Самый легкий металл

Когда мы говорим «металл», в нашем воображении представляется материал, который имеет высокую твердость и немалый вес. Но в мире есть такие металлы, плотность которых небольшая, а по этой причине они не тонут в воде. Давайте же узнаем, какой металл самый легкий. Именно таким считается литий (в два раза легче воды).

Характеристики лития

Самый легкий металл в мире обладает плотностью, равной 0,542 г/см3. Он является представителем металлов из щелочной группы, обладающих высочайшей химической активностью. По сути, в природе этот материал представляет собой сложнейшие соединения, состоящие из множества элементов. При нормальных условиях этот самый легкий металл, имеющий серебристо-белый цвет, является очень пластичным и пригодным для ковки. Плавление лития осуществляется при 181-ом градусе.

Данному металлу присущи характеристики, отличающие материалы щелочной группы. Однако он имеет свою особенность – под воздействием комнатной температуры в реакцию с кислородом или иными веществами вступает плохо. Однако стоит его нагреть, как он достаточно легко взаимодействует с кислотами и газами. Если нагреть самый легковесный металл до трехсот градусов, то он будет самовоспламеняться, а пламя будет иметь красно-синий цвет.

Легкий материал, помещенный в керосин, находится на поверхности жидкости ввиду своей малой плотности. Поэтому хранить его в такой жидкости не следует, а для этих целей лучше пользоваться минеральным маслом, парафином, петролейным эфиром. Емкостями для хранения лития выступают банки из жести, которые выполнены с герметично закрывающимися крышками. При работе с литием важно применять индивидуальные средства защиты и следовать инструкциям по технике безопасности, поскольку этот металл является токсичным. Пары лития спокойно могут обжечь органы дыхания, поэтому необходимо заботиться и о средствах защиты органов дыхания.

Где применяют литий?

Широко этот металл используется в сплавах. Например, когда идет процесс легирования алюминия, добавляет литий, что позволяет снизить плотность и улучшить степень упругости сплава. При изготовлении щелочных аккумуляторов применяют гидроксид лития. Наверняка, многим из вас знаком такой термин, как «литий-ионная батарея».

Керамика на основе силиката и алюмината лития используется в металлургической промышленности и для изготовления военной техники. Солями лития в медицинской сфере благополучно лечат заболевания, связанные с психическими расстройствами, так как карбонат лития обладает способностью стабилизировать человеческое настроение.

Текстильная, фармацевтическая и пищевая промышленности применяют для изготовления определенных товаров соединения лития. В сочетании с окислителями металл применяют для производства топлива для ракет. Нитрат лития просто необходим для создания пиротехнических средств. Оптическая отрасль пользуется фторидом лития. Из данного металла даже производят стекло, которое имеет определенный сорт.

Как производится литий?

При изготовлении этого материала осуществляется такой процесс, при котором раскладываются природные соединения лития. Из-за немалого числа входящих в состав компонентов данная процедура является довольно трудоемкой. В результате на 1000 килограммов получаемого путем добычи сырья приходится только двадцать один грамм лития.

Чтобы разложить соединения лития, пользуются тремя способами – сульфатным, известковым, сернокислотным. Первый и второй осуществляют способом спекания руды с оксидом кальция либо сульфатом калия. При этом все происходит при температуре от 250 до 300 градусов. После обработки получившейся массы водой осуществляется процесс хлорирования. В завершении проводится электролиз массы при использовании хлорида калия либо бария. Осевший на катодах литий забирается оттуда для последующей переработки.

Третий метод заключается в растворении полученного сырья в серной кислоте. Затем все осуществляется точно так же, как было описано выше. После получения чистого лития он отправляется в различные отрасли промышленности для изготовления необходимых изделий.

Передовые технологии: что еще легче лития?

Наука не стоит на одном месте, даря промышленности все более уникальные технологии. Так ученые получили металл, который гораздо легче по весу, чем литий. Такой металл получил название «микролаттис». Благодаря его невероятной легкости можно положить его на одуванчик, а растение при этом не деформируется.

Несмотря на свою легкость, микролаттис может выдерживать огромные нагрузки, а также восстанавливать первоначальную форму при нанесении ударов. Также материал легче полистирола в сто раз. При этом прочность его на высоте. Благодаря таким характеристикам металл используется в различных сферах – автопромышленность, аэрокосмическая промышленность, производство электродов для батарей и т.д.

Легкие металлы и сплавы

К легким относятся сплавы на основе металлов, относительная плотность которых ниже 4,5 г/см 3 — алюминия, магния, титана, бериллия. Благодаря своей легкости, прочности и отличным высокотемпературным характеристикам, они широко применяются в энергетике, самолето-, ракето- и судостроении. Растет их значение и в качестве конструкционных материалов общего назначения, в особенности сплавов на основе алюминия.

Алюминиевые сплавы

К ним относятся сплавы для литья под давлением алюминия с магнием, литейные сплавы алюминия с кремнием, самозакаливающиеся сплавы повышенной прочности алюминия с медью. Они легкодоступны, экономичны, отличаются небольшой плотностью, высокой прочностью при низких температурах, хорошей электропроводностью и стойкостью к коррозии.

Алюминий хорошо поддается любой обработке, поэтому с успехом заменил сталь и медь во многих отраслях промышленности. Путем их использования созданы новые конструкции быстроходной военной техники, увеличилась скорость транспорта всех видов, стала больше емкость цистерн и контейнеров для перевозки нефтепродуктов.

Из алюминия делают палубные сооружения, несущие конструкции, кровельные материалы, аппаратуру, провода и т.д. Единственный его недостаток – зависимость механических свойств от роста температуры.

Магниевые сплавы

Чаще всего используются сплавы магния с цинком и алюминием, отличающиеся низким удельным весом (до 1,8 кг/куб.см), высокой удельной прочностью и хорошими литейными характеристиками.

Материалы характеризуются определенной мягкостью, плохо сопротивляются воздействию высоких температур и агрессивных сред, но отлично себя зарекомендовали при работе в обычных условиях. Из них изготавливают инструменты, детали двигателей и тормозов для автомобилей и вагонов, корпуса приборов, фотокамер и компьютеров.

Для защиты от коррозии готовые изделия покрывают защитными окисными пленками и специальными лаками.

Титановые сплавы

Марки сплавов на основе титана отличаются по эксплуатационным свойствам и химическому составу. Чаще всего в них содержатся: марганец, алюминий, хром, олово, молибден, ванадий, кремний, железо.

Сочетая коррозионную стойкость и прочность с низкой плотностью, они обладают целым рядом конструктивных преимуществ перед сталью или алюминием. Изделия из данного материала:

• немагнитны;
• стойки к износу;
• отличаются высокой энергоемкостью и удельной прочностью;
• отлично работают в агрессивных средах.

Материал хорошо штампуется, куется, прокатывается и сваривается. Из него производят трубы, проволоку, листы, профили, плиты, полы. Все более широкое применение титан находит в изготовлении элементов конструкции самолетов, металлургии, военной промышленности, радиотехнике, химической и энергетической отраслях, где ключевую роль играет его высокая коррозионная устойчивость и низкая теплопроводность.

Бериллиевые сплавы

Наличие бериллия придает сплаву жаростойкость, прочность и устойчивость к коррозии. Его уникальные свойства (повышенная жесткость, высокая точка плавления, удивительная оптическая отражательная способность) привлекли внимание аэрокосмической и атомной промышленности. Он используется для изготовления деталей космических кораблей и спутниковых антенн, энергетических реакторов и дисковых тормозов самолета, в системах обнаружения целей и космических телескопах.

Более широкого применения бериллий не нашел из-за дорогостоящего производства, а также высокой токсичности своего порошкообразного окисла.

Самые легкие металлы в мире

Такие природные материалы, как камень и металл ассоциируются с твердостью, прочностью и, обычно, большим весом. Однако, последнее свойство не более, чем стереотип. Если посмотреть в периодическую таблицу Менделеева и обратить внимание на параметры плотности металлов, то нетрудно обнаружить, что существуют экземпляры намного легче воды. Между тем, такие химические соединения и элементы востребованы в производственных масштабах.

1. Список «невесомых» металлов
   1. Литий
   2. Калий
   3. Натрий
   4. Алюминий
   5. Искусственный металл

   Список «невесомых» металлов

   

   Тяжесть зависит от плотности и размеров атомов. Чем меньше первый показатель и чем больше второй – тем химический элемент легче. Не нужно быть великим химиком, чтобы выстроить претендентов в структурированный список. Намного интереснее узнать, какие полезные свойства имеют такие металлы и, какое применение находят в жизнедеятельности человека.

   Литий

   

   Литий является самым легким щелочным металлом. Если сравнивать молекулярные массы Li и H2O, то оказывается, что металл легче воды в два раза. Нередко возникает вопрос, где хранить этот ценнейший элемент, ведь он легко вступает в реакцию с кислородом, окисляясь. Для этого специалисты используют парафин или петролейный эфир.

   Удивительно, но литий в чистом виде напоминает консистенцию масла, поэтому легко режется обычным кухонным ножом.

   

   Изначально металл выводили из петалитана. Позже, в 1824 году химики начали синтезировать литий в лабораторных условиях. Сложность добычи заключается в том, что содержание Li в горных породах равно 21 грамму на 1 тонну.

   

   Применение в чистом виде лития практически невозможно. А все потому, что он активно взаимодействует с окружающей средой. Чаще его используют в виде сплавов с другими элементами. В производстве такие химические соединения принимают участие в создании оптических приборов, оружия, пиротехники. Благодаря свойствам окисления, Li используется при изготовлении лекарств, текстиля. Невозможно представить себе и электрические приборы без этого металла. А недавно его полезные свойства оценила авиакосмическая промышленность.

   Недостаток лития пагубно сказывается на работе ЦНС. Принимать лекарственные средства с содержанием этого биологически полезного компонента рекомендовано людям с болезнью Альцгеймера и другими расстройствами психики.

   Калий

   

   Второе место по молекулярной массе занимает 19 элемент в периодической таблице Менделеева. Так же как и Литий, он не встречается в виде самородков, ввиду повышенной активности, поэтому калий выводят из минералов.

   

   Он очень мягок, имеет серебристую окраску, а при горении наблюдается пламя фиолетового цвета. Калий взаимодействует с кислородом, кислотами, водой. Нередко даже случаются взрывы, поэтому работа с этим опасным металлом требует повышенного внимания и использования защитных средств. Если частицы калия попадут на кожу, то вызовут сильнейший химический ожог. Хранить его следует в герметичных емкостях, с добавлением веществ, препятствующих попаданию кислорода. Это может быть силикон, минеральное масло.

   Полученный из горных пород калий в чистом виде используют:

   • Для изготовления электродов;
   • В лампах, фотоэлементах.

   В виде сплавов же калий находит применение:

   • При синтезировании супероксида;
   • В работах по установлению возраста горных пород;
   • В качестве индикатора в биологии и медицине;
   • Как теплоноситель в реакторах.

   Наибольшую востребованность в различного вида сплавах калий получил именно в медицине. Значительная часть лекарственных препаратов, так или иначе, синтезируется на основе этого металла. Например, йодистый К, бромид К, хлористый К. Кроме того, он является основой витаминизированных комплексов, направленных на поддержку состояния сердечно-сосудистой системы и кислотно-щелочного баланса в организме.

   Натрий

   

   Это неорганическое вещество так же является щелочным и не встречается в природе в чистом виде. Содержится в минералах: бура, тенардит, галит и другие. В лабораторных условиях натрий получают с помощью расплава поваренной соли. Причем в результате такого промышленного способа синтезируется и хлор.

   

   Как и литий с калием, металл бурно реагирует на кислород, кислоты, углекислый газ, спирты. Может самовоспламеняться, если его смешать с фтором или хлором. При добавлении воды случается небольшой взрыв и образование едкого натрия.

   

   По внешнему виду сильно напоминает калий. Имеет серебристый цвет, правда на открытом воздухе моментально тускнеет. Из полезных характеристик для промышленности отмечают отличную проводимость тока и тепла.

   Натрий может похвастаться самой большой разницей между температурами кипения и плавления. Так, первый процесс происходит при +883 °С, а второй при +98 °С. Этим свойством обусловлено применение натрия в атомных реакторах, поскольку он выдерживает критические температуры.

   

   В жизнедеятельности человеческого организма Na необходим для нормального обмена веществ. Недостаток полезного элемента приводит к невралгии, проблемам с ЖКТ. А вот переизбыток сулит повышенное давление и отеки.

   Алюминий

   

   Самый прочный металл среди легких и цветных – алюминий. Этот элемент отождествляет золотую середину, когда требуется не только невесомый материал, но и устойчивый к различного рода воздействиям.

   Детская погремушка — первое изделие из алюминия.

   

   Это один из немногих химических элементов, который принимает непосредственное участие в производстве всего, что составляет современный быт. Самый популярный в мире металл получил звание полезнейшего в XX веке. Хотя, в XXI мало что поменялось. Алюминиевые сплавы (более твердые, чем чистый металл) используют в строительстве, изготовлении столовых приборов, инструментов, мебели и многого другого.

   Искусственный металл

   

   В 2015 году калифорнийские ученые создали микролаттис. На сегодня это самый легкий металл на Земле, он состоит из воздуха на 99,99%. Однако элемент обладает уникальной прочностью, ввиду особой конструкции. Это сплетение трубочек, каждая из которых по размерам равна 0,001 человеческого волоса. Удивительные свойства микролаттиса пока только начинают полноценно использовать в промышленности.

   Источник https://topkin.ru/best/nauka/samyj-legkij-metall/

   Источник https://mmetalloprom.ru/info/articles/legkie-metally-i-splavy/

   Источник https://udipedia.net/samye-legkie-metally-v-mire/