu0441u043eu043au0430u044f u0443 u0441u0435u0440u0435u0431u0440u0430, u043du0438u0437u043au0430u044f u0436u0435u043bu0435u0437u043e

7) u042du043bu0435u043au0442u0440u043eu043fu0440u043eu0432u043eu0434u043du043eu0441u0442u044c (u0441u043fu043eu0441u043eu0431u043du043eu0441u0442u044c u043fu0440u043eu0432u043eu0434u0438u0442u044c u044du043bu0435u043au0442u0440u0438u0447u0435u0441u0442u0432u043e) u0412u044bu0441u043eu043au0430u044f u0443 u0441u0435u0440u0435u0431u0440u0430, u043du0438u0437u043au0430u044f u0443 u0436u0435u043bu0435u0437u0430

ЛЕГКОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ

Энциклопедический словарь . 2009 .

ЛЕГКАЯ СТАНИЦА
ЛЕГРАН Кристин

Смотреть что такое «ЛЕГКОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ» в других словарях:

легкоплавкие металлы — Группа цв. металлов с низкой tm, включающая Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, Ti, Sb и элементы с ослабл. металлич. св вами: Ga, Ge. [http://metaltrade.ru/abc/a.htm] Тематики металлургия в целом EN low melting metals … Справочник технического переводчика

легкоплавкие металлы — [low melting metals группа цветных металлов с низкой tпл, включа ющая Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, TI, Sb и элементы с ослабленными металлическими свойствами: Ga, Ge; Смотри также: Металлы щелочные металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

легкоплавкие сплавы — [low melting alloys] сплавы с низкой tпл, основные компоненты которых легкоплавкие металлы: Hg (tпл = 39 °С), Ga (30 °С), In (156 °С), Sn (232 °С), Bi (271 *С), Pb (327 °С), Cd (321 °С) и Zn (419 °С) … Энциклопедический словарь по металлургии

Металлы — [metals] простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электро и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны,… … Энциклопедический словарь по металлургии

ультрачистые металлы — [ultra pure metals] высокочистые, особочистые металлы, в которых массовая доля примесей не превышает 1 • 10 3%. Основные стадии технологии производства ультрачистых металлы: получение чистых химических соединений, восстановление их до… … Энциклопедический словарь по металлургии

чистые металлы — [pure metals] металлы с низким содержанием примесей ( Энциклопедический словарь по металлургии

тугоплавкие металлы — [refractory metals] металлы, у которых tпл > fFe = 1539 °С (например, Cr, V, W, Mo, Nb и др.); применяют как легирующие добавки в стали, а также в качестве основы соответствующих специальных сплавов; Смотри также: Металлы щелочные металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

радиоактивные металлы — [radioactive metals] металлы, занимающие места в Периодической системе элементов с атомный номер больше 83 (Bi), испускающие радиоактивные частицы: нейтроны, протоны, альфа , бетачастицы или гамма кванты. В природе обнаружены: At, Ac, Np, Pa, Ро … Энциклопедический словарь по металлургии

переходные металлы — [transition metals] элементы Iб и VIIIб подгруппы Периодической системы. У атомов переходных металлов внутренние оболочки заполнены только частично. Различают d металлы, у которых происходит постепенное заполнение 3d (от Se до Ni), 4d (от Y до… … Энциклопедический словарь по металлургии

первичные металлы — [primary metals] металлы, полученные из руды или рудных материалов, в отличие от вторичных металлов, полученных из отходов и лома (например, первичный и вторичный Al); Смотри также: Металлы щелочные металлы чистые металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

Физические свойства металлов: твердость, плотность и др.

Физические свойства металлов.

Металлы имею такие физические свойства, как твердость, температуру плавления, плотность, пластичность, электропроводность, теплопроводность и цвет.

Твёрдость:

Все металлы, кроме ртути и, условно, франция, при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Таблица твёрдости металлов по шкале Мооса:

Твёрдость	Металл
0.2	Цезий
0.3	Рубидий
0.4	Калий
0.5	Натрий
0.6	Литий
1.2	Индий
1.2	Таллий
1.25	Барий
1.5	Стронций
1.5	Галлий
1.5	Олово
1.5	Свинец
1.5	Ртуть
1.75	Кальций
2.0	Кадмий
2.25	Висмут
2.5	Магний
2.5	Цинк
2.5	Лантан
2.5	Серебро
2.5	Золото
2.59	Иттрий
2.75	Алюминий
3.0	Медь
3.0	Сурьма
3.0	Торий
3.17	Скандий
3.5	Платина
3.75	Кобальт
3.75	Палладий
3.75	Цирконий
4.0	Железо
4.0	Никель
4.0	Гафний
4.0	Марганец
4.5	Ванадий
4.5	Молибден
4.5	Родий
4.5	Титан
4.75	Ниобий
5.0	Иридий
5.0	Рутений
5.0	Тантал
5.0	Технеций
5.0	Хром
5.5	Бериллий
5.5	Осмий
5.5	Рений
6.0	Вольфрам
6.0	β-Уран

Температура плавления:

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −38,83 °C (ртуть) до 3422 °C (вольфрам).

Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые металлы, например, олово и свинец, могут расплавиться на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от температуры плавления металлы делятся на: легкоплавкие (до 600 °C); среднеплавкие (от 600 до 1600 °C); тугоплавкие (выше 1600 °C).

Таблица температуры плавления легкоплавких металлов и сплавов:

Название металла	Температура плавления, о С
Ртуть	-38,83
Франций	25
Цезий	28,44
Галлий	29,7646
Рубидий	39,3
Калий	63,5
Натрий	97,81
Индий	156,5985
Литий	180,54
Олово	231,93
Полоний	254
Висмут	271,3
Таллий	304
Кадмий	321,07
Свинец	327,46
Цинк	419,53

Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов:

Название металла	Температура плавления, о С
Сурьма	630,63
Нептуний	639
Плутоний	639,4
Магний	650
Алюминий	660,32
Радий	700
Барий	727
Стронций	777
Церий	795
Иттербий	824
Европий	826
Кальций	841,85
Лантан	920
Празеодим	935
Германий	938,25
Серебро	961,78
Неодим	1024
Прометий	1042
Актиний	1050
Золото	1064,18
Самарий	1072
Медь	1084,62
Уран	1132,2
Марганец	1246
Бериллий	1287
Гадолиний	1312
Тербий	1356
Диспрозий	1407
Никель	1455
Гольмий	1461
Кобальт	1495
Иттрий	1526
Эрбий	1529
Железо	1538
Скандий	1541
Тулий	1545
Палладий	1554,9
Протактиний	1568

Таблица температуры плавления тугоплавких металлов и сплавов:

Название металла	Температура плавления, о С
Лютеций	1652
Титан	1668
Торий	1750
Платина	1768,3
Цирконий	1855
Хром	1907
Ванадий	1910
Родий	1964
Технеций	2157
Гафний	2233
Рутений	2334
Иридий	2466
Ниобий	2477
Молибден	2623
Тантал	3017
Осмий	3033
Рений	3186
Вольфрам	3422

Плотность:

В зависимости от плотности металлы делят на лёгкие (плотность от 0,53 до 5 г/см³) и тяжёлые (от 5 до 22,6 г/см³).

Самым лёгким металлом является литий (плотность 0,53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22,6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца ), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Пластичность:

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними.

Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются.

Пластичность зависит и от чистоты металла . Так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Электропроводность:

Все металлы хорошо проводят электрический ток, обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля.

Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность. По этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также и натрий. В экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Теплопроводность:

Теплопроводность металлов зависит от подвижности свободных электронов.

Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла. Широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

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

Металлы подразделяются на цветные и черные.

Чёрные металлы – железо и сплавы на его основе (стали, ферросплавы, чугуны). К чёрным металлам также зачастую относят марганец и, иногда, – хром и ванадий.

Цветные металлы — это особый класс нержавеющих металлов и сплавов, в составе которых нет железа. Металлы называются цветными, потому что каждый из них имеет определенный окрас. К цветным металлам относятся медь, молибден, свинец, цинк, олово, никель, кадмий, кобальт, алюминий, титан, магний, висмут, вольфрам, ртуть, золото, платину, серебро, палладий, родий, рутений, осмий, иридий.

Какой металл лучше выбрать для поставленной цели?

Рассмотрим более подробно характеристики каждого из свойств.

Цвет. Это характеристика, которая отображает оттенки металлов – серебристый, белый, стальной, желтый. Интересно то, что металлы не пропускают через себя свет. Они его отражают. Большая часть известных металлов имеет серебристо-белые оттенки. По цвету металлы подразделяются на черные и цветные.
Способность плавиться. Одно из главных и основных свойств металлов. Характеризует реакцию металла на повышения и понижение температуры. Плавкость показывает, как быстро металл из твердого состояния, может превратиться в жидкое и наоборот. И какие температуры при этому нужны. Температуру при плавлении разных металлов часто меняют с определенными интервалами. Иногда, чтобы расплавить металл, нужно постепенно повышать температуру. Если это сделать сразу, качество изделия из этого металла может быть на низком уровне. Знание характеристик плавкости того или иного металла позволяет применять сплавы для создания специальных матриц, которые защищают различные приборы от возгорания.
Электропроводность показывает, насколько металл способен пропускать и переносить электричество. Все металлы, по сравнению с другими материалами, отличаются огромной электропроводностью. Кстати, чем больше температура воздействия на металл, тем меньше он проводит через себя электричество. Сплавы из разных металлов характеризуются меньшей электропроводностью.
Магнитные характеристики. Магнитностью обладают небольшое количество металлов – железо, николь, кобальт. Но при повышении температуры и эти металлы теряют свойство магнитности. На магнитные характеристики особое внимание уделяется во время создания машин и приборов связи.
Теплопроводимость – способность металлов проводите тепло.
Вес – он измеряется в граммах, расчет идет по одному кубическому сантиметру. Металлы подразделяются на тяжелые и легкие. Самый маленький удельный вес у магния, самый большой у вольфрама. В машиностроении данная характеристика металла является очень важным элементом.

Кстати, ртуть это единственный жидкий металл. Все остальные металлы относятся к твердым. Исключения составляют сплавы разным металлов.

Знание физических свойств металлов, позволяет применять их по назначению, выбирать способы обработки и прогнозировать сроки службы.

Рассмотрим подробнее химические свойства металлов.

Химические свойства зависят от того, как располагаются атомы. Тип кристаллической решетки также влияет на химию металла. Все металлы с легкостью отдают электроны.

Устойчивость к коррозиям. Коррозия – это изменение (разрушение) металлов в ходе какого-то воздействия. Воздействие может быть физическим, химическим. Всем известны пример коррозии – появление ржавчины на металлах. Стойкость к разрушению является очень важной характеристикой при выборе металла. Благородные металлы практически не подвергаются коррозии (например, золото, платина). Цветные металлы в меньшей степени подвержены разрушению. Больше всего поддаются коррозийным изменениям черные металлы. Для того, чтобы достичь высокой стойкости к разрушению, часто используют специальные покрытия и определяют, какой металл лучше подойдет для поставленной цели.

Способность к окислению. Данная характеристика отображает, как металл взаимодействует с кислородом с применением различных окислителей.

Способность к растворению. Есть группы металлов, которое при определенных условиях хорошо растворяются. Из них можно получить твердый раствор. Для растворения применяют различные кислоты. Также существует анодное растворение. Для этих целей применяется раствор электролита.

Ниже в Таблице 1 рассмотрены все физические показатели трех металлов.

Наиболее легкоплавкие металлы: свойства, особенности, физические характеристики

Температура плавления – важная характеристика, которая чаще всего применяется именно к металлам. Она зависит от многих физических свойств веществ – их чистоты и кристаллической структуры. Какой металл наиболее легкоплавкий: Li, Al, Hg, Cu? Давайте выясним, кто из них действительно может называться таковым.

Наиболее легкоплавкие металлы

Плавление – процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Он происходит под воздействием тепла, но зависит еще от ряда физических факторов, например от давления. Важную роль в том, насколько легко и тяжело вещество поддается плавлению, также играет его состав, размер кристаллов в решетке и прочность связей между атомами.

Температура плавления металлов очень разнится и может иметь даже минусовые значения. Она колеблется от -39 до +3410 градусов Цельсия. Тяжелее всего в жидкость превращаются молибден, вольфрам, хром, титан. Для этого процесса их требуется нагреть до температуры не менее 2000 градусов.

Наиболее легкоплавкими металлами являются галлий, ртуть, литий, олово, свинец, цинк, индий, висмут, таллий. Подробнее о некоторых из них читайте далее.

Ртуть

Полезный во многих сферах, но ядовитый металл был известен еще до нашей эры. Ртуть использовали античные и средневековые медики для лечения венерических и многих других заболеваний, алхимики пытались сделать из нее золото. Сегодня она применяется в электротехнике, приборостроении и органической химии.

Руть – это наиболее легкоплавкий металл на планете. При нормальных комнатных условиях она всегда жидкая, так как температура ее плавления составляет -39 градуса. Ее пары очень опасны, поэтому ртуть содержат только в контейнерах и специальных стеклянных колбах. На организм она действует как яд, отравляя его и выводя из строя нервную, иммунную, дыхательную и пищеварительную системы.

Галлий

Вторым в списке наиболее легкоплавких металлов находится галлий. Он становится жидкостью при температуре выше 29,5 градусов Цельсия, и размягчить его можно просто подержав немного в руках. При нормальных условиях галлий очень хрупкий, легко поддается механическому воздействию и окрашен в светло-серебристый, несколько голубоватый оттенок.

Металл очень рассеян в земной коре и не встречается в виде самородков. В природе его находят в составе различных минералов, таких как гранат, мусковит, турмалин, хлорит, полевой шпат. Кроме того, он содержится в морской воде. Галлий используют в высокочастотной электронике, для изготовления зеркал и различных сплавов.

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.

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.

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.

Физические свойства металлов

Металлическая связь и особенности кристаллического строения обуславливают особые физические свойства металлов.

Металлическая связь основана на обобществлении электронов, входящих в состав атомов металла. Все электроны на внешних энергетических уровнях атомов металлов обобществленные, т.е. принадлежат всем атомам вещества. И эти электроны легко отрываются и попадают на энергетические уровни таких же атомов металлов. Постоянно перемещаясь по кристаллической решетке, электроны компенсируют силы электростатического отталкивания между положительно заряженными ионами и тем самым связывают их в устойчивую металлическую решетку.

Содержимое разработки

9. Физические свойства металлов

Металлическая связь – это связь в металлах и сплавах между атом-ионами посредством обобществленных электронов.

Разобраться в том, какой электрон принадлежал какому атому, просто невозможно, так как все оторвавшиеся электроны становятся общими, соединяясь с ионами. Эти электроны временно образуют атомы, потом снова отрываются и соединяются с другим ионом. Этот процесс продолжается бесконечно. Таким образом, в металлических соединениях атомы непрерывно превращаются в ионы и наоборот.

Именно строением металлической связи обусловлены физические свойства металлов.

К физическим свойствам металлов относятся:

Металлический блеск.

Электропроводность и теплопроводность.

Пластичность.

Высокая плотность и температура плавления.

Рассмотрим каждое из свойств более подробно.

Металлический блеск.

Металлический блеск обусловлен металлической связью между атомами, для которой свойственны обобществленные электроны. Они как раз и испускают под воздействием света свои, вторичные волны излучения, которые мы воспринимаем как металлический блеск.

В порошкообразном состоянии большинство металлов теряют металлический блеск и приобретают серую или черную окраску.

Металлический блеск в порошкообразном состоянии сохраняют алюминий и магний.

Прекрасно отражают свет палладий Pd, ртуть Hg, серебро Ag, медь Cu.

Из алюминия, серебра и палладия, основываясь на их отражательной способности, изготавливают зеркала, в том числе и применяемые в прожекторах.

Электропроводность и теплопроводность.

Все металлы хорошо проводят электрический ток и имеют высокую теплопроводность, также благодаря наличию металлической связи. При нагревании металла, увеличивается скорость движения электронов. Быстро движущиеся по кристаллической решетке электроны выравнивают температуру по всей поверхности металла, проводя тепло. Высокая теплопроводность металлов используется для изготовления из них посуды.

Высокая электропроводность металлов обусловлена направленным движением электронов в кристаллической решетке при воздействии электрического тока. Серебро Ag, медь Cu, золото Au и алюминий Al обладают наибольшей электропроводностью, поэтому медь Cu и алюминий Al используют в качестве материала для изготовления электрических проводов.

Наименьшей электропроводностью обладают марганец Mn, свинец Pb, ртуть Hg и вольфрам W.

Пластичность.

Пластичность – это физической свойство вещества изменять форму под внешним воздействием и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия.

Большинство металлов пластично, так как слои атом-ионов металлов легко смещаются относительно друг друга и между ними не происходит разрыва связи.

Наиболее пластичные металлы – золото Au, серебро Ag, медь Cu. Из золота Au можно изготовить тонкую фольгу толщиной 0,003 мм, которую используют для золочения изделий.

Именно на пластичности металлов основано кузнечное дело и возможность изготавливать различные предметы с помощью механического воздействия на металл.

Все металлы (кроме ртути) при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Твердость металлов различна. Наиболее твердыми являются металлы побочной подгруппы шестой группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Наименее твердыми являются щелочные металлы.

По плотности металлы классифицируют на легкие (их плотность от 0,53 до 5 г/см 3 ) и тяжелые (плотность этих металлов от 5 до 22,6 г/см 3 ). Самым легким металлом является литий Li, плотность которого 0,53 г/см 3 . Самыми тяжелыми металлами в настоящее время считают осмий Os и иридий Ir (плотность около 22,6 г/см 3 ).

Температура плавления.

Температура плавления металлов находится в диапазоне от 39 (ртуть Hg) до 3410 о С (вольфрам W). Температура плавления большинства металлов высока, однако некоторые металлы, например, олово Sn и свинец Pl, можно расплавить на электрической плите.

Физические свойства металлов и в настоящее время широко используются в промышленности и электронике.

В технике все металлы делятся на черные, к ним относятся железо и его сплавы, и цветные.

Изделия из различных видов металлов используются повсеместно благодаря их пластичности, но чаще всего в сплавах.

К драгоценным металлам относят золото, серебро, платину и некоторые другие редко встречающиеся металлы.

Свойства металлов: химические, физические, технологические

Содержание:

Не секрет, что все вещества в природе делятся на три состояния: твердые, жидкие и газообразные. А твердые вещества в свою очередь делятся на металлы и неметаллы, разделение это нашло свое отображение и в таблице химических элементов великого химика Д. И. Менделеева. Наша сегодняшняя статья о металлах, занимающих важное место, как в химии, так и во многих других сферах нашей жизни.

Химические свойства металлов

Все мы, так или иначе, но сталкиваемся с химией в нашей повседневной жизни. Например, во время приготовления еды, растворение поваренной соли в воде является простейшей химической реакцией. Вступают в разнообразные химические реакции и металлы, а их способность реагировать с другими веществами это и есть их химические свойства.

Среди основных химических свойств или качеств металлов можно выделить их окисляемость и коррозийную стойкость. Реагируя с кислородом, металлы образуют пленку, то есть проявляют окисляемость.

Аналогичным образом происходит и коррозия металлов – их медленное разрушение по причине химического или электрохимического взаимодействия. Способность металлов противостоять коррозии называется их коррозийной стойкостью.

Физические свойства металлов

Среди основных общих физических свойств металлов можно выделить:

Плавление.
Плотность.
Теплопроводность.
Тепловое расширение.
Электропроводность.

Важным физическим параметром металла является его плотность или удельный вес. Что это такое? Плотность металла – это количество вещества, которое содержится в единице объема материала. Чем меньше плотность, тем металл более легкий. Легкими металлами являются: алюминий, магний, титан, олово. К тяжелым относятся такие металлы как хром, марганец, железо, кобальт, олово, вольфрам и т. д. (в целом их имеется более 40 видов).

Способность металла переходить из твердого состояния в жидкое, именуется плавлением. Разные металлы имеют разные температуры плавления.

Скорость, с которой в металле проводится тепло при нагревании, называется теплопроводностью металла. И по сравнению с другими материалами все металлы отличаются высокой теплопроводностью, говоря по-простому, они быстро нагреваются.

Помимо теплопроводности все металлы проводят электрический ток, правда, некоторые делают это лучше, а некоторые хуже (это зависит от строения кристаллической решетки того или иного металла). Способность металла проводить электрический ток называется электропроводностью. Металлы, обладающие отличной электропроводностью, это золото, алюминий и железо, именно поэтому их часто используют в электротехнической промышленности и приборостроении.

Механические свойства металлов

Основными механическими свойствами металлов является их твердость, упругость, прочность, вязкость и пластичность.

При соприкосновении двух металлов могут образоваться микро вмятины, но более твердый металл способен сильнее противостоять ударам. Такая сопротивляемость поверхности металла ударам извне и есть его твердость.

Чем же твердость металла отличается от его прочности. Прочность, это способность металла противостоять разрушению под действием каких-либо других внешних сил.

Под упругостью металла понимается его способность возвращать первоначальную форму и размер, после того как нагрузка, вызвавшая деформацию металла устранена.

Способность металла менять форму под внешним воздействием называется пластичностью.

Технологические свойства металлов

Технологические свойства металлов и сплавов важны в первую очередь при их производстве, так как от них зависит способность подвергаться различным видам обработки с целью создания разнообразных изделий.

Среди основных технологических свойств можно выделить:

Ковкость.
Текучесть.
Свариваемость.
Прокаливаемость.
Обработку резанием.

Под ковкостью понимается способность металла менять форму в нагретом и холодном состояниях. Ковкость метала, была открыта еще в глубокой древности, так кузнецы, занимающиеся обработкой металлических изделий, превращением их в мечи или орала (в зависимости от потребности) на протяжении многих веков и исторических эпох были одной из самых уважаемых и востребованных профессий.

Способность двух металлических сплавов при нагревании соединяться друг с другом называют свариваемостью.

Текучесть металла тоже очень важна, она определяет способность расплавленного метала растекаться по заготовленной форме.

Источник https://sutime.ru/materialy/k-legkoplavkim-splavam-otnosyat.html

Источник https://prostosvai.ru/instrumenty/legkoplavkij-metall-fe-ba-na-cr.html

Источник https://rich—house.ru/metally/naibolee-legkoplavkie-metally-svojstva-osobennosti-fizicheskie-harakteristiki.html

Ноябрь 2024
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

Перечень

Суть понятия самого легкоплавкого металла

Классификация

Какой металл лучше выбрать для поставленной цели?

Где и как применяются

Особенности использования

Области применения

Виды и составы легкоплавких сплавов

Биологическое воздействие

ТОП легкоплавкости + области применения

1) Обзор группы легкоплавких металлов промышленного назначения

А) Цинк (Zn)

В) Свинец (Pb)

С) Кадмий (Cd)

D) Таллий (Tl)

E) Висмут (Bi)

F) Олово (Sn)

G) Индий (In)

2) Какой самый легкоплавкий металл + область его применения

А) Ртуть – ТОП-1 по легкоплавкости в мире

Б) Галлий (Ga) – металл, тающий в руках

Обработка цветных металлов

Что нужно знать об обработке цветных металлов

Польза применения новых методик обработки

Разнообразие цветных металлов

Цветные металлы и новейшие методы их обработки

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

Перечень

Легкоплавкие металлы и их сплавы

Классификация

Где и как применяются

Особенности использования

Области применения

Виды и составы легкоплавких сплавов

Биологическое воздействие

Наиболее легкоплавкие металлы: свойства, особенности, физические характеристики

32. Легкоплавкие металлы и сплавы, их свойства и применение.

33. Благородные металлы. Общая характеристика. Понятие о пробах.

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Свойства металлов

Свойства металлов

Физические свойства металлов

Химические свойства металлов

Перечислите основные физические свойства металлов приведите примеры

ЛЕГКОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ

Смотреть что такое «ЛЕГКОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ» в других словарях:

Физические свойства металлов: твердость, плотность и др.

Физические свойства металлов.

Твёрдость:

Таблица твёрдости металлов по шкале Мооса:

Температура плавления:

Таблица температуры плавления легкоплавких металлов и сплавов:

Таблица температуры плавления среднеплавких металлов и сплавов:

Таблица температуры плавления тугоплавких металлов и сплавов:

Плотность:

Пластичность:

Электропроводность:

Теплопроводность:

Какой металл лучше выбрать для поставленной цели?

Наиболее легкоплавкие металлы: свойства, особенности, физические характеристики

Наиболее легкоплавкие металлы

Ртуть

Галлий

Индий

Олово

Литий

Физические свойства металлов

Содержимое разработки

Свойства металлов: химические, физические, технологические

Химические свойства металлов

Физические свойства металлов

Механические свойства металлов

Технологические свойства металлов

Похожие записи: