Интересные факты по щелочноземельным металлам

Щелочно — земельный металл (или щелочноземельный ) являются шестью химическими элементами по два электронным  группы в Периодической таблице  : бериллий 4 Be, магний 12 Mg, кальций 20 Са, стронций 38 Sr, барий 56 В и радий 88 Ра.

Их свойства очень похожи: они серебристо-белые, блестящие и химически довольно химически активные при комнатной температуре и давлении.

Их электронная конфигурация содержит подслой s, насыщенный двумя электронами , они легко теряют с образованием двухвалентного катиона ( степень окисления +2).

Их название происходит от термина «земные металлы», используемого в алхимии и описывающего металлы, устойчивые к огню , оксиды щелочноземельных металлов, остающиеся твердыми при высокой температуре.

Характеристики

Щелочноземельные металлы характеризуются серебристым блеском, низкой плотностью , температурой плавления лишь немного выше, чем у бедных металлов (и температурой кипения ниже, чем у некоторых из них), большой пластичностью , а также определенной реакционной способностью по отношению к галогенам.

, приводящие к ионным солям — за исключением хлорида бериллия BeCl 2, Который является ковалентной — а также с водой ( за исключением бериллия), однако менее охотно , чем с щелочными металлами с образованием сильно основные гидроксиды .

Реакционная способность этих элементов увеличивается с их атомным номером .

Бериллий и магний является довольно серыми , потому что они покрыты оксидной пленкой из BeO и MgO защитного пассивирования , в то время как кальций, стронций, барий и радий ярче и мягче. Поверхность этих металлов быстро тускнеет на открытом воздухе.

Например, в то время как натрий и калий реагируют с водой при комнатной температуре, кальций реагирует только с горячей водой, а магний — только с водяным паром  :

Mg + 2 H 2 O→ Mg (OH) 2+ H 2.

Бериллий исключения такого поведения: он не вступает в реакцию с жидкой водой или с водяным паром, а также галогенидами являются ковалентными . Таким образом, фторид бериллия BeF 2, априори наиболее ионный из галогенидов бериллия, по существу ковалентный, с температурой плавления всего лишь 553,85  ° C и низкой электропроводностью в жидком состоянии.

Ионы M 2+ щелочноземельных металлов Ca, Sr и Ba могут быть качественно охарактеризованы с помощью испытания пламенем  : когда соль щелочноземельного металла обрабатывают концентрированной соляной кислотой (которая дает летучий хлорид металла) и при нагревании сильно в неосвещающем пламени горелки Бунзена наблюдается характерный цвет пламени. Это пламя оранжево-красное для Ca (но бледно-зеленое через синее стекло), пурпурное для Sr (но пурпурное через синее стекло) и яблочно-зеленый цвет для Ba.

Элемент

Атомная масса

Плавление температура

Температура кипения

массовый объем

Атомный радиус

Электронная конфигурация

Энергия ионизации

Электроотрицательность ( Полинг )

Бериллий Магний Кальций Стронций Барий Радий

9,0121831  u	1,287  ° С	2469  ° С	1,85  г · см -3	112  вечера	[ He ] 2s 2	899,5  кДж · моль -1	1,57
24.3055  u	650  ° С	1091  ° С	1,738  г · см -3	160  вечера	[ Ne ] 3s 2	737,7  кДж · моль -1	1,31
40 078 (4)  u	842  ° С	1,484  ° С	1,55  г · см -3	197  вечера	[ Ar ] 4s 2	589,8  кДж · моль -1	1,00
87,62 (1)  ед.	777  ° С	1377  ° С	2,64  г · см -3	215  вечера	[ Kr ] 5s 2	549,5  кДж · моль -1	0,95
137 327 (7)  u	727  ° С	1845  ° С	3,51  г · см -3	222  вечера	[ Xe ] 6s 2	502,9  кДж · моль -1	0,89
[226]	700  ° С	1737  ° С	5,5  г · см -3	—	[ Rn ] 7s 2	509,3  кДж · моль -1	0,9

Элементы этой серии имеют два электрона в валентной оболочке , и их наиболее стабильная электронная конфигурация получается за счет потери этих двух электронов с образованием двухзарядного катиона .

Приложения

Бериллий используется в основном в военных целях.

Он также используется в качестве легирующей примеси p- типа для некоторых полупроводников , в то время как оксид бериллия BeO используется как электрический изолятор и стойкий теплопроводник .

Из-за своей легкости и общих свойств бериллий используется там, где требуются жесткость, легкость и трехмерная стабильность в широком диапазоне температур.

Магния широко используется в промышленности со структурной роли в той степени , что ее свойства в этой области лучше , чем у алюминия  ; однако его использование было сокращено из-за риска воспаления, которое он представляет. Его часто легируют алюминием или цинком, чтобы получить материалы с интересными свойствами. Магний также участвует в производстве других металлов, таких как железо , сталь и титан .

Кальция действует как восстановитель при разделении других металлов из их руд , таких как уран . Он также легирован другими металлами, такими как алюминий и медь , и может использоваться для раскисления некоторых сплавов. Он также используется при производстве строительных растворов и цемента .

Стронция и бария были меньше приложений , чем щелочно — земельного металла легче.

Стронция карбонат SrCO 3используется для производства красных фейерверков , а чистый стронций используется для изучения высвобождения нейромедиаторов из нейронов .

Барий используется для создания вакуума в электронных лампах , а сульфат бария BaSO 4используется в нефтяной промышленности , а также в других областях.

Когда-то радий использовался во многих сферах, но с тех пор был заменен другими материалами из-за своей радиоактивности , что делает его опасным.

Его использовали для производства светящейся краски  (в) и даже добавляли в 1930-х годах в столовую воду, в зубную пасту и косметику с омолаживающими и успокаивающими свойствами, которые затем были заимствованы из-за радиоактивности.

В настоящее время он больше не используется, даже в радиологии , где вместо него используются более мощные и безопасные радиоактивные источники.

Биологическая роль

Внешний вид щелочноземельных металлов.

Щелочноземельные металлы играют очень разнообразную биохимическую роль, некоторые из которых являются незаменимыми, другие высокотоксичными или даже безразличными:

• Поскольку бериллий плохо растворяется в воде, он очень редко присутствует в живых клетках. Неизвестно, играет ли он какую-либо биологическую роль, и, как правило, он очень токсичен для живых существ.

• Магний и кальций широко представлены во всех известных живых организмах и играет жизненно важную роль. Например, магний действует как кофактор многих ферментов и солей кальция играют структурную роль в костях позвоночных и раковин из моллюсков . Градиенты концентрации ионов Mg 2+ и Ca 2+ на клеточных или внутриклеточных мембранах (обволакивающих органеллах ) регулируются ионными насосами, которые взаимодействуют с несколькими фундаментальными биохимическими процессами.

• Стронций и барий довольно редки в биосфере и , таким образом , имеет маргинальную биологическую роль. Тем не менее стронций играет важную роль у морских животных, в частности кораллов , где он участвует в синтезе экзоскелета . Эти элементы иногда используются в медицине , стронций используется в некоторых зубных пастах, в то время как барий, вводимый пациентам в препаратах бария, используется в качестве маркирующего вещества при медицинской рентгенографии для усиления контрастов и помощи в диагностике.

Изотоп 90 Sr является продуктом деления урана. Во время ядерной аварии (утечка отходов, ядерный взрыв и  т. Д. ) Он рискует заразить природу и в конечном итоге попасть в кости фосфатом кальция.

Этимология

Названия этих элементов происходят от их оксидов, щелочноземельных металлов . Древние термины этих оксидов были берилли (оксид бериллия), оксид магния , негашеная , стронция и барит .

Название « щелочноземельный» связано с тем, что оксиды этих металлов занимают промежуточное положение между оксидами щелочных металлов и редкоземельных элементов .

Использование термина «землистый» для классификации, казалось бы, инертных веществ восходит к древним временам. Самая старая известная система — это система Древней Греции , и она состояла из системы четырех классических элементов, включая землю.

Впоследствии эту систему разработали философы и алхимики , в том числе Аристотель , Парацельс , Джон Бехер и Джордж Шталь .

В 1789 году Антуан Лавуазье в своей книге Traite elementaire de chimie отметил, что эти почвы на самом деле представляют собой химические соединения . Затем он назвал их простыми землистыми солеобразующими веществами .

Позже он предположил, что щелочноземельные металлы могут быть оксидами металлов, но признал, что это только предположение. В 1808 году Хамфри Дэви продолжил работу Лавуазье и первым получил образцы металлов электролизом из расплавленной земли.

Примечания и ссылки

1. ↑ согласно Приложению: Правописание французского языка в 1990 г.
2. ↑ (in) Справочник CRC по химии и физике , раздел 1: Основные константы, единицы и коэффициенты преобразования , подраздел: Электронная конфигурация нейтральных атомов в основном состоянии , 84- е  онлайн-издание, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2003.
3. ↑ (in) Гюнтер Петцов, Фриц Алдингер, Сигурд Йёнссон, Питер Велге, Вера ван Кампен Менсинг Томас и Томас Брюнинг , «  Бериллий и соединения бериллия  » , Энциклопедия промышленной химии Ульмана ,
   2002 г.( DOI  10.1002 / 14356007.a04_011.pub2 , читать онлайн )
4. ↑ (in) Р.

   Миледи , «  Стронций как заменитель кальция в процессе высвобождения передатчика в нервно-мышечном соединении  » , Nature , vol.  212, п о  5067,
   10 декабря 1966 г., стр.  1233-1234 ( PMID  21090447 , DOI  10.1038 / 2121233a0 , Bibcode  1966Natur.212.1233M , читать онлайн )

5. ↑ (in) Дональд Дж.

   Хаглер-младший и Юкико Года , «  Свойства синхронного и асинхронного высвобождения во время депрессии Pulse Train в культивируемых нейронах гиппокампа  » , Journal of Neurophysiology , Vol.  85, п о  6,
   Июнь 2001 г., стр.  2324-2334 ( PMID  11387379 , читать онлайн )

6. ↑ (in) Роберт Кресс, Ульрих Баудис, Пол Йегер, Герман Х.

   Рихерс, Хайнц Вагнер, Йохен Винклер и Ханс Уве Вольф , «  Барий и соединения бария  » , Энциклопедия промышленной химии Ульмана ,
   2002 г.( DOI  10.1002 / 14356007.a03_325.pub2 , читать онлайн )

7. ↑ (in) Джеймс Г. Террилл-младший, Сэмюэл К. Ингрэм, II и Дейд В. Мёллер , «  Радий в искусстве исцеления и в промышленности.

   Радиационное воздействие в Соединенных Штатах  » , Public Health Reports , vol.  69, п о  3,
   Март 1954 г., стр.  255-262 ( PMID  2024184 , PMCID  13134440 , JSTOR  4588736 )

Смотрите также

Статьи по Теме

• Металл
• Щелочной металл
• Бедный металл
• Переходный металл

Внешние ссылки

Erdalkalimetalle – Wikipedia

◄    щелочноземельные металлы    ►

Место в периодической таблице

группа	2
период
2	4 Be
3	12 мг
4-й	Около 20
5	38 Sr
6-е	56 Ba
7-е	88 Ra

Когда щелочноземельные металлы являются химические элементы бериллий , магний , кальций , стронций , барий и радий из 2 — й основной группы в Периодической таблице упоминается.

Это блестящие химически активные металлы , в валентной оболочке которых находятся два электрона . Радий — радиоактивный промежуточный продукт ряда естественных распадов .

Название происходит от двух соседних основных групп: щелочных металлов , с которыми они образуют общие сильные основания , и земных металлов , с которыми они связаны, которые плохо растворимы в воде .

характеристики

Типичные щелочноземельные металлы — это кальций , стронций и барий . Бериллий очень мало похож на другие щелочноземельные металлы, поэтому бериллий также относится к группе цинка . Щелочноземельные металлы — это легкие металлы с металлическим блеском. Блеск исчезает быстро в воздухе , потому что металл окисляется . Бериллий и магний довольно устойчивы в сухом воздухе . Магний реагирует с азотом воздуха аналогично литию . Вот почему говорят о косвенном отношении к элементу литию. Щелочноземельные металлы проводят в электрический ток , и каждый имеет два внешних электрона . В соединениях они встречаются почти исключительно в виде двухвалентных катионов .

Типичные щелочноземельные металлы и их соли имеют определенный цвет пламени :

• Кальций и его соли окрашивают пламя в оранжево-красный цвет (622 и 553 нм).
• Стронций и его соли окрашивают пламя в красный цвет (675 и 606 нм).
• Барий и его соли окрашивают пламя в зеленый цвет (524 и 514 нм).

Из-за этого цвета пламени для фейерверков используются соединения щелочноземельных металлов .

Физические свойства

С увеличением атомного числа , атомная масса , атомный радиус и ионный радиус растут .

Кальций имеет самую низкую плотность — 1550 кг / м³. Он увеличивается вверх и особенно вниз, при этом максимальное значение радия достигает 5500 кг / м³.

Твердости Мооса бериллия находится в среднем диапазоне 5,5. Остальные элементы 2-й основной группы имеют низкую твердость, которая уменьшается с увеличением атомного номера.

Первые три щелочноземельных металла, особенно бериллий и кальций, являются очень хорошими электрическими проводниками . Хотя другие элементы этой основной группы отнюдь не плохие лидеры, разница значительна.

Энергия первой ионизации падает с увеличением атомного номера с 9,322 эВ для бериллия до 5,212 эВ для бария. Радий снова имеет немного более высокое значение — 5,279 эВ.

Электроотрицательность падает от 1,57 бериллия до 0,9 для радия.

элемент

бериллий

магний

Кальций

стронций

барий

радий

Температура плавления (1013 гПа)	1560 К (1287 ° С)	923 К (650 ° С)	1115 К (842 ° С)	1050 К (777 ° С)	1000 К (727 ° С)	973 тыс. (700 ° С)
Температура кипения (1013 гПа)	3243 К (2969 ° С)	1383 К (1110 ° С)	1760 К (1487 ° С)	1653 К (1380 ° С)	1910 К (1637 ° С)	2010 К (1737 ° С)
Плотность (20 ° C, 1013 гПа)	1,848 г / см 3	1,738 г / см³	1,55 г / см 3	2,63 г / см 3	3,62 г / см 3	5,5 г / см³
Твердость по Моосу	5.5	2,5	1,75	1.5	1,25
Электрическая проводимость	25 х 10 6 См / м	22,7 х 10 6 См / м	29,4 х 10 6 См / м	7,41 х 10 6 См / м	2,94 х 10 6 См / м	1 х 10 6 См / м
Атомная масса	9,012 ед.	24 305 ю	40 078 ю	87,62 ед.	137 327 u	226,025 ед.
Электроотрицательность	1,57	1,31	1,00	0,95	0,89	0,9
состав
Кристаллическая система	шестиугольный	шестиугольный	Кубическая площадь с центром	Кубическая площадь с центром	объемно-центрированная кубическая	объемно-центрированная кубическая

Электронная конфигурация

Электронная конфигурация является [ Х ] у с ². Х обозначает электронную конфигурацию с благородным газом , который является одним периода выше , и периода , в котором элемент расположен должны быть использован для у .

Электронные конфигурации для отдельных элементов:

• Бериллий: [ He ] 2s²
• Магний: [ Ne ] 3s²
• Кальций: [ Ar ] 4s²
• Стронций: [ Kr ] 5s²
• Барий: [ Xe ] 6s²
• Радий: [ Rn ] 7s²

Степень окисления +2, так как два электрона во внешней оболочке могут быть легко отданы. Ионы Me 2+ имеют конфигурацию благородного газа .

Реакции

Щелочноземельные металлы достигают конфигурации благородного газа, высвобождая два своих внешних электрона .

Однако по сравнению со щелочными металлами они менее реактивны, потому что для отщепления двух внешних электронов требуется более высокая энергия ионизации, чем одного, как в случае со щелочными металлами.

Это может быть оправдано тем фактом, что щелочноземельные металлы имеют более высокий заряд ядра и, соответственно, меньшие атомные радиусы, чем щелочные металлы.

В группе щелочноземельных металлов реакционная способность увеличивается сверху вниз, потому что между внешними электронами и ядром атома появляется все больше и больше полных электронных оболочек, и поэтому расстояние между внешними электронами и ядром увеличивается. Это означает, что они менее сильно притягиваются к ядру атома и поэтому могут легче отщепляться.

Щелочноземельные металлы легко испускают свои два внешних электрона , образуя дважды положительно заряженные ионы , и поэтому являются основными металлами , которые окисляются на воздухе . Однако бериллий и магний образуют стабильные оксидные слои и, таким образом, пассивируются, то есть окисляется только их поверхность.

Эта пассивация также означает, что вода очень медленно атакует бериллий и магний. С другой стороны, кальций , стронций и барий реагируют с водой с образованием гидроксидов с образованием водорода . Как и щелочные металлы , щелочноземельные металлы также являются образующими основания .

В противном случае щелочноземельные металлы хорошо реагируют с неметаллами , например Б. с кислородом или с галогенами .

В следующих уравнениях реакции Me обозначает щелочноземельный металл.

2Мне+О2⟶2MeO{ Displaystyle { ce {2Me + O2 -> 2MeO}}}
Барий также образует перекись бария .

Мне+ЧАС2⟶MeH2{ displaystyle { ce {Me + H2 -> MeH2}}}
Образующиеся гидриды имеют ионную структуру.
Мне+2ЧАС2О⟶Мне(ОЙ)2+ЧАС2{ Displaystyle { ce {Me + 2H2O -> Me (OH) 2 + H2}}}

• Реакция с галогенами (на примере хлора ):

Мне+Cl2⟶MeCl2{ Displaystyle { ce {Me + Cl2 -> MeCl2}}}

Реакционная способность , которая увеличивается с атомным номером, может быть четко прослежена в поведении реакции:

ссылки

Бериллий — единственный щелочноземельный металл, который образует преимущественно ковалентные связи. Остальные элементы 2-й основной группы встречаются почти исключительно в виде ионов Me 2+ . В таблице представлен приблизительный обзор наиболее важных подключений:

Другие

BaO2+ЧАС2ТАК4-й⟶BaSO4-й+ЧАС2О2{ displaystyle { ce {BaO2 + H2SO4 -> BaSO4 + H2O2}}}

Жесткость воды

Растворенные ионы кальция и магния в основном определяют жесткость воды . Например, водорастворимый гидрокарбонат кальция (Ca (HCO 3 ) 2 ) превращается в малорастворимое соединение карбонат кальция (CaCO 3 ), которое также известно как « накипь »:

Приблизительно(HCO3)2⟶CaCO3+CO2↑+ЧАС2О{ Displaystyle { ce {Ca (HCO3) 2 -> CaCO3 + CO2 (^) + H2O}}}

Обратной реакции препятствует улетучивание диоксида углерода из раствора , накипь оседает в кастрюлях и т. Д. Таким образом, гидрокарбонат кальция относится к категории временной жесткости воды.

Другое свойство ионов щелочноземельных металлов, но особенно Ca 2+ и Mg 2+ , заключается в образовании нерастворимых соединений с мылом . Поскольку мыла с химической точки зрения являются солями , они состоят из катионов и анионов .

Анионы всегда представляют собой высшие жирные кислоты , а в качестве катионов обычно используются ионы щелочных металлов .

Ионы щелочноземельных металлов заменяют их и, таким образом, образуют нерастворимые соединения, которые обобщены термином « известковое мыло ».

Вхождение

Щелочноземельные металлы участвуют в структуре земной коры, включая воздушную и водную оболочку, следующим образом (данные в% по массе):

• 2,7 · 10 −4  % бериллия
• 2,0 х 10 0  % магния
• 3,4 х 10 0  % кальция
• 3,6 · 10 -2  % стронция
• 4,0 · 10 -2  % бария
• 1,0 х 10-10  % радия

Щелочноземельные металлы никогда не встречаются в природе и в основном связаны в виде силикатов , карбонатов или сульфатов .

Бериллийсодержащие драгоценные камни

Хотя бериллий встречается очень редко, он содержится в 30 различных минералах . К наиболее известным относятся:

доказательство

Щелочноземельные металлы обнаруживаются в основном спектральным анализом на основе характерных спектральных линий . Влажные химические методы, такие как осаждение в виде карбонатов , сульфатов или гидроксидов , теперь используются только в демонстрационных целях.

ион

Цвет пламени

Реакция с OH —

… с CO 3 2−

… с SO 4 2−

… с C 2 O 4 2−

… с CrO 4 2−

бериллий магний Кальций стронций барий радий

нет	Be (OH) 2 осаждается	BeCO 3 растворим	BeSO 4 растворим	BeC 2 O 4 осаждается	BeCrO 4 растворим
нет	Mg (OH) 2 осаждается	MgCO 3 осаждается	MgSO 4 растворим	MgC 2 O 4 растворим	MgCrO 4 растворим
кирпично красный	Ca (OH) 2 осаждается	CaCO 3 осаждается	CaSO 4 осаждается	CaC 2 O 4 осаждается	CaCrO 4 осаждается
интенсивно красный	Sr (OH) 2 осаждается	SrCO 3 осаждается	SrSO 4 осаждается	SrC 2 O 4 растворим	SrCrO 4 осаждается
желтый зеленый	Ba (OH) 2 растворим	BaCO 3 осаждается	BaSO 4 осаждается	BaC 2 O 4 растворим	BaCrO 4 осаждается
кармин	Ra (OH) 2 растворим	RaCO 3 терпит неудачу	Расо 4 выпадает в осадок	RaC 2 O 4 осаждается	RaCrO 4 осаждается

Инструкции по технике безопасности

На воздухе стабильны только бериллий и магний. Остальные элементы этой основной группы должны храниться в парафиновом масле или инертном газе . Хранение в спирте возможно только для бериллия, магния и кальция, так как барий уже отщепляет от них водород и вступает в реакцию с алкоголем .

Ба+2Р.-ОЙ⟶Ба2+ (Р.-О-)2+ЧАС2↑{ Displaystyle { ce {Ba + 2 R-OH -> Ba2 + (RO ^ -) _ 2 + H2 (^)}}}

В мелкодисперсной форме магний легко воспламеняется; Порошки кальция, стронция и бария могут самовоспламеняться на воздухе. Сжигание щелочноземельных металлов не должны никогда быть погашен с водой!

Щелочноземельные металлы являются сильными восстановителями, способными даже выделять щелочные металлы из своих соединений. Эти реакции сильно экзотермичны ; при определенных обстоятельствах это может даже привести к взрыву .

Бериллий — яд для легких , хотя механизм действия до сих пор в значительной степени неизвестен. Его соединения также являются канцерогенными.

Соединения бария очень токсичны, если они легко растворяются в воде. 1  грамм может быть смертельным.

Радий чрезвычайно вреден для здоровья из-за своей радиоактивности, но до 1931 года вода с добавлением радия продавалась для питья под торговым названием Radithor . Число раненых или погибших, которые, как стальной магнат Эбен Байерс , поглотили Радитор , неизвестно.

веб ссылки

литература

• Ганс Брейер: dtv-Atlas Chemie (Том 1: Общая и неорганическая химия) (2000), ISBN 3-423-03217-0 , стр. 94-113.

Интересные факты о популярных металлах и их сплавах

Сначала человек научился делать медные орудия труда. Так как медь — мягкий металл, наряду с медными орудиями труда применяли каменные. Когда научились изготавливать бронзу — сплав меди с оловом, металлические орудия труда начали вытеснять каменные. Полностью человечество перешло на металлические орудия труда только с началом обработки железа. Представляем интересные факты о металлах.

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.

Ртуть

Это — единственный металл, способный пребывать в жидком агрегатном состоянии в комнатных условиях. О токсичности ртутных испарений известно всем, но только химики знают, как данный элемент влияет на свойства алюминия.

Законодательными актами и документами, регламентирующими порядок и правила перемещения грузов на борту самолетов в некоторых странах, строго запрещается транспортировка ртути, так как при попадании на алюминиевую поверхность, она способна прожечь отверстие, что особенно важно на борту самолета, конструкция которого включает множество деталей, сделанных из этого материала.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Интересные факты о металлах и их сплавах

31 Авг 2020 Металл используется везде и повсюду. Только оглянитесь вокруг и вы поймёте, что в наше время почти в любом изделии используется металл, будь то какая-либо деталь или изделие целиком.

Мы ни случайно выбрали для рассмотрения данную тему, ведь большая часть нашей продукции сделана из металла или имеет металлические детали.

Поэтому мы решили, что вам будет интересно просмотреть несколько интересных фактов о металлах.

Такая широкая распространенность металлических изделий обусловлена многими факторами: они крепки, практичны и имеют высокий срок эксплуатации. Такие предметы менее требовательны к уходу, нежели, например, изделия из дерева. Тем более, что отдельные части металлических изделий зачастую покрыты другими материалами, поэтому по красоте внешнего вида они ничуть не уступают остальным.

Итак, поговорим же о самых интересных свойствах металлов. Один из самых распространенных металлов в почве нашей планеты — алюминий, однако, если брать всю планету целиком, то на первое место выходит железо, так как ядро Земли в большей части состоит из него.

Из всего добываемого в мире титана только 7% используется в машиностроении, 13% — на обработку бумаги, 20% — производство пластика и 60% на производство краски.

Характерный запах монет — это не запах металла. Он получается из соединений, образующихся при соприкосновении с металлом, например человеческого пота. Чтобы получить такой «металлический» запах, достаточно лишь малого количества реагентов.

Некоторым металлическим сплавам, например нитинолу (55% никеля и 45% титана), присущ эффект памяти формы. Он заключается в том, что деформированное изделие из такого материала при нагреве до определённой температуры возвращается к своей первоначальной форме. Это связано с тем, что данные сплавы имеют особую внутреннюю структуру под названием мартенсит, обладающую свойством термоупругости.

В деформированных частях структуры возникают внутренние напряжения, которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние. Материалы с памятью формы нашли широкое применение в производстве — например, для соединительных втулок, которые при очень низкой температуре сжимаются, а при комнатной — распрямляются, формируя соединение гораздо надёжнее сварки.

Предметы, изготовленные из такого металла как медь, а также из ее сплавов, не могут создавать искры. Это свойство меди применяется в производстве инструментов для проведения огнеопасных работ. В Японии, подверженной частым землетрясениям, медь применяют для производства газовых трубопроводов, которые отличаются высокой сейсмоустойчивостью.

Еще одно интересное свойство меди было выявлено в ходе исследования водоемов, в которых обитают карпы.

Оказывается, в воде, не содержащей медь, развивается грибок, который губительно влияет на развитие карпов, а в воде, содержащей медь, карпы хорошо растут и размножаются.

Медь есть и в организме человека, но она регулярно выводится, и поэтому мы нуждаемся в своеобразной дозаправке ежедневно 2 мг меди.

Впервые железо было выплавлено из руды во втором тысячелетии до нашей эры на территории Западной Азии. Технология железной металлургии начинала распространяться по всему миру и в 9-7 веках нашей эры получило повсеместное распространение практически во всех племенах Европы и Азии. Этот период именуется железным веком, сменившим бронзовый век.

Основным продуктом практически любой промышленности является сталь (сплав железа с углеродом). Для изготовления любых станков и оборудования необходима сталь, а в автомобильной промышленности из стали и вовсе производят кузова и детали ходовой части автомобиля. Сложная электроника и космическая промышленность без стали существовать также не могут.

В данной статье мы рассмотрели одни из самых интересных фактов о металлах и их сплавах. Надеемся, что данная статья была вам интересна.

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.

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.

Несколько лет назад ученые выяснили, что медь способна предотвратить распространение вирусов

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.

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.

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

Серебро

Многим знакомо выражение: «Серебро дороже золота». Оно не соответствует действительности. Тем не менее данное утверждение произрастает на почве благотворных, целебных, очистительных свойств серебра.

Вода, долгое время пребывавшая в посуде из этого материала, приобретает антитоксичные свойства. Чем и объяснялась высокая популярность серебряной утвари в старые времена.

Из этих соображений, на современных космических станциях функционируют серебряные водоочистители.

Первые изделия из данного металла были обнаружены в Египте, и насчитывают они возраст более 6 тысяч лет. На территории современной Индии принято употреблять в пищу десерты, покрытые тончайшей серебряной фольгой, что помогает поддерживать здоровье желудочно-кишечного тракта в условиях высокой антисанитарии.

Данный металл активно применяется азиатскими производителями терморегуляционной техники, главным образом — при сборке кондиционеров с функцией воздушной очистки.

В старину серебро служило средством предотвращения молочного окисления. Ложку из этого металла помещали в крынку с молоком, за счет чего оно не окислялось долгое время. И наконец, он стимулирует репродукцию гемоглобина, положительно влияет на центральную нервную систему. Такой вот удивительный металл — серебро. Интересных фактов о нём ещё много, но это — основные.

Коррозия

Это сугубо негативный процесс, хотя есть у него и свои преимущества. Ещё 100 лет назад кавказские джигиты осознали всю полезность коррозийного процесса для производства прочных, не тупящихся клинков.

Так, они первые стали зарывать свои сабли и клинки в землю на пару лет, где те обретали прочность и способность разрезать даже самые твердые волокна. Данные характеристики металла достигались за счет абсорбирующего свойства ржавчины, которая, находясь в земле, впитывала в себя органические элементы и углеродистые соединения.

Индийское инженерное научное сообщество изобрело собственный инновационный метод защиты металлических поверхностей посредством катализа коррозии и последующего нанесения оксидированной краски на заржавевшую поверхность. Таким образом, специальная краска вступает в реакцию с ржавчиной и образует однородный, крепкий защитный слой.

В производстве инструментов для разделки туш применяются сплавы с небольшим процентом хрома, меди и никеля, за счет чего изделие быстро покрывается коррозией, под которой со временем образовывается прочный защитный слой, препятствующий дальнейшему образованию ржавчины.

Другие любопытные факты

Невероятно прочный титан, на удивление, находит свое наивысшее признание не в металлургии, не в машиностроении или технике, а в производстве синтетических пластиков, бумаги и красок.

Алюминий в 1885 году считался одним из самых дорогих металлов. И ценился он выше золота и серебра. Наличие алюминиевых пуговиц у офицеров французской армии расценивалось как знак высшего благородства.

При строительстве спутников и космических радиационных дозиметров американцы в свое время решились на распиливание затонувшего в конце Первой мировой войны корабля «Кронпринц Вильгельм», так как сталь, изготавливаемая после 1945 года, содержит слишком большой процент радиации. Использование такого металла воспрепятствовало бы сбору достоверных данных.

И наконец, факт о калифорнии. Он является самым дорогостоящим синтезированным металлом. Его стоимость превышает 6,5 миллиона за грамм. Фото, кстати, представлено выше.

На самом деле, ещё можно рассказать много интересных фактов про металлы. Химия – удивительная наука, и каждый элемент периодической таблицы обладает уникальными, неповторимыми свойствами и качествами.