Горючий химический элемент металл

Металлы окружают нас повсюду: их них сделаны автомобили, каркасы домов, бытовая техника, смартфоны и многие другие изобретения человечества. Но много ли мы о них знаем? Первое, что нужно знать о металлах — это то, что они делятся на черные и цветные.

Из этих разновидностей металлы разделяются еще на несколько больших групп, в зависимости от их свойств. Давайте сразу же перейдем к конкретике.

В этом материале мы вкратце разберемся, по каким признакам металлы разделяются по разным группам и в каких отраслях они применяются.

Горючий химический элемент металл

На сегодняшний день науке известно более 90 видов металлов и все они используются в самых разных сферах

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды.

Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов.

Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

  • твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
  • прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
  • упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
  • пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
  • износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
  • вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
  • усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
  • жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Горючий химический элемент металл

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Горючий химический элемент металл

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Горючий химический элемент металл

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

Горючий химический элемент металл

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства.

Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении.

Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Горючий химический элемент металл

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Горючий химический элемент металл

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Это интересно: Роботы из жидкого металла могут появиться уже в ближайшем будущем

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных, потому что более востребованы в мире. Они нужны при изготовлении автомобилей, строительстве домов и в области высоких технологий — именно они являются основными материалами при изготовлении смартфонов и другой электроники. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур, балок, уголков и так далее.

Горючий химический элемент металл

Железо и его сплавы относятся к черным металлам, а все остальное — это цветные металлы

Цветные металлы принято разделять на три группы:

Тяжелые металлы

Самыми яркими представителями этой категории цветных металлов считаются медь, латунь и бронза.

Наибольшим спросом среди них пользуется медь, потому что она — отличный проводник электрического тока и широко применяется в электронике.

Из латуни изготавливают различные проволоки, подшипники и другие металлические элементы. Из бронзы нередко делают памятники, потому что она не боится дождя, снега и механических повреждений.

Легкие металлы

Самые популярные легкие металлы, это алюминий, магний и титан. Их довольно легко расплавить, а также они легче черных металлов.

Благодаря устойчивости к коррозии, высокой пластичности и небольшой массе, алюминий активно используется в строительстве самолетов и автомобилей.

Магний широко применяется в изготовлении корпусов для различной техники, начиная с фотоаппаратов и заканчивая двигателями. Титан отличается высокой прочностью и небольшой массой, поэтому применяется при изготовлении космических ракет.

Горючий химический элемент металл

В воздухе алюминий мгновенно покрывается пленкой, которая защищает ее от возникновения ржавчины

Благородные металлы

К благородным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и своей красоты, они считаются самыми дорогими разновидностями металлов. Их стоимость постоянно меняется и их можно купить в банках, тем самым вложив в них свои деньги. Также благородные металлы широко используются в ювелирном деле. Из них изготавливаются кольца, браслеты и прочие украшения.

Горючий химический элемент металл

Про алюминий можно почитать в материале про самые ценные металлы в мире

Виды сплавов

Сплавами называют материалы, которые состоят из двух и более металлических компонентов.

Как правило, сплавы состоят из основы, в которую входят несколько металлов, и так называемых легирующих элементов — они необходимы, чтобы придать сплаву мягкость, эластичность и другие свойства.

Чаще всего в промышленности применяются смеси с использованием железа и алюминия, но вообще существует более 5 тысяч разновидностей сплавов.

В большинстве своем металлы, с которыми мы взаимодействуем — это сплавы

Сплавы делятся на два вида: литые и порошковые. Литые сплавы получаются путем смешивания расплавленных компонентов. А порошковый метод получения сплавов подразумевает прессование порошков нескольких металлов и их последующее спекания при высоких температурах.

Из металлических сплавов сегодня изготавливается практически все, вплоть до скамеек

По назначению сплавы делятся на конструкционные, инструментальные и специальные. Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей автомобилей.

Из инструментальных сплавов, как можно понять из названия, изготавливают инструменты — например, различные молотки и ножи.

Читайте также:  Оптовые базы приема металлолома

А специальные сплавы используются для изготовления деталей специального назначения — например, для предотвращения трения.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Как видно, металлов очень много и они сильно друг от друга отличаются. На тему металлов также рекомендую почитать материал, в котором я рассказал о самых интересных разновидностях этого материала. Вот знаете ли вы, как называется самый редкий металл на нашей планете и как его добывают?

Торий – топливо третьего тысячелетия

Этот химический элемент признан альтернативой урану как ядерному топливу. У него много плюсов, поэтому именно на торий делают ставку стратеги, курирующие сферу энергобезопасности.

Горючий химический элемент металл

Что представляет собой

Торий как элемент представлен в таблице Менделеева под номером 90. Открывает группу актиноидов. Радиоактивен незначительно.

Это серебристо-белый мягкий блестящий металл.

Горючий химический элемент металл

По составу – три десятка изотопов. Только у одного (232) период полураспада – 13,9 млрд. лет – втрое превышает возраст Земли. Время распада остальных – часы или годы.

Почти 100% тория природного происхождения – мононуклид-232.

Международное обозначение элемента – Th, Thorium.

Как был открыт

К получению тория причастны ученые нескольких стран:

  • Первые крупицы вещества получил гуру европейских химиков Йенс Берцелиус (первая треть 19 века). Образцом стал минерал с сульфатом тория в составе.
  • Торий как металл выделил через полвека его коллега и соотечественник швед Ларс Нильсон.
  • Радиоактивность элемента обнаружили (1898 год) полька Мария Склодовска-Кюри и немец Герберт Шмидт.

Первооткрыватель назвал вещество торием в честь верховного бога скандинавского пантеона Тора. Минерал стал торитом.

Анналы науки хранят имя человека, далекого от химии. 17-летний американец, житель Детройта, соорудил в пристройке к дому ядерный реактор. Ему удалось добыть радиоактивный элемент из сеток накаливания газовых светильников. Пресса окрестила его «радиоактивным бойскаутом», феномен – «случаем с Дэвидом Ханом».

Как представлен в природе

Торий содержат магматические породы, пегматиты, редкоземельные и другие минералы (12 наименований). Главные источники вещества – редкоземельные элементы и минерал монацит. Но отдельно не добывается, только с другими элементами.

Горючий химический элемент металлМонацит

Вместе с ураном входит примесью в граниты.

Горючий химический элемент металлГранит

Тонна земной коры содержит 10,5 г тория, литр морской воды – 0,05 мкг.

  • Месторождения ториевых минералов есть на всех континентах.
  • Богатые залежи у Норвегии и Индии.
  • Российские ресурсы сосредоточены в основном за Уралом: Омская, Томская, Новосибирская, Мурманская области, Республика Тыва, Красноярский край, Саха-Якутия.

Физико-химические характеристики

Горючий химический элемент металлОчищенный торий

Химический элемент торий – типичный актиноид:

  • С трудом растворяется в кислотах. Легко – в царской водке (азотно-соляном кислотном концентрате).
  • Устойчив к агрессивным щелочам.
  • Реакция с газами, галогенами, серой, кремнием, другими элементами запускается при нагреве.

Оксид вещества не окисляется, самый тугоплавкий среди оксидов.

Металл более уязвим:

  • На воздухе тускнеет, темнеет (постепенно).
  • Коррозия определяется температурой: на влажном холоде замедленна, в горячей воде – молниеносна.
  • Нагревшись, горит ярким белым пламенем.

Порошок легко воспламеняется, поэтому хранится притопленным в керосине.

  • При минус 272°С элемент становится сверхпроводником.

Структура кристаллической решетки элемента меняется с кубической на центрированную по граням. Порог перехода – 1400°С.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Торий / Thorium (Th), 90
232,03806(2) а. е. м. (г/моль)
[Rn] 6d2 7s2
180 пм
165 пм
(+4e) 102 пм
1,3 (шкала Полинга)
4
 670,4 (6,95) кДж/моль (эВ)
11,78 г/см³
2028 K
5060 K
16,11 кДж/моль
513,7 кДж/моль
26,23 Дж/(K·моль)
19,8 см³/моль
кубическая, гранецентрированая
5,080 Å
100,00 K
(300 K) (54,0) Вт/(м·К)
7440-29-1

Торий причислен к тяжелым металлам: кубик с ребром 1 см весит 11,7 грамма.

Технология получения

Процесс получения вещества несложен:

  • Монацитовую руду обогащают.
  • На продукт воздействуют кислотами либо щелочами.
  • Извлекают «редкие земли» – экстрагируя, затем сорбируя.
  • Из конгломерата металлических соединений выделяют фторид, хлорид либо диоксид тория.

Металлическую форму вещества получают методом металлотермии. Процесс проходит с участием магния, кальция или натрия при 910-990°С.

Преимущества перед ураном

Торий рассматривают как альтернативу урана.

Горючий химический элемент металлТяжёлый серебристо-белый глянцеватый металл – уран

У элемента ряд преимуществ:

  1. Запасы втрое – вчетверо больше.
  2. Процесс безопаснее. Реактор, работающий на тории, лишен избыточной реактивности. Аварии типа Чернобыля или Фукусимы исключены.
  3. Новые порции топлива загружаются каждые 10 лет (а не полтора года, как у урана).

Нуклид-232 не делится. Но, прихватив нейтрон, превращается в уран-233 с делимым ядром. То есть в реакторе торий «оборачивается» топливом, пригодным для получения энергии. Реально отладить цикличность, при которой урана-233 на выходе получится больше, чем на входе.

Этим плотно занимаются США, Китай, Норвегия, Индия. Для России значение ториевой энергетики возрастает в связи с освоением Арктики.

Стоимость металла не превышает $100 за кг.

Где используется

Металл легко обрабатывать: он мягкий, ковкий, вязкий.

Горючий химический элемент металлМеталлический торий

Несмотря на слабую радиоактивность, нашел применение как мирный атом и компонент продуктов других сфер.

Атомная промышленность

Главная сфера применения вещества – атомный сектор.

Облученный в реакторе ториевый изотоп-232, через цепочку реакций, превращается в уран-233. Он легче традиционных урана-235 и плутония, но работает не хуже.

Глобальные запасы тория втрое – вчетверо превышают урановый «резерв». Энергетика на его основе решит проблему безопасного использования атома.

Другие сферы

Металлический торий приносит пользу другим отраслям промышленности:

  • Металлургия. Это лигатура, улучшающая параметры сплавов (повышение порога на разрыв, жаропрочность). Оксид вещества – печной элемент-резистор. Емкости из окиси тория применяются для работ при 2550-3150°C.
  • Авиастроение. Окись тория – упрочняющий элемент композитов.
  • Гидроэлектростанции. Оксид вещества используется для узлов и конструкций, функционирующих в экстремальных условиях. Им выкладывают изнутри камеры сгорания и газодинамические каналы.
  • Синтез. Соединения, чистое вешество – составляющая катализаторов.

Катодами с веществом, оксидом снабжены источники света: магнетроны, электронные, ксеноновые дуговые, генераторные.

Один процент оксида тория «обездвиживает» структуру вольфрамовых нитей ламп накаливания.

Влияние на живые организмы

Малотоксичный торий присутствует в растениях, организме человека и животных.

Им богаты морская флора и фауна.

Человек получает ежесуточно 3 мкг вещества с пищей и водой. Они выводятся естественным путем.

«Накопители» вещества – селезенка, печень, лимфоузлы, костный мозг, надпочечники.

Негативное влияние на человека возможно при контакте с веществом.

Ограничения

Радиоактивность элемента незначительна, однако при долгом воздействии срабатывает «накопительный» эффект. Что представляет опасность для человека.

Поэтому гранит, используемый как строительный либо декоративный материал, проверяют. Материал с некоторых месторождений использовать запрещено.

Поиск слов по маске и определению

Горючий химический элемент металл
Горючий химический элемент металл Горючий химический элемент металл
Горючий химический элемент металл
Горючий химический элемент металл
Горючий химический элемент металл

  • Результаты поиска:
  • 4 буквы
  • 5 букв
  • 6 букв
ВИСМУТ Химический элемент, металл.
ГАЛЛИЙ Химический элемент, металл.
ГАЛОИД Химический элемент, дающий соли при соединении с металлами.
ГАФНИЙ Химический элемент, металл.
ЖЕЛЕЗО Химический элемент, металл.
КЕССОН В металлургии — элемент стенки шахтной металлургической печи в виде стальной коробки, охлаждаемой водой.
НИКЕЛЬ Химический элемент, металл.
НИОБИЙ Химический элемент, металл.
СВИНЕЦ Химический элемент, металл.
СУРЬМА Химический элемент, полуметалл.
ТАЛЛИЙ Химический элемент, металл.
  1. 7 букв
  2. 8 букв
  3. 9 букв
МЕТАЛЛОИД Название неметаллического элемента.
  • 11 букв
  • Количество найденных определений : 28
  • ПОПУЛЯРНЫЕ ЗАПРОСЫ
Читайте также:  Почему один металл притягивает другой

Металлы

Как известно, все химические элементы и образуемые ими простые вещества делятся на металлы и неметаллы.

Так как в периодах и группах периодической системы Д.И.Менделеева существуют закономерности в изменении металлических и неметаллических свойств элементов, можно достаточно определенно указать положение элементов-металлов и элементов-неметаллов в периодической системе.

Если провести диагональ от бора к астату, то слева от этой диагонали в периодической системе все элементы являются металлами, а справа от нее элементы побочных подгрупп являются металлами, а элементы главных подгрупп – неметаллами.

Элементы, расположенные вблизи диагонали (например, Al, Ti, Ga, Ge, Sb, Te, As, Nb), обладают двойственными свойствами: в некоторых своих соединениях ведут себя как металлы, а в некоторых – проявляют свойства неметаллов.

Все s-элементы (кроме Н и Не), d-элементы (все элементы побочных подгрупп) и f-элементы (лантаноиды и актиноиды) являются металлами. Среди р-элементов есть и металлы, и неметаллы, число элементов-металлов увеличивается с увеличением номера периода.

Горючий химический элемент металлСамородки золота

Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое имеют от 1 до 3 электронов. Исключение: атомы германия, олова, свинца на внешнем электронном слое имеют четыре электрона, атомы сурьмы, висмута – пять, атомы полония – шесть.

Атомы металлов имеют меньший заряд ядра и больший радиус по сравнению с атомами неметаллов данного периода. Поэтому прочность связи внешних электронов с ядром в атомах металлов небольшая.

Атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы.

Простые вещества, которые образуют элементы-металлы, при обычных условиях являются твердыми кристаллическими веществами (кроме ртути).

Кристаллическая решетка металлов образуется за счет металлической связи.

Имеющиеся между узлами кристаллической решетки свободные электроны могут переносить теплоту и электрический ток, что является причиной главных физических свойств металлов – высокой электро- и теплопроводности.

  1. Все металлы – твердые вещества (кроме ртути).
  2. Для всех металлов характерны металлический блеск и непрозрачность.
  3. Все металлы – проводники теплоты и электрического тока. Металлы, характеризующиеся высокой электрической проводимостью, обладают и высокой теплопроводностью.
  4. Важными свойствами металлов являются их пластичность, упругость, прочность. Они способны под давлением изменять свою форму, не разрушаясь.
    Горючий химический элемент металлРтуть

По степени твердости металлы значительно отличаются друг от друга. Так, калий, натрий – мягкие металлы (их можно резать ножом); хром – самый твердый металл (царапает стекло).

Температуры плавления и плотности металлов также изменяются в широких пределах. Самый легкоплавкий металл – ртуть (tпл.= — 39 ̊ С), самый тугоплавкий – вольфрам (tпл.= 3380 ̊ С). Плотность лития – 0,59 г/см3, осмия – 22,48 г/см3.

  • Металлы отличаются своим отношением к магнитным полям и делятся на три группы:
  • ферромагнитные металлы способны намагничиваться под действием слабых магнитных полей (железо, кобальт, никель, гадолиний);
  • парамагнитные металлы проявляют слабую способность к намагничиванию (алюминий, хром, титан, почти все лантаноиды);
  • диамагнитные металлы не притягиваются к магниту, даже слегка отталкиваются от него (олово, медь, висмут).

Атомы металлов не могут присоединять электроны. Поэтому они во всех химических реакциях являются восстановителями и в соединениях имеют только положительные степени окисления. Восстановительная активность различных металлов неодинакова. В периодах слева направо восстановительная активность металлов уменьшается; в главных подгруппах сверху вниз – увеличивается.

  1. Взаимодействие с простыми веществами – неметаллами:
  1. а) с галогенами металлы образуют соли – галогениды, например:
  2. Mg + Cl2 = MgCl2
  3. Zn + Br2 = ZnBr2
  4. б) с кислородом металлы образуют оксиды, например:
  5. 4Na + O2 = 2Na2O
  6. 2Cu + O2 = 2CuO

Горючий химический элемент металлГорение железа в кислороде

  • в) с серой металлы образуют соли – сульфиды, например:
  • Fe + S = FeS
  • г) с водородом самые активные металлы образуют гидриды, например:
  • Ca + H2 = CaH2
  • д) с углеродом многие металлы образуют карбиды, например:
  • Ca + 2C = CaC2
  1. Взаимодействие со сложными веществами:
  1. а) металлы, находящиеся в начале ряда напряжений (от Li до Na), при обычных условиях вытесняют водород из воды и образуют щелочи, например:
  2. 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
  3. б) металлы, расположенные в ряду напряжений до водорода, взаимодействуют с разбавленными кислотами (HCl, H2SO4 и др.), в результате чего образуются соли и выделяется водород, например:
  4. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
  5. в) металлы взаимодействуют с растворами солей менее активных металлов, в результате чего образуется соль более активного металла, а менее активный металл выделяется в свободном виде, например:
  6. Fe + CuSO4 = FeSO4 +Cu

Большинство металлов встречаются в природе в виде различных соединений (оксиды, сульфиды, сульфаты, хлориды, карбонаты и др.). Только наименее активные металлы встречаются в природе в свободном виде (самородные металлы) – золото, серебро, платина и др.

  • Получение металлов из их соединений – это задача металлургии.
  • Любой металлургический процесс является процессом восстановления ионов металла с помощью различных восстановителей, в результате которого получаются металлы в свободном виде.
  • В зависимости от способа проведения металлургического процесса различают пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию.
  • Пирометаллургия – это получение металлов из их соединений при высоких температурах с помощью различных восстановителей: углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов (алюминия, магния) и др.
  • Гидрометаллургия – это получение металлов, которое состоит из двух процессов: 1) природное соединение металла (обычно оксид) растворяется в кислоте, в результате чего получается раствор соли металла; 2) из полученного раствора данный металл вытесняется более активным металлом.

Электрометаллургия – это получение металлов при электролизе растворов или расплавов их соединений. Роль восстановителя в данном процессе играет электрический ток.

                                         Сплавы

Металлы в чистом виде применяют реже, чем их сплавы. Это объясняется тем, что сплавы часто обладают более высокими техническими свойствами, чем чистые металлы. Изготовление сплавов основано на свойстве металлов в расплавленном состоянии взаимно растворяться и смешиваться друг с другом.

По своему составу и строению сплавы бывают различными. Важнейшими из них являются:

  1. Механическая смесь металлов. Охлажденный расплав представляет собой смесь очень мелких кристаллов отдельных металлов (например, Pb + Sb)
  2. Твердые растворы. При охлаждении расплава образуются однородные кристаллы. В узлах их кристаллических решеток находятся атомы различных металлов (например, Cu + Ni).
  3. Интерметаллические соединения. При взаимном растворении металлов их атомы реагируют между собой, образуя химические соединения. В таких соединениях металлы чаще всего не проявляют валентность, характерную для них в соединениях с неметаллами (например, Cu3Zn, Zn3Mg, Ag2Zn5).

В состав сплавов могут входить и неметаллы (углерод, бор и др.)

Читайте также:  Ио 102 26 исп 104 металл

Горючий химический элемент металлБронза

Способность металлов в расплавленном виде не только механически смешиваться, но и образовывать между собой (и атомами неметаллов) различные соединения – одна из главных причин, объясняющая, почему сплавы по физическим свойствам сильно отличаются от свойств составляющих их металлов.

Сплав полученный из монокарбида вольфрама и кобальта – «победит» — по твердости сравним с алмазом. В настоящее время в технике применяют большое число различных сплавов, обладающих заранее заданными свойствами.

Для их получения используют более 40 химических элементов в разнообразных сочетаниях и количественных соотношениях.

  1. Некоторые широко используемые сплавы
  2. Сталь – сплав железа и углерода, добавки: Mn, Cr, Ni, Si, P, S.
  3. Бронза – сплав меди с оловом, добавки: Zn, Pb, Al, Mn, P, Si.
  4. Латунь – сплав меди с цинком, добавки: Sn, Mn, Al, Pb, Si.
  5. Мельхиор – сплав меди с никелем.
  6. Дюралюминий – сплав алюминия с медью (3-5%), марганцем (1%), магнием (1%).
  7. Амальгамы – сплавы металлов, содержащие ртуть.

Металлы как горючие | это… Что такое Металлы как горючие?

Металлы как ракетное горючие, используемые в ракетных топливах, относятся в основном ко второму периоду периодической системы элементов, и только некоторые из них — к третьему.

Добавка циркония приводит к большой плотности топлива, но уменьшает удельную тягу.

С точки зрения безопасности бор не вызывает никаких затруднений, алюминий и магний имеют малую огнеопасность, литий и цирконий наиболее огнеопасны, а при работе с бериллием необходимо принимать особые меры вследствие его токсичности.

Литий

Мягкий металл серебристо-белого цвета. Из всех щелочных металлов он имеет наиболее высокие температуры плавления и кипения и наибольшую область существования в жидком состоянии.

Благодаря последнему свойству литий считается особенно ценным металлическим теплоносителем, применяемым при охлаждении, поскольку его удельная теплоемкость также необычно высока. Таким образом, литий можно применять как жидкое горючее при условии, что имеется источник энергии для первоначально расплавления металла.

Металлический литий получают путем электролиза расплавленного хлорида лития или его раствора в органическом растворителе, поскольку при электролизе водного раствора образуется гидроокись лития.

Реакции металлического лития протекают менее бурно, чем реакции других щелочных металлов, так как литий наименее электроположителен, но он все же весьма огнеопасен. Литий бурно реагирует с водой и кислотами с выделением газообразного водорода. Если литий не нагрет, то при действии воздуха или кислорода он лишь тускнеет.

Остальные щелочные металлы не особенно пригодны в качестве компонентов ракетных топлив вследствие их высокой реакционной способности и большого молекулярного веса. Исключение составляет цезий, который благодаря своему низкому потенциалу ионизации нашел применение в электростатических двигателях.

Бериллий

Может быть полезен вследствие высокой теплоты сгорания. Бериллий — твердый, хрупкий, легкий металл серого цвета. Широко применяется в ядерной технике, поскольку хорошо замедляет нейтроны, а также в металлургии как антиоксидант и как легирующая добавка для меди и медных сплавов.[1] Основной бериллиевой рудой является берилл Be3Al2(SiO3)6.

Берилл вскрывают, превращая его в двойной фторид бериллия и калия, который затем восстанавливают до металла путем электролиза или металлическим магнием.

Металлический бериллий, как и литий, можно получать электролизом расплавленного хлорида, но для придания расплаву большей электропроводности в него необходимо добавлять некоторое количество NaCl, так как соли бериллия обладают высокой ковалентностью. Бериллий довольно устойчив и не очень реакционноспособен. Основную опасность при работе с ним представляет токсичность бериллиевых соединений.

Все простые соединения, например BeF2, BeO, Be(OH)2, BeSO4, BeCl2 и др., опасны, так как вызывают хроническую пневмонию (воспаление легких). Минерал берилл, по-видимому, нетоксичен; токсичность свободного металла сомнительна.

Предельно допустимые концентрации бериллия в воздухе, установленные Комиссией по атомной энергии США и Американской ассоциацией промышленной гигиены, составляют 2 мкг/м3 в среднем в течение рабочего дня, 25 мкг/м3 при кратковременной работе и 0,01 мкг/м3 в качестве среднемесячной дозы в атмосфере вблизи бериллиевого завода или лаборатории. Возможно, что цифра 2 мкг/м3 слишком занижена, но предельно допустимая концентрация 25 мкг/м3 установлена вполне надежно.

Магний

Находит небольшое применение в ракетных топливах, но его широко используют в воспламенителях и других пиротехнических устройствах, а также как легирующую добавку.

Более тяжелые щелочноземельные металлы вообще не применяются в ракетных топливах, так как молекулярные веса продуктов сгорания были бы слишком высоки. Магний более реакционноспособен, чем бериллий; тонкий порошок магния огнеопасен, но на воздухе не самовоспламеняется.

Металлический магний легко воспламеняется ниже температуры плавления, поэтому его сгорание происходит в паровой фазе.

Бор

Часто применялся в ракетных топливах, но он имеет недостатки, обусловленные низкой эффективностью горения. Помимо ракетных топлив, бор широко применяется в воспламенителях и для защиты от нейтронов.

Бор встречается в важных месторождениях в виде борной кислоты или боратов. Получают этот элемент восстановлением B2O3 металлическим магнием, но степень чистоты обычно не превышает 95-98%. Кристаллический бор исключительно инертен.

Если нагреть бор до 700 °С, то он загорается и горит красноватым пламенем превращаясь в борный ангидрит, выделяя большое количество тепла. На него не действуют кипящие соляная (HCl) и плавиковая (HF) кислоты.

Тонко измельченный бор лишь медленно окисляется горячей концентрированной азотной кислотой HNO3. Именно слабой реакционной способностью бора можно объяснить невысокую эффективность горения.

Алюминий

Широко применяется в твердых ракетных топливах, а также как легирующая добавка. Он встречается в виде минерала боксита — гидратированной окиси.

Получают алюминий методом Холла, который состоит в растворении очищенной окиси алюминия в расплавленном криолите при 800-10000 и последующем электролизе.

[2] Алюминий — твердый, прочный металл серебристо-белого цвета с высоким окислительным потенциалом, но устойчивый к окисление вследствие образования защитной окисной пленки.

Этот металл нереакционноспособен, но в порошкообразном виде образует с воздухом воспламеняющиеся и взрывчатые смеси, поэтому его необходимо изолировать от источника искры. Если порошок алюминия сильно нагреть, то он воспламеняется и сгорает ослепительным белым пламенем, образуя окись алюминия. Горение происходит чрезвычайно быстро.

Цирконий

Может найти применение в ракетных топливах благодаря своей высокой плотности. он встречается в виде минералов бадделеита ZrO2 и циркона ZrSiO4. Извлекаю его способом Кроля, разработанным для титана. Минералы вскрывают путем обработки углеродом и хлором при температуре красного каления.

В результате получают тетрахлорид циркония ZrCl4, который восстанавливают затем расплавленным металлическим магнием в атмосфере аргона при 8000. Сухой циркониевый порошок весьма реакционноспособен и имеет низкую температуру воспламенения (180-1950).

Он может воспламеняться под действием тепла, статического электричества или просто трения, поэтому обычно его хранят в виде влажной пасты.

Примечания

  1. Бериллий как ракетное горючее испытывался в виде суспензий; он используется в смесевых твердых ракетных топливах
  2. Значения температуры приведены в градусах международной 100-градусной шкалы.

Литература

  • Н. Л. Глинка «Общая Химия» издательство «Химия» Москва 1965.
  • С. Сарнер «Химия ракетных топлив» издательство «Мир» Москва 1969.

Wikimedia Foundation. 2010.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector