Перейти к содержанию

ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой

 

Содержание

ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой

Лёгкими называют металлы, которые обладают небольшой плотностью. Это отнюдь не редкое явление. Вещества с такими характеристиками составляют примерно 20 % от массы земной коры. Они активно добываются и широко применяются в промышленности.

Самым лёгким металлом является литий. Кроме наименьшей атомной массы, он обладает и наименьшей плотностью, которая в два раза ниже, чем у воды. После лития идут калий, натрий, алюминий, рубидий, цезий, стронций и т. д. В их число входит и титан, который обладает самой высокой прочностью среди металлов.

Легкостью и прочностью обладает также алюминий. В земной коре он третий по распространённости. Пока люди не научились получать его промышленным путём, металл был дороже золота. Сейчас килограмм алюминия можно купить примерно за 2 доллара. Его применяют как в ракетной технике и военной промышленности, так и для изготовления пищевой фольги и кухонных предметов.

самый легкий металл

Сплавы с участием легких цветных металлов

В чистом виде цветмет находит применение не так часто, как в качестве составляющих разнообразных сплавов. К примеру, хорошо знакомая бронза есть не что иное, как сочетание меди с алюминием, оловом, марганцем, свинцом и рядом других элементов. За счет хороших литейных характеристик материал широко используется для изготовления сантехнического оборудования (вентилей, кранов), осветительных устройств, предметов декора и прочих изделий.

Силумин также обладает высокими литейными характеристиками, сочетает свойства алюминия и кремния – пластичность, гибкость, твердость. Путем модифицирования эти механические характеристики силуминов можно заметно улучшить, благодаря повышению степени дисперсности кристаллов. Еще один сплав с алюминиевой основой – дюралюминий. Наряду с алюминием здесь присутствуют марганец, медь, кремний, магний и другие элементы, относящиеся к разным группам. Технические свойства дюралюминия повышаются посредством термической обработки.

Литий

Литий находится в первой группе периодической таблицы элементов. Он стоит под номером 3, после водорода и гелия, и обладает самой маленькой атомной массой среди всех металлов. Простое вещество – литий, при нормальных условиях имеет серебристо-белый цвет.

Это самый лёгкий щелочной металл с плотностью 0,534 г/см³. Из-за этого он всплывает не только в воде, но и в керосине. Для его хранения обычно используют парафин, газолин, минеральные масла или петролейный эфир. Литий очень мягкий и пластичный, легко режется ножом. Чтобы расплавить этот металл, его нужно нагреть до температуры 180,54 °C. Закипит он только при 1340 °C.

В природе существует только два стабильных изотопа металла: Литий-6 и Литий-7. Кроме них, есть 7 искусственных изотопа и 2 ядерных изомера. Литий является промежуточным продуктом в реакции превращения водорода в гелий, участвуя, таким образом, в процессе образования звёздной энергии.

какой металл самый легкий

Литий (Li)

Вот и дошло дело до элемента, который является самым легким в мире металлом. Плотность лития, расположенного в периодической таблице на месте под цифрой 3, равна всего 0,5 г/см^3, что меньше этого показателя у воды, так что чистый литий не тонет. Атомная масса элемента колеблется от 6,398 до 6,997 а. е. м. в зависимости от изотопа. Открыт в 1817-м, а в металлическом виде получен спустя всего год.

Характеризуется повышенной химической активностью и потому в природе легко образует сложносоставные соединения. Пластичен, хорошо обрабатывается прокаткой и прессом. Цвет — серебристый. При комнатной температуре с кислородом реагирует слабо. Воспламенение происходит при 300 °C.

Литий

Литий, фото: https://ru.m.wikipedia.org/

В природе встречается в породообразующих минералах и в отложениях озер с сильным содержанием солей. Среди разрабатываемых месторождений наиболее известны чилийские, австралийские и аргентинские, хотя встречаются таковые и на территории других стран, в том числе Китая. В России главное скопление пород с содержанием лития — в Мурманской области. В стране с 2021 года работает в формате эксперимента установка по добыче металла из руд с низким содержанием элемента, благодаря которой процедура возможна при незначительных финансовых и трудовых затратах.

Соли лития используются при создании лазерного оборудования и оптики, в качестве окислителей и восстановителей в химпроме, а также в медицине и различных отраслях промышленности, включая текстильную (как отбеливатели), пищевую (как консерванты) и косметическую. Литиевые сплавы применяются для изготовления высокоэффективных проводников, в том числе анодов, необходимых для электролиза.

Элемент применяется также при создании аккумуляторов, в том числе и щелочных, а не только твердотельных. В малых количествах литий потребен человеческому организму, поскольку участвует в обмене веществ, а также влияет на психоэмоциональную возбудимость и иммунную защиту.

Реакции с литием

Учитывая его щелочную природу, можно предположить, что он очень активен. Однако металл является самым спокойным представителем своей группы. При нормальной комнатной температуре литий слабо реагирует с кислородом и многими другими веществами. Свой «бурный нрав» он проявляет после нагревания, тогда он вступает в реакцию с кислотами, различными газами и основаниями.

В отличие от других щелочных металлов с водой он реагирует мягко, образуя гидроксид и водород. С сухим воздухом реакции практически нет. Но если он влажный, то литий медленно реагирует с его газами, образуя нитрид, карбонат и гидроксид.

При определённых температурах самый легкий металл активен с аммиаком, этиловым спиртом, галогенами, водородом, углеродом, кремнием, серой.

самый легкий металл в мире

Металлопрокат

К легким относятся металлы, плотность которых менее 4500 кг/м3. К наиболее широко применяемым легким металлам относятся алюминий, магний и титан.

— серебристо-белый с несколько тусклой, покрытой пленкой окиси поверхностью металл. Его плотность 2700 кг/м3, температура плавления 660°C. Основными свойствами алюминия является легкость, пластичность, высокая электро- и теплопроводность, морозостойкость, коррозионная и химическая стойкость (устойчив против действия органических и азотной кислоты), хорошая свариваемость и обработка прокаткой, ковкой и волочением.

Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. Однако из-за высокой химической активности в свободном состоянии в природе не встречается, а сосредоточен в бокситах, нефелинах, каолинах, алунитах и др. Наиболее ценная руда, содержащая до 50 % окиси алюминия,— бокситы. Полупродукт химической переработки алюминиевых руд — глинозем. Из него посредством электролиза получают металл.

Технический алюминий выпускается в чушках. В зависимости от химической чистоты различают следующие марки алюминия:

§ особой чистоты — А999 (примесей не более 0,001 %);

§ высокой чистоты — А995, А99, А97, А95 (примесей 0,005—0,05%);

§ технической чистоты — А85, А8, А7, А6, А5, АО, AE (примесей 0,15—1,0%).

Алюминий особой чистоты применяется в полупроводниковой и ядерной технике, высокой чистоты — для изготовления электрических конденсаторов, химической аппаратуры, технической чистоты — для изготовления кабельных изделий, проката, посуды, алюминиевого порошка и пудры, а также сплавов.

Как конструкционный материал алюминий в основном используется в виде сплавов. Это объясняется его невысокими механическими свойствами, труднообрабатываемостью резаньем, а также значительной линейной усадкой. Основными компонентами алюминиевых сплавов являются марганец, медь, кремний, магний, цинк, титан, хром и др.

Алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые (для изготовления листов, лент, труб, профилей и др.), литейные (для получения отливок), припои (для пайки алюминиевых сплавов) и подшипниковые.

Деформируемые

алюминиевые сплавы обладают высокой пластичностью, вследствие чего легко поддаются обработке давлением, хорошо свариваются, устойчивы против коррозии. В зависимости от способности упрочняться термической обработкой они подразделяются на сплавы не упрочняемые и упрочняемые термообработкой (закалкой, старением, отжигом).

К сплавам, не упрочняемым термообработкой, относятся технический алюминий (АД0 и АД1), а также сплавы алюминия с магнием (магналии) или марганцем (АМг2, АМг3, АМг5, АМг6, АМц). Они упрочняются только холодным деформированием и применяются для сварных и клепаных деталей конструкций, эксплуатируемых при сравнительно небольших нагрузках и в коррозионно-активных средах. К сплавам, упрочняемым термообработкой, относятся дуралюмины, авиали, высокопрочные, ковочные и жаропрочные.

Дуралюмины — это сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем Они выпускаются марок Д1, Д16п; Д18п, ВД17, Д19, В65 и применяются для изготовления деталей средней и повышенной прочности, подвергающихся переменным нагрузкам (детали самолетов, автомобилей, строительные конструкции и др.).

Авиали — сплавы алюминия с магнием и кремнием Они выпускаются марок AB, АД31, АД33, АД35 и применяются для изготовления деталей средней прочности, а также деталей, подвергающихся гибкой деформации как в холодном, так и в горячем состоянии (лопастей, винтов вертолетов, деталей двигателей, переборок судов, корпусов электромоторов, трубопроводов и др.).

Высокопрочные — это сплавы, состоящие из алюминия, цинка, магния, меди, марганца и хрома. Они выпускаются марок В92, В93, В94, В95, В96, ВАД23. Их недостаток — пониженная коррозионная стойкость.

Ковочные сплавы отличаются высокой пластичностью при температурах 380—450°C и поэтому применяются для изготовления штамповок и поковок сложной формы, средней и повышенной прочности, невысокой коррозионной стойкости. К ним относятся сплавы марок АК6, АК8.

Жаропрочные сплавы применяются для изготовления деталей, работающих при температуре до 300°C (головки блока цилиндров, поршни, детали компрессоров и турбореактивных двигателей, обшивка сверхзвуковых самолетов и др.). К ним относятся сплавы марок АК2, АК4, АК4-1, Д20 и Д21.

алюминиевые сплавы обладают высокой жидкотекучестью, небольшой усадкой, хорошими механическими свойствами и сопротивляемостью коррозии, что достигается введением в их состав большего, по сравнению с деформируемыми сплавами, количества легирующих элементов.

В зависимости от основных компонентов литейные алюминиевые сплавы выпускаются пяти групп, в том числе сплавы на основе алюминия и магния (АЛ8, АЛ13, АЛ22, АЛ23, АЛ27, АЛ29), алюминия и кремния (АЛ2, АЛ4, АЛ4В, АЛ7, АЛ78, АЛ9, АЛ9В), алюминия и меди (АЛ7, АЛ7В, АЛ 19), алюминия, кремния и меди (АЛ3, АЛ5, АЛ6, АЛ10В, АЛ4М, АЛ32 и др.) и многокомпонентные (АЛ1, АЛ 16В, АЛ17В, АЛ18В, АЛ20, АЛ21, АЛ24, АЛ25, АЛ26, АЛ30).

Наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами являются силумины (сплавы на основе алюминия и кремния).

Для улучшения характеристик литейных алюминиевых сплавов производят их рафинирование (обработку смесью хлористых и фтористых солей калия и натрия или нейтральными газами (азотом, хлором, аргоном) с целью снижения содержания газов и неметаллических примесей) или модифицирование (обработку смесью фтористых и хлористых солей натрия с целью улучшения структуры силуминов и повышения их механических и литейных свойств).

Подшипниковые

алюминиевые сплавы выпускаются марок А03—1, А09—2, А020—1 и др.

В маркировке алюминиевых сплавов буквами обозначаются компоненты (А — алюминий, К — кремний, Мц — марганец, Mг — магний), назначение (Д — деформируемые, Л — литейные) или свойства (В — высокопрочный, M — мягкий отожженный, Π — полунагартованный, H — нагартованный). Буквой Д обозначаются также дуралюмины. Цифры, следующие за буквами маркировки, обозначают или порядковый номер сплава, или процентное содержание соответствующего элемента. У высокопрочных сплавов на первом месте цифровой маркировки проставляется цифра 9.

Магний — серебристо-белый, покрытый окисной пленкой, металл плотностью 1740 кг/м3, температурой плавления 651°C. Основными свойствами магния являются малая плотность (один из самых легких металлов), хорошая обрабатываемость резаньем, стойкость к действию керосина, бензина и минеральных масел, однако он не стоек в водных растворах солей, кроме фтористых, и растворяется во многих кислотах. Магний немагнитен, имеет невысокие литейные и упругие свойства, корродирует во влажном воздухе. Порошкообразный магний или магниевая лента легко загорается от спички и горит белым пламенем.

В природе магний встречается в виде карбонатов, силикатов, хлоридов и сульфатов. Для его получения используют магнезит, доломит, карналлит, бишофит и отходы некоторых производств.

Магний выпускается марок Мг96 (не менее 99,96 % Mg), Мг95 (не менее 99,95% Mg) и Мг90 (не менее 99,90 % Mg) в виде чушек массой до 8 кг. Он примениется в качестве компонента сверхлегких и жаропрочных сплавов, высокопрочного чугуна, в химической промышленности и пиротехнике.

Магниевые сплавы

представляют собой соединения магния с алюминием, цинком, марганцем и другими металлами. Они выпускаются
литейные
(МЛ2, МЛ15, МЛ19) и
деформируемые
(MAl, МА2, МА8 и др.). Цифра в маркировке обозначает порядковый номер, зависящий от химического состава.

Титан — металл серебристого цвета с голубоватым отливом плотностью 4505 кг/м3, температурой плавления 1668°C. Он отличается высокими прочностными свойствами (при температурах до 400°C), коррозионной устойчивостью, в том числе и во многих агрессивных средах, малой тепло- и электропроводностью, немагнитен. Механические свойства титана снижаются при нагреве до температур свыше 400°C, а при температуре 540°C он становится хрупким.

Исходным сырьем для производства титана является ильменит, рутил, сфен или титанит, перовскит и др.

Технический титан

выпускается марок BT1-00 (99,53% Ti), BT1-0 (99,48% Ti) i BT1-1 (99,44% Ti). Чем меньше примесей, тем ниже прочность, но выше пластичность Технический титан хорошо обрабатывается давлением, сваривается (в среде аргона), однако его обработка резаньем затруднена.

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости титан легируют алюминием, молибденом, ванадием, марганцем, хромом, оловом, ниобием и др. Получаемые сплавы по прочности подразделяются на повышенной пластичности, невысокой

и
средней прочности
и
высокопрочные, а
по назначению — на
литейные
(BT1Л, ВТ5Л, ВТ6Л и др.) и
деформируемые
(от 4—0, ВТ5—1, ВТ8, ВТ9, ВТ22 и др.) Цифры в маркировке показывают среднее процентное содержание компонентов сплава.

Титановые сплавы

применяются в химическом машиностроении (колонны, башни, адсорберы, фильтры, насосы, теплообменники, работающие в среде хлора и его растворов, в азотной кислоте), самолетостроении (обшивка самолетов, детали двигателя), ракетной технике, судостроении, тяжелом и энергетическом машиностроении, для изготовления бытовых приборов и др.

Сплавы лития

Свойства лития повышают отдельные качества металлов, из-за чего его часто используют в сплавах. Полезной является его реакция с окислами, водородом, сульфидами. При нагревании он образует с ними нерастворимые соединения, которые легко извлечь из расплавленных металлов, очистив их от этих веществ.

Для придания сплаву стойкости к коррозии и пластичности его смешивают с магнием и алюминием. Медь в сплаве с ним становится более плотной и менее пористой, лучше проводит электричество. Самый легкий металл повышает твёрдость и пластичность свинца. При этом он повышает температуру плавления многих веществ.

Благодаря литию металл становится прочным и устойчивым к разрушениям. При этом он не утяжеляет их. Именно поэтому сплавы на его основе применяются в космической инженерии и авиации. Главным образом используются смеси с кадмием, медью, скандием и магнием.

Группа легких цветных металлов

К наиболее распространенным способам классификации цветмета по его физико-химическим свойствам относится распределение на семь групп, среди которых выделяются так называемые тяжелые и легкие цветные металлы. Данное условное определение основано на показателе плотности материала. В основной список входят алюминий, магний, титан, литий, олово, бериллий. К этой же группе относятся кадмий, таллий, галлий, висмут, индий и другие элементы. Производство легких сплавов является крайне энергозатратным, поэтому предприятия, специализирующиеся на этой области металлургии, размещаются непосредственно вблизи источников дешевой энергии.

Нахождение в природе и значение

Самый легкий металл имеет около 30 собственных минералов, но только 5 из них используются в промышленности: пенталит, амблигонит, лепидолит, циннвальдит и сподумен. Кроме того, находится он в солёных озёрах. Всего в земной коре содержится 0,005 % этого металла.

самым легким металлом является

Большие промышленные запасы лития находятся на всех континентах. Его добывают в Бразилии, Австралии, ЮАР, Канаде, США и других странах. После чего применяют его в электронике, металлургии, лазерных материалах, ядерной энергетике и даже медицине.

Большое содержание лития есть в гумусах, что говорит о его участии в круговороте природных веществ. Металл присутствует в организме животных, а также во многих растениях. Литием богаты персики, грибы, редис, картофель, морковь.

В нашем организме он содержится в печени, крови, лёгких, костях и других органов. Недостаток лития приводит к нарушениям в работе нервной системы и мозга. Он повышает устойчивость организма к болезням, активизирует деятельность ферментов. С помощью него борются с болезнью Альцгеймера, психическими расстройствами, склерозом, а также различными зависимостями.

Металлы

Впервые человек обнаружил металлы, которые находятся близко к земной поверхности. Сначала это были медь, золото и серебро, позже к ним присоединились олово, железо, бронза и свинец. С развитием человечества список постепенно расширялся. В настоящее время открыто около 94 металлов.

самый легкий металл

Они представляют собой простые элементы, которые обладаю высокой электропроводностью и теплообменом, пластичностью, поддаются ковке, имеют характерный металлический блеск. В природе они часто встречаются в виде различных соединений и руд.

По своим качествам металлы разделяют на черные, цветные и драгоценные. Для использования их отделяют от руды, проводят чистку, легирование и другие виды обработки. Металлы являются частью живых организмов, присутствуют в морской воде.

В нашем теле они находятся в небольшом количестве, выполняя важные для жизни функции. В печени присутствует медь, кальций — в скелете и зубах, натрий – в цитоплазме клеток, железо является частью крови, а в мышцах находится магний.

Токсичность

Несмотря на важную биологическую роль лития в нашем организме, он может быть опасным. Самый легкий металл достаточно токсичен и способен вызывать отравления. При горении он провоцирует раздражение и отёки слизистых оболочек. Если на них попадет кусочек целого металла, произойдёт то же самое.

ЛИТИЙ — в космосе, на земле, под водой

Литий нельзя брать в руки без перчаток. Взаимодействуя с влагой в воздухе или влагой на коже, он легко вызывает ожог. С расплавленным металлом нужно быть ещё осторожнее, так как его активность повышается в разы. При работе с ним нужно помнить, что это щелочь. Уменьшить его действие на кожу можно обычным уксусом.

В организме литий повышает устойчивость иммунной системы и улучшает работу нервной системы. Но его переизбыток сопровождается головокружением, сонливостью, потерей аппетита. Отравление металлом приводит к снижению либидо, слабости в мышцах, набору веса. При этом может ухудшиться зрение, память и наступить кома. Работать с литием нужно всегда в перчатках, защитном костюме и очках.

Применение

Литий и его соединения используют:

  1. В производстве аккумуляторов и батарей.
  2. В качестве лигатуры в сплавах.
  3. В ядерной энергетике, радиоэлектронике.
  4. В медицине (соединения лития используют в лечении подагры, как психотропные, антидепрессанты).
  5. В пиротехнике (LiNO3 даст фейерверку красный цвет).

Рекомендуем: ОСМИЙ — тяжелее нет металла

Познавательно: добавление LiOH к электролиту в аккумуляторах на 20% увеличивает их емкость, и в 2-3 раза срок службы.

Мировое применение легкого металла распределяется так:

  • 56% производство батарей и аккумуляторов;
  • 23% керамика и стекло;
  • 6% консистентные смазки;
  • 2% воздухоочистка;
  • 13% прочие.

Интересно: очистка воздуха на подлодках и в космических кораблях происходит с помощью соединений лития (LiBr, LiCl, LiOH).

Общие свойства металлов

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

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Общие свойства металлов

Среди металлов традиционно выделяют несколько групп. Входящие в их состав представители характеризуются отличной от других металлов химической активностью. Такими группами являются:

  • благородные металлы (серебро, золото, платина);
  • щелочные металлы (металлы, образованные элементами IА группы периодической системы);
  • щелочноземельныеметаллы (кальций, стронций, барий, радий).

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

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

  • 6 элементов в группе щелочных металлов,
  • 6 в группе щёлочноземельных металлов,
  • 38 в группе переходных металлов,
  • 11 в группе лёгких металлов,
  • 7 в группе полуметаллов,
  • 14 в группе лантаноиды + лантан,
  • 14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний, вне определённых групп бериллий и магний.

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

Положение металлов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева

Если в периодической системе элементов Д. И. Менделеева (см. первый форзац книги) провести диагональ от бериллия к астату, то справа вверх от диагонали будут находиться элементы-неметаллы (исключая элементы побочных подгрупп), а слева внизу — элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп). Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.), обладают двойственным характером.

Руководствуясь делением элементов на семейства (§ 2.8), можно сказать, что к элементам-металлам относятся s-элементы I и II групп, все d— и f-элементы, а также p-элементы главных подгрупп: III (кроме бора), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb, Bi) и VI (Po). Как видно, наиболее типичные элементы-металлы расположены в начале периодов (начиная со второго).

Таким образом, из 107 элементов 85 являются металлами. В этой книге более подробно рассматриваются металлы главных подгрупп — Na, К, Са, Аl — и побочных подгрупп — Cr, Fe. Даются также общие характеристики подгрупп, в которые входят эти элементы.

Порядок заполнения электронами уровней и подуровней атомов элементов малых и больших периодов см. в § 2.7. Этот параграф следует еще раз внимательно прочитать, обратив особое внимание на строение электронных оболочек атомов элементов-металлов.

Физическое свойства металлов

Механическое воздействие на кристалл с ковалентной связью вызывает смещение отдельных слоев атомов, в результате связи разрываются и кристалл разрушается (рис. 12.1, а). Такое же воздействие на кристалл с металлической связью также вызывает смещение слоев атомов, однако благодаря перемещению электронов по всему кристаллу разрыв связей не происходит (рис. 12.1, б). Для металлов характерна высокая пластичность. Она уменьшается в ряду Au, Ag, Сu, Sn, Pb, Zn, Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной не более 0,003 мм, которые используются для позолоты различных предметов.

Общие свойства металлов

Рис. 12.1. Смещение слоев в кристаллах с решетками: а — атомной; б — металлической

Для всех металлов характерен металлический блеск, обычно серый цвет и непрозрачность, что связано с наличием свободных электронов.

Тот факт, что металлы обладают хорошей электрической проводимостью, объясняется присутствием в них свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов приобретают направленное движение от отрицательного полюса к положительному.

С повышением температуры усиливаются колебания атомов (ионов), что затрудняет направленное движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электрической проводимости. При низких же температурах колебательное движение, наоборот, сильно уменьшается и электрическая проводимость резко возрастает. Наибольшей электрической проводимостью обладают серебро и медь. За ними следуют золото, алюминий, железо. Наряду с медными изготовляются и алюминиевые электрические провода.

Кстати отметим, что у неметаллов, обладающих проводимостью, с повышением температуры электрическая проводимость возрастает, что обусловлено ростом числа свободных электронов за счет разрыва ковалентных связей. При низких же температурах неметаллы ток не проводят из-за отсутствия свободных электронов. В этом главное различие между физическими свойствами металлов и неметаллов.

В большинстве случаев при обычных условиях теплопроводность металлов изменяется в такой же последовательности, как их электрическая проводимость. Теплопроводность обусловливается высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Наибольшая теплопроводность — у серебра и меди, наименьшая — у висмута и ртути.

Различна плотность металлов. Она тем меньше, чем меньше атомная масса элемента-металла и чем больше радиус его атома. Самый легкий из металлов — литий (плотность 0,53 г/см 3 ), самый тяжелый — осмий (плотность 22,6 г/см 3 ). Как уже отмечалось, металлы с плотностью меньше 5 г/см 3 называются легкими, остальные — тяжелыми.

Разнообразны температуры плавления и кипения металлов. Самый легкоплавкий металл — ртуть, ее температура плавления — 38,9°С, цезий и галлий плавятся соответственно при 29 и 29,8°С. Вольфрам — самый тугоплавкий металл, температура его плавления 3390°С. Он применяется для изготовления нитей электроламп. Металлы, плавящиеся при температуре выше 1000°С, называют тугоплавкими, ниже — легкоплавкими.

Общие свойства металлов

Рис. 12.2. Кривые температур плавленая и кипения металлов VI периода

Сильное различие в температурах плавления и кипения следует объяснить различием прочности химической связи между атомами в металлах. Исследования показали, что в чистом виде металлическая связь характерна лишь для щелочных и щелочноземельных металлов. Однако у других металлов, и особенно переходных, часть валентных электронов локализована, т. е. осуществляет ковалентные связи между соседними атомами. А поскольку ковалентная связь прочнее металлической, то у переходных металлов температуры плавления и кипения, как это видно из рис. 12.2, намного выше, чем у щелочных и щелочноземельных.

Металлы отличаются по твердости. Самый твердый металл — хром (режет стекло), а самые мягкие — калий, рубидий и цезии. Они легко режутся ножом.

Металлы имеют кристаллическое строение. Большинство из них кристаллизуется в кубической решетке (см. рис. 3.18).

Химические свойства металлов

Атомы металлов сравнительно легко отдают валентные электроны и переходят в положительно заряженные ноны. Поэтому металлы являются восстановителями. В этом, собственно, и состоит их главное и наиболее общее химическое свойство.

Очевидно, металлы как восстановители будут вступать в реакции с различными окислителями, среди которых могут быть простые вещества, кислоты, соли менее активных металлов и некоторые другие соединения. Соединения металлов с галогенами называются галогенидами, с серой — сульфидами, с азотом — нитридами, с фосфором — фосфидами, с углеродом — карбидами, с кремнием — силицидами, с бором — боридами, с водородом — гидридами и т. д. Многие из этих соединений нашли важное применение в новой технике. Например, бориды металлов используются в радиоэлектронике, а также в ядерной технике в качестве материалов для регулирования нейтронного излучения и защиты от него.

Взаимодействие металлов с кислотами есть окислительно-восстановительный процесс. Окислителем является ион водорода, который принимает электрон от металла:

Общие свойства металлов

Взаимодействие металлов с водными растворами солей менее активных металлов можно иллюстрировать примером:

Общие свойства металлов

В этом случае происходит отрыв электронов от атомов более активного металла (Ni) и присоединение их ионами менее активного (Сu 2+ ).

Активные металлы взаимодействуют с водой, которая выступает в роли окислителя. Например:

Общие свойства металлов

Металлы, гидроксиды которых амфотерны, как правило, взаимодействуют с растворами и кислот, и щелочей. Например:

Общие свойства металлов

Таким образом, отношение металлов к неметаллам, кислотам, растворам солей менее активных металлов, к воде и щелочам подтверждает их главное химическое свойство — восстановительную способность.

Металлы могут образовывать химические соединения между собой. Они имеют общее название — интерметаллические соединения или интерметаллиды. Примером могут служить соединения некоторых металлов с сурьмой: Na2Sb, Ca3Sb2, NiSb, Ni4Sb, FeSbx (x= 0,72—0,92). В них чаще всего не соблюдаются степени окисления, характерные в соединениях с неметаллами. Обычно это бертоллиды.

Химическая связь в интерметаллидах преимущественно металлическая. По внешнему виду они похожи на металлы. Твердость интерметаллидов, как правило, выше, а пластичность намного ниже, чем у образующих их металлов. Многие интерметаллиды нашли практическое применение. Например, сурьма-алюминий AlSb, сурьма-индий InSb и другие широко используются как полупроводники.

Металлы и сплавы в технике

Сплавами называются системы, состоящие из двух или более металлов, а также металлов и неметаллов. Свойства сплавов самые разнообразные и отличаются от исходных компонентов. Так, например, сплав из 40% кадмия (т. пл. 321°С) и 60% висмута (т. пл. 271°С) плавится при температуре 144°С. Сплав золота с серебром характеризуется большой твердостью, в то время как сами эти металлы сравнительно мягкие.

Таблица 12.1. Ряд стандартных электродных потенциалов металлов

Общие свойства металлов

Химическая связь в сплавах металлическая. Поэтому они обладают металлическим блеском, электрической проводимостью и другими свойствами металлов.

Сплавы получают смешиванием металлов в расплавленном состоянии, они затвердевают при последующем охлаждении. При этом возможны следующие типичные случаи.

1. Расплавленные металлы смешиваются между собой в любых соотношениях, неограниченно растворяясь друг в друге. Сюда относятся металлы, кристаллизующиеся в однотипных решетках и имеющие близкие по размерам атомы, например Ag—Сu, Сu—Ni, Ag—Аu и др. При охлаждении таких расплавов получаются твердые растворы. Кристаллы последних содержат атомы обоих металлов, чем обусловливается их полная однородность. По сравнению с чистыми металлами твердые растворы характеризуются более высокой прочностью, твердостью и химической стойкостью; они пластичны и хорошо проводят электрический ток.

2. Расплавленные металлы смешиваются между собой в любых отношениях, однако при охлаждении твердый раствор не образуется. При затвердевании таких сплавов получается масса, состоящая из мельчайших кристалликов каждого из металлов. Это характерно для сплавов Pb—Sn, Bi—Cd, Ag—Pb и др.

3. Расплавленные металлы при смешивании взаимодействуют друг с другом, образуя химическое соединение — интерметаллиды. Например, соединения образуют медь и цинк (CuZn, CuZn3, Cu3Zn2), кальций и сурьма (Ca3Sb2), натрий и свинец (Na2Pb, Na2Pb5, Na4Pb) и др. Некоторые сплавы рассматриваются как смеси исходных металлов с продуктами их взаимодействия — интерметаллидами.

В настоящее время некоторые сплавы готовят методом порошковой металлургии. Берется смесь металлов в виде порошков, прессуется под большим давлением и спекается при высокой температуре в восстановительной среде. Таким путем получают сверхтвердые сплавы.

Большой вклад в изучение сплавов внес Н. С. Курнаков (1860— 1941). Он разработал новый метод исследования сплавов — так называемый физико-химический анализ. С помощью этого метода установлены зависимости между составом и свойствами многих сплавов, открылась возможность получать сплавы с заранее заданными свойствами: кислотоупорные, жаропрочные, сверхтвердые и др.

Огромное значение имеют сплавы на основе алюминия и железа. В состав некоторых сплавов входят неметаллы, например углерод, кремний, бор и др.

Ряд стандартных электродных потенциалов

В средней школе вы изучаете электрохимический ряд напряжений металлов. Более точное название его — ряд стандартных электродных потенциалов металлов. Для некоторых металлов он приведен в табл. 12.1. Как же составляется такой ряд? Почему, например, натрий стоит в нем после кальция? Как этим рядом пользоваться?

Ответ на первый вопрос можно дать на основе известных вам сведений. При погружении любого металла в раствор электролита на границе раздела металл /раствор возникает разность потенциалов, называемая электродным потенциалом или потенциалом электрода. Потенциал каждого электрода зависит от природы металла, концентрации его ионов в растворе и температуры.

Общие свойства металлов

Рис. 12.3. Стандартный водородный электрод

Непосредственно измерить потенциал отдельного электрода не представляется возможным. Поэтому электродные потенциалы измеряют относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого условно принимают за нуль при всех значениях температуры. Водородный электрод состоит из платиновой пластинки, покрытой платиновой чернью (электролитически осажденной платиной), которая погружена в раствор серной кислоты с концентрацией ионов водорода, равной 1 моль/л, и омывается струей газообразного водорода йод давлением в 101,325 кПа при 25°С (рис. 12.3).

Молекулярный водород, проходя через раствор, растворяется и подходит к поверхности платины. На поверхности платины происходит распад молекул водорода на атомы и их адсорбция (закрепление на поверхности). Адсорбированные атомы водорода Надс ионизируются:

Общие свойства металлов

а ионы водорода, принимая электроны, переходят в адсорбированное состояние:

Общие свойства металлов

Более полно равновесие в водородном электроде выражается схемой

Общие свойства металлов

Среднюю часть этого равновесия обычно опускают, хотя следует иметь в виду, какую большую роль в установлении такого равновесного состояния играет платина.

Если теперь пластинку любого металла, погруженную в раствор его соли с концентрацией ионов металла 1 моль/л, соединять со стандартным водородным электродом, как показано на рис. 12.4, то получится гальванический элемент (электрохимическая цепь), электродвижущую силу (сокращенно ЭДС) которого легко измерить. Эта ЭДС и называется стандартным электродным потенциалом данного электрода (обычно обозначается E°). Таким образом,

электродным потенциалом называют ЭДС гальванического элемента (электрохимической цепи), которая составлена из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода.

Общие свойства металлов

Рис. 12.4. Гальваническая цепь для измерения стандартного электродного потенциала металла: 1 — определяемый электрод; 2 — потенциометр; 3 — стандартный водородный электрод; 4 — раствор хлорида калия

Такая цепь изображена на рис. 12.4. Электродный потенциал называют также окислительно-восстановительным потенциалом.

При обозначении электродных потенциалов E и стандартных электродных потенциалов E° принято у знаков ставить индекс, соответствующий системе, к которой относится данный потенциал. Так, стандартный электродный потенциал системы Общие свойства металловобозначают Общие свойства металловсистемы Общие свойства металлова системы Общие свойства металловпишут Общие свойства металлов

Располагая металлы в порядке возрастания алгебраической величины их стандартных электродных потенциалов, получают ряд, представленный в табл. 12.1. В него могут быть включены и другие окислительно-восстановительные системы (в том числе неметаллические) в соответствии со значениями их E°, например Общие свойства металлови т. д. Ряд, представленный в табл. 12.1, можно рассматривать лишь как фрагмент из ряда стандартных электродных потенциалов окислительно-восстановительных систем в водных растворах при 25°, составленный из важнейших металлов. Исторически этому ряду предшествовал «вытеснительный ряд» Н. Н. Бекетова.

Большинство стандартных электродных потенциалов можно определить экспериментально. Однако для щелочных и щелочноземельных металлов значения Е° рассчитывают только теоретически, так как эти металлы взаимодействуют с водой.

Ряд стандартных электродных потенциалов характеризует химические свойства металлов. Его применяют для выяснения, в какой последовательности восстанавливаются ионы при электролизе (§ 7.7), а также при описании других свойств металлов (§ 10.9 и 12.5).

Чем меньше алгебраическая величина потенциала, тем выше восстановительная способность этого металла и тем ниже окислительная способность его ионов.

Как следует из этого ряда, металлический литий — самый сильный восстановитель, а золото — самый слабый. И, наоборот, ион золота Аu 3+ — самый сильный окислитель, а ион лития Li + — самый слабый (в табл. 12.1 возрастание этих свойств указано стрелками).

Каждый металл в ряду стандартных электродных потенциалов обладает способностью вытеснять все следующие за ним металлы из растворов их солей. Однако это не означает, что вытеснение будет обязательно происходить во всех случаях. Так, например, алюминий вытесняет медь из раствора хлорида меди (II) СuСl2, но практически не вытесняет ее из раствора сульфата меди (II) CuSO4. Это объясняется тем, что хлорид-ионы Сl — намного быстрее разрушают защитную поверхностную пленку на алюминии по сравнению с сульфат-ионами Общие свойства металлов

Очень часто на основе ряда стандартных электродных потенциалов пишут уравнения реакций вытеснения металлов из растворов их солей более активными щелочными и щелочноземельными металлами и, естественно, ошибаются. В этом случае вытеснения металлов не происходит, так как щелочные и щелочноземельные металлы сами реагируют с водой.

Все металлы, имеющие отрицательные значения стандартных электродных потенциалов, т. е. стоящие в ряду до водорода, вытесняют водород из разбавленных кислот (типа НСl или H2SO4) и при этом растворяются в них. Однако свинец в разбавленных растворах серной кислоты практически не растворяется. Происходит это потому, что на поверхности свинца сразу образуется защитный слой из малорастворимой соли сульфата свинца PbSO4, который нарушает контакт раствора с металлом. Металлы, стоящие в ряду после водорода, не вытесняют его из кислот.

Из приведенных примеров можно сделать вывод, что рядом стандартных электродных потенциалов следует пользоваться с учетом особенностей рассматриваемых процессов. Самое же главное — это надо иметь в виду, что ряд стандартных электродных потенциалов применим только к водным растворам и характеризует химическую активность металлов лишь в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водной среде.

Натрий в ряду стандартных электродных потенциалов расположен после кальция Са: у него больше алгебраическая величина стандартного электродного потенциала.

ЭДС любого гальванического элемента можно вычислить по разности стандартных электродных потенциалов E°. При этом следует иметь в виду, что ЭДС—всегда положительная величина. Поэтому из потенциала электрода, имеющего большую алгебраическую величину, надо вычитать потенциал электрода, алгебраическая величина которого меньше. Например, ЭДС медно-цинкового элемента в стандартных условиях составит 0,34 — (—0,76) = 1,1 В.

Основные способы получения металлов

Металлы встречаются в природе как в свободном состоянии (самородные металлы), так и, главным образом, в виде химических соединений.

В виде самородных металлов находятся наименее активные металлы. Типичными их представителями являются золото и платина. Серебро, медь, ртуть, олово могут находиться в природе как в самородном состоянии, так и в виде соединений, все остальные металлы (стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов до олова) — только в виде соединений с другими элементами.

Минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами. Важнейшими рудами металлов являются их оксиды и соли (сульфиды, карбонаты и др.). Если руды содержат соединения двух или нескольких металлов, то они называются полиметаллическими (например, медно-цинковые, свинцово-серебряные и др.).

Получение металлов из руд — задача металлургии.

Металлургия — это наука о промышленных способах получения металлов из природного сырья. Металлургией также называют металлургическую промышленность.

Современная металлургия получает более 75 металлов и многочисленные сплавы на их основе. В зависимости от способов получения металлов различают пиро-, гидро- и электрометаллургию.

Пирометаллургия занимает ведущее место в металлургии. Она охватывает способы получения металлов из руд с помощью реакций восстановления, проводимых при высоких температурах. В качестве восстановителей применяют уголь, активные металлы, оксид углерода (II), водород, метан. Так, например, уголь и оксид углерода (II) восстанавливают медь из красной медной руды (куприта) Cu2O:

Общие свойства металлов

Аналогичным примером служит получение чугуна и стали из железных руд (см. § 14.9).

В тех случаях, когда руда является сульфидом металла, ее предварительно переводят в оксид путем окислительного обжига (обжиг с доступом воздуха). Например:

Общие свойства металлов

Затем оксид металла восстанавливают углем:

Общие свойства металлов

Восстановление углем (коксом) проводят обычно тогда, когда получаемые металлы совсем не образуют карбидов или образуют непрочные карбиды (соединения с углеродом); таковы железо и многие цветные металлы — медь, цинк, кадмий, германий, олово, свинец и др.

Восстановление металлов из их соединений другими металлами, химически более активными, называется металлотермией. Эти процессы протекают также при высоких температурах. В качестве восстановителей применяют алюминий, магний, кальций, натрий, а также кремний. Если восстановителем является алюминий, то процесс называется алюминотермией, если магний — магнийтермией. Например:

Общие свойства металлов

Металлотермией обычно получают те металлы (и их сплавы), которые при восстановлении оксидов углем образуют карбиды. Это — марганец, хром, титан, молибден, вольфрам и др.

Иногда металлы восстанавливают из оксидов водородом (водородотермия). Например:

Общие свойства металлов

При этом получаются металлы большой чистоты.

Гидрометаллургия охватывает способы получения металлов из растворов их солей. При этом металл, входящий в состав руды, сначала переводят в раствор с помощью подходящих реагентов, а затем извлекают из этого раствора. Так, например, при обработке разбавленной серной кислотой медной руды, содержащей оксид меди (II) СuО, медь переходит в раствор в виде сульфата:

Общие свойства металлов

Затем медь извлекают из раствора либо электролизом, либо вытеснением с помощью порошка железа:

Общие свойства металлов

В настоящее время гидрометаллургическим методом получают до 25% всей добываемой меди. Он имеет большое будущее, так как позволяет получать металлы, не извлекая руду на поверхность.

Этим же методом добывают золото, серебро, цинк, кадмий, молибден, уран и др. Руду, содержащую самородное золото, после измельчения обрабатывают раствором цианида калия KCN. Все золото переходит в раствор. Из раствора его извлекают электролизом или вытеснением металлическим цинком.

Электрометаллургия охватывает способы получения металлов с помощью электролиза. Этим способом получают главным образом легкие металлы — алюминий (см. § 13.11), натрий (см. § 13.2) и др.— из их расплавленных оксидов или хлоридов.

Электролиз используют также для очистки некоторых металлов. Из очищаемого металла изготавливают анод. При электролизе анод растворяется, ионы металла переходят в раствор, а на катоде они осаждаются. Так получаются электролитически чистые металлы: медь, серебро, железо, никель, свинец и многие другие.

Современной полупроводниковой и атомной технике необходимы металлы весьма высокой чистоты (содержание примесей порядка 10-8% и менее). Важнейшими методами глубокой очистки металлов являются зонная плавка, разложение летучих соединений металлов на нагретой поверхности, переплавка металлов в вакууме и др.

Итак, в основе всех способов получения металлов из их соединений лежат окислительно-восстановительные процессы.

Коррозия металлов

Металлы подвергаются коррозии. Под коррозией понимают разрушение металла под воздействием окружающей среды. Это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс. По механизму протекания разрушения различают два типа коррозии: химическую и электрохимическую.

Химической коррозией называется разрушение металла окислением его в окружающей среде без возникновения электрического тока в системе.

В этом случае происходит взаимодействие металла с составными частями среды — с газами и неэлектролитами.

Большой вред приносит разновидность химической коррозии — так называемая газовая коррозия, т. е. соединение металлов с кислородом воздуха. Скорость окисления многих металлов сильно возрастает при повышении температуры. Так, на железе уже при 250—300°С появляется видимая пленка оксидов. При 600°С и выше поверхность металла покрывается слоем окалины, состоящей из оксидов железа различной степени окисления: FeO, Fe3O4, Fe2O3. Окалина не защищает железо от дальнейшего окисления, так как содержит трещины и поры, которые облегчают доступ кислорода к металлу. Поэтому при нагревании железа свыше 800°С скорость окисления его очень быстро растет.

Примером химической коррозии в неэлектролитах может служить разрушение цилиндров двигателей внутреннего сгорания. В топливе содержатся примеси — сера и ее соединения, которые при сгорании превращаются в оксиды серы (IV) и (VI) — коррозионно-активные вещества. Они разрушают детали реактивных двигателей — сопла и др.

Наибольший вред приносит электрохимическая коррозия.

Электрохимической коррозией называется разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока.

В этом случае наряду с химическими процессами (отдача электронов) протекают и электрические (перенос электронов от одного участка к другому).

В качестве примера электрохимической коррозии можно привести коррозию железа в контакте с медью в растворе электролита — соляной кислоты (т. е. при высокой концентрации ионов водорода Н + ). Пои таком контакте возникает гальванический элемент (см. §7.1 и рис. 12.5).

Как показано на рис. 12.5, более активный металл — железо (анод) окисляется, посылая электроны атомам меди, и переходит в раствор в виде ионов Fe 2+ , образуя с хлорид-ионами среды хлорид железа (II) FeCl2.

Общие свойства металлов

Рис. 12.5. Схема действия гальванической

Ионы же водорода движутся к меди (катоду), где, принимая электроны, разряжаются. В ионной форме эти реакции могут быть выражены суммарным уравнением:

Общие свойства металлов

Общие свойства металлов

На катодах вместо разряда ионов водорода (или молекул воды) может протекать процесс восстановления кислорода, растворенного в электролите:

Общие свойства металлов

т. е. связывание электронов на поверхности катода осуществляется молекулами кислорода. Это так называемая кислородная деполяризация катода. Какой процесс будет протекать, зависит от условий: в кислой среде выделяется водород (происходит водородная деполяризация катода: Общие свойства металлов), в нейтральной и щелочной средах (при коррозии стали, железа) происходит кислородная деполяризация катода и водород не выделяется. В этом случае образовавшиеся гидроксид-ионы ОН — соединяются с перешедшими в раствор ионами Fe 2+ :

Общие свойства металлов

Гидроксид железа (II) в присутствии воды и кислорода воздуха переходит в гидроксид железа (III):

Общие свойства металлов

Гидроксид железа (III) можно представить как Общие свойства металловБурая ржавчина имеет неопределенный состав Общие свойства металлов

Электрохимическую коррозию вызывают главным образом примеси других металлов и неметаллических веществ или неоднородность поверхности. Согласно теории электрохимической коррозии в этих случаях при соприкосновении металла с электролитом (электролитом может быть влага, адсорбируемая из воздуха) на его поверхности возникают гальванические микроэлементы. При этом металл с более отрицательным потенциалом разрушается — ионы его переходят в раствор, а электроны переходят к менее активному металлу, на котором происходит восстановление ионов водорода (водородная деполяризация) или восстановление растворенного в воде кислорода (кислородная деполяризация).

Таким образом, при электрохимической коррозии (как в случае контакта разнородных металлов, так и случае образования микрогальванических элементов на поверхности одного металла) поток электронов направлен от более активного металла к менее активному (проводнику), и более активный металл корродирует. Скорость коррозии тем больше, чем дальше расположены друг от друга в ряду стандартных электродных потенциалов те металлы, из которых образовался гальванический элемент (гальваническая пара).

На скорость коррозии влияет и характер раствора электролита. Чем выше его кислотность (т. е. меньше рН), а также чем больше содержание в нем окислителей, тем быстрее протекает коррозия. Значительно возрастает коррозия с ростом температуры.

Некоторые металлы при соприкосновении с кислородом воздуха или в агрессивной среде переходят в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия. Например, концентрированная азотная кислота легко делает пассивным железо, и оно практически не реагирует с концентрированной азотной кислотой. В таких случаях на поверхности металла образуется плотная защитная оксидная пленка, которая препятствует контакту металла со средой.

Защитная пленка всегда имеется на поверхности алюминия (см. § 13.11). Подобные пленки в сухом воздухе образуются также на Be, Сr, Zn, Та, Ni, Сu и других металлах. Кислород является наиболее распространенным пассиватором.

Пассивированием объясняется коррозионная стойкость нержавеющих сталей и сплавов.

Защита от коррозии

Коррозия металлов протекает непрерывно и причиняет огромные убытки. Подсчитано, что прямые потери железа от коррозии составляют около 10% его ежегодной выплавки. В результате коррозии металлические изделия теряют свои ценные технические свойства. Поэтому имеют очень большое значение методы защиты металлов и сплавов от коррозии. Они весьма разнообразны. Назовем некоторые из них.

Защитные поверхностные покрытия металлов. Они бывают металлические (покрытие цинком, оловом, свинцом, никелем, хромом и другими металлами) и неметаллические (покрытие лаком, краской, эмалью н другими веществами). Эти покрытия изолируют металл от внешней среды. Так, кровельное железо покрывают цинком: из оцинкованного железа изготовляют многие изделия бытового и промышленного значения. Слой цинка предохраняет железо от коррозии, так как хотя цинк и является более активным металлом, чем железо (см. ряд стандартных электродных потенциалов металлов, табл. 12.1), он покрыт оксидной пленкой. При повреждениях защитного слоя (царапины, пробои крыш и т. д.) в присутствии влаги возникает гальваническая пара Zn|Fe. Катодом (положительным полюсом) является железо, анодом (отрицательным полюсом) — цинк (рис. 12.6). Электроны переходят от цинка к железу, где связываются молекулами кислорода (кислородная деполяризация), цинк растворяется, но железо остается защищенным до тех пор, пока не разрушится весь слой цинка, на что требуется довольно много времени. Покрытие железных изделий никелем, хромом, помимо защиты от коррозии, придает им красивый внешний вид.

Общие свойства металлов

Рис. 12.6. Коррозионное разрушение цинка в гальванической паре Zn|Fe

Создание сплавов с антикоррозионными свойствами. Введением в состав стали до 12% хрома получают нержавеющую сталь, устойчивую к коррозии. Добавки никеля, кобальта и меди усиливают антикоррозионные свойства стали, так как повышается склонность сплавов к пассивации. Создание сплавов с антикоррозионными свойствами— одно из важных направлений борьбы с коррозионными потерями.

Протекторная защита и электрозащита. Протекторная защита применяется в тех случаях, когда защищается конструкция (подземный трубопровод, корпус судна), находящаяся в среде электролита (морская вода, подземные, почвенные воды и т. д.). Сущность такой защиты заключается в том, что конструкцию соединяют с протектором — более активным металлом, чем металл защищаемой конструкции. В качестве протектора при защите стальных изделий обычно используют магний, алюминий, цинк и их сплавы. В процессе коррозии протектор служит анодом и разрушается, тем самым предохраняя от разрушения конструкцию (рис. 12.7). По мере разрушения протекторов их заменяют новыми.

На этом принципе основана и электрозащита. Конструкция, находящаяся в среде электролита, также соединяется с другим металлом (обычно куском железа, рельсом и т. п.), но через внешний источник тока. При этом защищаемую конструкцию присоединяют к катоду, а металл — к аноду источника тока. Электроны отнимаются от анода источником тока, анод (защищающий металл) разрушается, а на катоде происходит восстановление окислителя.

Электрозащита имеет преимущество перед протекторной защитой: радиус действия первой около 2000 м, второй — около 50 м.

Изменение состава среды. Для замедления коррозии металлических изделий в электролит вводят вещества (чаще всего органические), называемые замедлителями коррозии или ингибиторами. Они применяются в тех случаях, когда металл следует защищать от разъедания кислотами. Советские ученые создали ряд ингибиторов (препараты марок ЧМ, ПБ и др.), которые, будучи добавлены к кислоте, в сотни раз замедляют растворение (коррозию) металлов.

Общие свойства металлов

Рис. 12.7. Схема протекторной защиты подземного трубопровода:

1 — протектор (цинк, он корродирует); 2 — проводник тока; 3 — трубопровод (защищен за счет электронов цинка)

В последние годы разработаны летучие (или атмосферные) ингибиторы. Ими пропитывают бумагу, которой обертывают металлические изделия. Пары ингибиторов адсорбируются на поверхности металла и образуют на ней защитную пленку.

Ингибиторы широко применяются при химической очистке от накипи паровых котлов, снятии окалины с обработанных изделий, а также при хранении и перевозке соляной кислоты в стальной таре. К числу неорганических ингибиторов относятся нитриты, хроматы, фосфаты, силикаты. Механизм действия ингибиторов является предметом исследования многих химиков.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Цветные металлы: список, названия, классификация и использование

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

  • Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
  • Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.

Цветные металлы список

  • Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
  • Редкоземельные металлы — селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
  • Тугоплавкие металлы — ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
  • Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
  • Сплавы – латунь и бронза.

Легкие и тяжелые металлы

В цветной металлургии используются как легкие, так и тяжелые металлы. Их разделяют по практическому назначению и свойствам.

Группа тяжелых металлов определяется наличием в ней:

Легкие металлы требуют огромное количество энергии для формирования. Следовательно, предприятия, специализирующиеся на получении легких металлов, сосредоточены в непосредственной близости к источникам дешевой энергии.

Производство же тяжелых цветных металлов должно быть привязано к источнику сырья, как, например, ГМК «Норильский Никель» расположен в непосредственной близости к никелевым месторождениям.

Согласно промышленной классификации, все металлы делятся на две группы: черные и цветные. К черным металлам относятся железо и его сплавы, марганец и хром, производство которых тесно связано с металлургией чугуна и стали. Все остальные металлы относятся к цветным.

Цветные металлы условно делятся на пять групп:

Основные тяжелые металлы: медь, никель, свинец, цинк и олово. Свое название они получили из-за больших масштабов производства и потребления, большого («тяжелого») удельного веса в народном хозяйстве.

Малые тяжелые металлы: висмут, мышьяк, сурьма, кадмий, ртуть и кобальт. Они являются природными спутниками основных тяжелых металлов. Обычно их получают попутно.

Легкие металлы: алюминий, магний, титан, натрий, калий, барий, кальций и стронций. Металлы этой группы имеют самую низкую среди других металлов плотность (удельную массу).

Благородные металлы: золото, серебро, платина и платиноиды (палладий, родий, рутений, осмий и иридий). Эти металлы обладают высокой стойкостью к воздействую окружающей среды и агрессивных сред.

Читать также: Как сплести кота из резинок без станка

Редкие металлы. Подразделяются на группы:

  • тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, тантал, ниобий, цирконий и ванадий);
  • легкие редкие металлы: литий, бериллий, рубидий и цезий;
  • рассеянные металлы: галлий, индий, таллий, германий, гафний, рений, селен и теллур;
  • редкоземельные металлы: скандий, иттрий, лантан и лантаноиды;
  • радиоактивные металлы: радий, уран, торий, актиний и актиноиды

Медь, никель, свинец, цинк и олово у нас называют тяжелыми металлами. Это название возникло в период индустриализации страны в связи с понятием «тяжелая промышленность» и с ее значением для развития народного хозяйства. Вместе с тем такое название удачно отличает тяжелые металлы от столь же важного алюминия и других легких металлов, имеющих меньшую плотность.

Условной границей между тяжелыми и легкими металлами считают плотность, равную 5000 кг/м 3 . В иностранных языках нет аналогичных наименований, обобщающих эти группы металлов; однако значение их в технике повсюду признается первостепенным после железа.

Железо издавна стало основным материалом для строительных конструкций, машиностроения и транспорта. Однако уже в XIX в. с развитием новых отраслей промышленности и техники выявились некоторые его недостатки. Разумеется, речь идет не о чистом железе, а о его промышленных сплавах – чугунах и сталях. Обладая большим разнообразием ценных свойств, обычные чугуны и стали вместе с тем недостаточно стойки против коррозии на воздухе и особенно под действием воды, растворов солей и кислот, мало теплопроводны, мало электропроводны и обладают довольно высоким коэффициентом трения.

Тяжелые цветные металлы и их сплавы с начала XIX в. стали заменителями железа в тех отраслях производства, где требовались особые свойства, недостаточно выраженные у чугунов и сталей.

Медь имеет высокую электропроводность и теплопроводность. По показателям этих свойств она уступает только серебру. Пластичность меди позволяет легко обрабатывать ее прокаткой, штамповкой и волочением. С развитием электротехники медь стала основным материалом для проводов, шин, контактов и других токопроводящих изделий.

Высокая теплопроводность меди позволяет применять ее во всяких устройствах, проводящих тепло – в нагревателях и холодильниках. В химической промышленности из меди делают змеевики для нагревания или охлаждения растворов, варочные котлы, трубопроводы и другие детали аппаратуры.

Даже малые примеси других элементов сильно снижают электропроводность, теплопроводность и коррозионную стойкость меди. Для полного использования этих свойств необходим металл, содержащий не более 0,05 % примесей.

Однако чистая медь слишком мягка для строительных конструкций, деталей машин и арматуры. Сплавы ее с другими металлами имеют значительно большую прочность и твердость, многие из них превосходят медь и по другим ценным свойствам, например, по коррозионным и антифрикционным.

Сплавы меди с 10–40 % Zn – латуни дешевле чистой меди. Вместе с тем они хорошо обрабатываются давлением и резанием, более прочны, тверды и стойки против коррозии. Небольшие добавки железа, алюминия и марганца в различных комбинациях придают латуням еще большую прочность и твердость, а присадки олова, алюминия, марганца и никеля усиливают антифрикционность. В виде листов, прутков, труб и разных отливок латуни широко применяются в химическом и общем машиностроении, судостроении и военной технике.

Бронзами раньше называли только сплавы меди с 6–20 % Sn, известные высокими механическими свойствами, коррозионной стойкостью и антифрикционностью. Позднее из-за дефицитности олова подобные сплавы научились получать, добавляя к меди другие металлы. Теперь, помимо оловянных бронз, широко пользуются бронзами алюминиевыми (5–11) % Аl, свинцовистыми (25–33) % Рb, кремниевыми (4–5) % Si, бериллиевыми (1,8–2,3) % Be, кадмиевыми до 1 % Cd и др. Все эти сплавы содержат небольшие количества вторичных легирующих компонентов, которые усиливают те или иные свойства меди.

Каждый вид бронзы ценен в своей области применения: алюминиевые бронзы с добавками свинца нужны для подшипников, а бериллиевые идут для изготовления пружин.

Латуни и бронзы, подобно многим другим сплавам, подразделяются на литейные и деформируемые, пригодные для литья либо для обработки давлением, прокаткой, ковкой, штамповкой, волочением.

Читать также: Схема подключения трехфазного электродвигателя на 380

Медноникелевые и медноникелевоцинковые сплавы: мельхиор (5–35 % Ni) и нейзильбер (5–30 % Ni и 13–45 % Zn) особенно стойки в агрессивных средах, содержащих активные химические вещества. В виде ленты, листов и проволоки эти сплавы идут на изготовление медицинских инструментов, изделий точной механики, столовых приборов, бытовых и художественных изделий.

Медь известна с древних времен – бронзовый век был периодом быстрого развития материальной культуры. Впоследствии бронзу вытеснило более дешевое и доступное железо. С возникновением крупной промышленности производство и потребление меди вновь стало быстро увеличиваться.

До 1958 г. медь занимала первое среди цветных металлов место по масштабам мирового производства. Теперь она уступает в этом алюминию, но все еще остается дефицитным металлом, требующим заменителей. В электротехнике часть меди стали заменять алюминием – менее электропроводным, но более легким. Это выгодно: расход алюминия по массе почти в два раза меньше, чем меди. На железнодорожном транспорте медь и бронзу частично заменяют цинковыми сплавами. В военной технике патронные гильзы вместо латуни начали делать из стали и только покрывают их слоем латуни – плакируют. Замена меди другими, менее дефицитными металлами и сплавами — важная проблема нашего времени.

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Легкие цветные металлы список

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Виды легких цветных металлов

Цветные металлы широко распространены в природе, отличаются прочностью, малой плотностью и высокой химической активностью. Добывать их начали еще в XIX в. Получают их посредством электролиза солей в расплавленном виде, электро- и металлотермии. Многие легкие цветные металлы применяют для производства сплавов.

Ниже рассмотрим виды легких цветных металлов.

  • Алюминий.

Металл серебристого цвета с низкой плотностью и высокой прочностью, точка плавления – около +700 °С. В промышленности его используют в составе сплавов. Его без труда можно резать, пилить, сверлить, варить и гнуть.

Обычно его используют для образования сплавов с металлами, имеющими различные свойства, например, с медью, никелем, магнием и кремнием. Такие соединения очень прочные и стойкие к неблагоприятным погодным условиям. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Рекомендуем статьи по металлообработке

  • Марки сталей: классификация и расшифровка
  • Марки алюминия и области их применения
  • Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска
  • Магний.

Цвет металла – серебристо-белый, на поверхности имеется окисная пленка. Магний отличается малой плотностью, но при этом хорошо поддается обработке, стоек к воздействию горючих веществ, таких как бензин, керосин, минеральные масла, но растворяется в кислотах. Не магнитен. Характеризуется малой упругостью и низкими литейными свойствами. Неустойчив к коррозии.

  • Титан.

Немагнитный легкий металл серебристого цвета с голубым отливом. Имеет высокую прочность и устойчивость к коррозии. Среди недостатков можно выделить маленькую тепло- и электропроводность. При температуре свыше +400 °С титан утрачивает свои механические свойства, а при достижении +540 °С становится хрупким.

При соединении с такими металлами, как алюминий, марганец, хром, молибден и др., механические свойства титана увеличиваются. Такие сплавы отличаются друг от друга прочностью, в зависимости от легирующего металла. Титановые соединения широко востребованы в судо-, машино-, самолетостроении. Их используют в производстве ракетной техники, бытовых приборов и т.д.

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Цветные металлы список названий

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Тяжелые цветные металлы

Термин «тяжелые металлы» появился в период индустриализации, когда в обиход вошло понятие «тяжелая промышленность». Данное название было придумано, опираясь на значение индустрии для развития народного хозяйства, однако в результате удачно отделило тяжелые металлы от легких.

Специалисты проводят грань между тяжелыми и легкими металлами, разделяя их по плотности. Интересно, что в иностранных источниках отсутствуют подобные наименования, которые могли бы обобщить две группы. Однако, в технике их значение все же признается первостепенным после железа.

Особенности цветных тяжелых металлов и их использование

С начала 19 века цветная металлургия получила широкое развитие. Металлы и сплавы получили роль заменителей железа в сферах производства, которые требовали особенностей, недостаточно выраженных у стали. С этого момента тяжелые металлы стали применяться практически во всех отраслях промышленности.

На сегодняшний день к наиболее распространенным тяжелым цветным металлам можно отнести:

  • Медь.
  • Никель.
  • Свинец.
  • Цинк.

Прежде всего, медь ценится за высокую теплопроводность и электропроводность – если говорить об этих показателях, то уступить она может только серебру. Еще одним достоинством является пластичность. Благодаря ей медь можно быстро обрабатывать, штамповать, перерабатывать.

После того, как в жизнь населения ворвался электротехнический прогресс, медь заняла место основного материала, применяемого для конструкции проводов, контактов, шин и многих других изделий, в которых требуется проводимость тока.

Теплопроводность меди позволяет применять ее в нагревателях и холодильниках, а химическая промышленность приспособила этот металл для изделий, охлаждающих растворы, варочных котлов и деталей лабораторных инструментов.

К недостаткам меди можно отнести неустойчивость к примесям. Даже при минимальном их количестве у материала значительно снижается электропроводность, стойкость к коррозии и другие свойства. Чтобы использовать этот металл с высокими показателями, в меди не должно содержаться более одного процента примесей.

Отсюда вытекает и второй недостаток – абсолютно чистая медь будет слишком мягкой для использования в машинных деталях, арматуре или строительных конструкциях. Благодаря сплавам с другими металлами медь достигает необходимой прочности.

Например, латунный сплав выходит намного дешевле чистой меди, а в результате получается прочнее и долговечнее. Он поддается обработке, обладает высокой устойчивостью к коррозии. Если добавить к этому марганец или железо, то латунь получит еще более высокую прочность. Латунь применяется в военной технике, строительстве судов, химической промышленности.

Стоит упомянуть и бронзу. Из-за дефицита олова, этот сплав научились изготавливать, смешивая медь с другими металлами. В результате, сегодня можно встретить несколько разновидностей этих сплавов:

  • Оловянные бронзы.
  • Алюминиевые бронзы.
  • Свинцовистые бронзы.
  • Кремниевые бронзы.
  • Бериллиевые бронзы.

Помимо этого, существуют сплавы меди с никелем и цинком – мельхиор и нейзильбер, которые чаще всего применяются в агрессивной среде, взаимодействующей с химическими соединениями. Из сплавов делают медицинские инструменты, столовые приборы и другие изделия.

До середины 20 века медь считалась первой среди известных цветных металлов по масштабам производства, но сегодня она уступает это место алюминию. В некоторых областях он удачно заменил медь, несмотря на более низкую электропроводность. Зато он является более легким и доступным. В других случаях медь заменяется цинковыми сплавами, латунью.

Никель

Как и медь, никель является важным металлом для промышленности и производства. По сравнению с другими металлами, никель самый прочный и твердый, а также обладает высокой стойкостью к коррозии. В чистом виде никель легко поддается любой обработке.

К недостаткам никеля можно отнести его высокую стоимостью, поэтому чистый металл редко используется. Чтобы защитить материал, его покрывают железом, магнием и другими металлами. Зачастую никель используется для производства изделий, используемых в химической промышленности.

Наиболее востребован никель для создания железоникелевых аккумуляторов, которые отличаются легкостью и надежностью, превосходя по всем показателям изделия из свинца.

На сегодняшний день никель больше всего используется в сплавах с железом, так как в этом случае проявляются лучшие качества материала для постройки станков, машин, военной техники. Кроме того, сплавы никеля устойчивы к жару, благодаря способности не окисляться, и используются при создании турбинных двигателей и реакторов.

Никель был открыт еще в середине 18 века, однако только спустя столетие металл начали активно производить для продажи. Основные свойства никеля (жаростойкость, прочность, устойчивость к коррозии) были открыты только в 20 веке. С этого момента спрос на материал вырос в несколько раз.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Получение цветных металлов

На то, чтобы добыть цветные металлы, уходит много сил и материальных ресурсов, так как они находятся в земле в небольшом количестве, а встретить их в чистом виде практически нереально.

Добытую руду отправляют на завод цветных металлов для дальнейшей переработки посредством особых технологий, включающих ряд металлургических процессов, таких как:

  1. Пирометаллургия. В этом случае металл получают и очищают при высоких температурах. Так изготавливают примерно 60 % цинка, весь свинец, около 95 % меди.
  2. Гидрометаллургия. Металл извлекают из руды, концентратов и отходов производства посредством применения химических реагентов с последующим выделением из водных растворов.
  3. Электрометаллургия. В основе получения металлов и их соединений лежит электролиз, то есть цветные металлы выделяют из растворов либо расплавов их соединений путем пропускания через них постоянного электрического тока. В частности, такую технологию применяют для получения алюминия.

Получение цветных металлов

Цветные металлы, список которых представлен выше, в промышленности используются не все. В данном случае речь идет о распространенном тяжелом металле – меди. У нее высокая теплопроводность, электропроводность и пластичность.

Тяжелые цветные металлы список

Сплавы меди нашли широкое применение в такой отрасли промышленности, как машиностроение, а все благодаря тому, что этот тяжелый металл хорошо сплавляется с другими.

Виды малых цветных металлов

К цветным металлам также относят:

  • сурьму;
  • ртуть;
  • кадмий.

Сурьма – это металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Отличается особой хрупкостью, что позволяет раскрошить его даже при помощи пальцев рук. Однако при соединении с другими металлами существенно увеличивает их твердость. Сурьма пользуется популярностью не только в промышленности, но и в медицине – она является эффективным средством при лечении воспалений слизистой оболочки глаза.

Ртуть – это металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии. На протяжении долгого времени используется в медицине (в градусниках), применяется в современных технологиях (в датчиках положения, в ионных двигателях).

Кадмий – белое вещество с металлическим отливом. Несмотря на свою особую твердость, без труда режется даже ножом. Имеет свойства, схожие со ртутью и цинком. В чистом виде ядовит для всего живого.

Виды малых цветных металлов

Использование цветных металлов

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый «чермет»: железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией. Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.

Цветные металлы: особенности и свойства

Цветными (нежелезными) называют металлы, которые выплавляются из цветных руд. Они отличаются способностью образовывать сплавы, устойчивые к кислотной среде, огню и высокому сопротивлению.

Свойства цветных металлов:

  • теплопроводны;
  • долговечны;
  • устойчивы к ржавчине;
  • способны проводить ток;
  • сохраняют свои физические свойства.

В чистом цветмете нет сторонних веществ, однако, он тоже подвержен окислению. Кислород и влага воздействуют только на поверхность материала, не разрушая его изнутри.

Изменить свойства цветмета позволяют четыре метода:

  • нагартовка;
  • искусственное старение;
  • термическая обработка;
  • естественное старение.

Чистые цветные металлы и сплавы подвержены ковке, штампованию, прессованию, резке, прокатке и другим методам обработки. Из них изготавливают литые детали, профили и проволоку.

Виды редких цветных металлов

К таким металлам относят:

  • тантал;
  • ниобий.

Тантал – твердый и плотный металл серебристого оттенка, однако хорошо поддающийся обработке. Основные отрасли его применения – металлургическая, химическая и ядерная.

Ниобий – серое вещество со стальным отливом. Отличается особой тугоплавкостью и парамагнитными свойствами. Используется в авиации и радиотехнической отрасли.

Виды легирующих цветных металлов

Благородные цветные металлы

К таковым относят:

  • золото;
  • серебро;
  • платину.

Золото – металл, обладающей чрезвычайной химической стойкостью. Его не получится окислить даже в расплавленном виде – растворяется только под воздействием состава из соляной и азотной кислот. Отличается высокими показателями текучести, отлично поддается обработке. Цена на бирже цветных металлов за 1 г составляет 2 450 руб.

Серебро – металл, отличающийся пластичностью, высокой электро- и теплопроводимостью, хорошо поддается ковке, не окисляется под воздействием О2.

Специфические особенности

Несмотря на принадлежность к общей группе, разные легкие цветные металлы имеют специфические свойства, отличающие их друг от друга, а также обуславливающие ценность конкретного материала и область его применения. Чтобы лучше понять эти нюансы, стоит подробнее рассмотреть основных представителей данного вида цветмета.

Пожалуй, наиболее типичным примером легкого цветного металла, хорошо знакомого самому обширному кругу пользователей, является алюминий. Материал пластичен и легко обрабатывается, за счет чего чрезвычайно популярен в широчайшем спектре производств – от космической и авиационной промышленности до изготовления кухонной посуды. Окисная пленка надежно защищает поверхность алюминиевых изделий от негативного воздействия окружающей среды, агрессивных веществ. К главным свойствам относятся:

  • высокая тепло- и электропроводность;
  • стойкость к коррозии;
  • высокая пластичность;
  • малая плотность.

В отличие от алюминия, магний характеризуется низкой пластичностью, поэтому в качестве конструкционного материала практически не рассматривается. Он обладает следующими свойствами:

  • способность к образованию гидроокиси;
  • высокая температура плавления;
  • повышенная стойкость к коррозии;
  • усиление механических показателей.

Самый легкий цветной металл – литий, который, как правило, используется для сплавов и незаменим для работ с оптикой, лазерами, а также производства анодов. При изготовлении электролитов для щелочных аккумуляторов применяется гидроксид, а в керамическом производстве – силикат и алюминат лития. Свойства этого элемента делают его весьма полезным для металлургической и военной промышленности, а также для медицины, фармацевтики, термоядерной отрасли.

Виды легирующих цветных металлов

К ним относятся, например:

  • молибден;
  • вольфрам;
  • кобальт;
  • ванадий.

Молибден в чистом виде в природе не встречается. По прочности уступает вольфраму, однако более легко поддается обработке. В основном применяется в авиационной и ракетной промышленных отраслях.

Вольфрам – один из наиболее тугоплавких и плотных металлов, имеет серебристо-белый цвет, внешне похож на платину. Он широко применяется в производстве различных режущих инструментов, ювелирных изделий, деталей для самолетов и ракет, боеприпасов.

Кобальт имеет серебристый цвет с желтым или синим отливом. Сплавы с его преобладанием используют при изготовлении различных медицинских деталей и инструментов.

Ванадий – высокопластичный металл серебристо-белого цвета, который активно используют в автомобилестроении, так как он существенно повышает антикоррозионные и механические свойства стали.

Источник https://th-metall.ru/ustrojstva/metall-legche-vody.html

Источник https://natalibrilenova.ru/obschie-svojstva-metallov/

Источник https://santehno96.ru/vidy-stali/kakie-metally-otnosyatsya-k-cvetnym.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

X