Факты и металлах и неметаллах

Обновлено: 07.07.2024

Наш мир наполняют различные простые вещества – металлы или неметаллы. При существовании 120 химических элементов, Вселенную наполняют более 400 простых веществ. Этот парадокс связан с понятием аллотропии – явлением образования одним химическим элементом двух и более простых веществ. Например, атом кислорода может формировать молекулярный кислород О2 и озон О3.

План урока:

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Для металлов характерен ряд свойств:

твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
металлический блеск;
проводимость электрического тока и тепла;
пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Для неметаллов характерен ряд свойств:

хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
отсутствие блеска;
непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Красные ячейки – неметаллы, синие – металлы

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Красные ячейки – полуметаллы

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Способы получения металлов

Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.

Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N₂O₂).

2 Ca + MnO₂ → 2 CaO + Mn(нагревание)

Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.

Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.

Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

Способы получения неметаллов

Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.

2 KCl → 2 K + Cl₂

Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.

SiO₂ + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

На благородных металлах не образуется коррозия.
На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe 2+ - 2e → Fe 0

Катод: 2H + + 2e → H₂

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
краски, лаки, смазки.
Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор. Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений. Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Интересные факты о неметаллах

Все вещества, которые есть на нашей планете, можно разделить на две большие группы: металлы и неметаллы. Неметаллы отличаются от металлов тем, что могут быть в жидком, газообразном или твердом состоянии. Они плохо проводят электричество и тепло, у них нет характерного блеска, но есть собственный цвет.

Всего открыто двадцать четыре неметалла, шесть из них — инертные газы. При этом 2/3 массы Земли — это всего два элемента: кислород и кремний. Все живые молекулы имеют в своем составе углерод. 99% массы растений и 97% массы человека — неметаллы.

Интересные факты о неметаллах человеческого тела

Основа жизни на земле углерод. Именно из него состоят все органические молекулы, а значит и живые организмы, в том числе и тело человека. Неметаллы организма принято разделять на три группы:

органогенные элементы, из которых состоят все ткани человеческого тела;

макроэлементы: ежедневно человеку необходимы граммы, десятки граммов серы, фосфора, хлора;
микроэлементы: их дозировка, нужная для нормальной работы организма, измеряется десятым, сотыми долями грамма или милиграмма.

Необходимых микроэлементов-неметаллов всего четыре: йод, кремний, фтор и селен. Из 24 элементов таблицы Менделеева в организме человека почти половина: одиннадцать неметаллов, без которых невозможна жизнь.

Углерод

Шестой элемент периодической системы входит в состав всех живых молекул. Его способность образовывать длинные цепочки незаменима для создания молекул ДНК, сложных белков. Число отдельных атомов углерода в молекулах доходит до десятков, сотен миллионов.

Человечеству известно несколько десятков миллионов веществ, которые образованы с участием углерода. Это в несколько раз больше, чем количество веществ, образованных всеми остальными элементами таблицы Менделеева. Этому макроэлементу посвящен отдельный раздел химии — органическая.

Интересные факты об углероде:

Образует самое большое количество простых веществ с разной кристаллической решеткой, химическими и физическими свойствами. Это свойство называется аллотропией. В природе встречается в виде графита и алмаза, человек создал еще несколько модификаций кристаллической решетки: графен (в миллион раз лучше проводит электричество, чем медь), лондейслит, фуллерен (на 50% тверже алмаза), нанотрубки (имеют массу в 6 раз меньше стали, а прочность выше в десятки раз). В этом веке из смеси графена и нанотрубок создали аэрогель, который легче воздуха, способен растягиваться и сжиматься, не меняя свойств. Впитать объем жидкости в 900 раз, превышающий собственную массу.
Самый тугоплавкий из всех: плавится при 3700 ºC, что на 300 ºC выше, чем температура плавления вольфрама, из которого сделаны нити накаливания в лампах. Большая температура (до 5000 ºC) нужна только для плавления соединений углерода.
Способен в естественных условиях, под действием азота и космического излучения, образовывать радиоактивное соединение углерод-14. Благодаря ему люди могут определять возраст археологических, палеонтологических, антропологических находок.
Делает прочнее металлы, если небольшой процент углерода добавлять во время выплавки. Этот процесс получил названия легирования.

Несмотря на то, что свойства углерода изучают более трехсот лет, он до сих пор остается одним из самых загадочных элементов.

Водород

Самый маленький и легкий атом, составляющий 88% всех атомов вселенной. Если объединить сто миллионов атомов водорода в цепочку, то ее длина будет всего один сантиметр. Простое вещество, которое образуется из двух атомов, — бесцветный газ в 14 раз легче воздуха.

Это свойство использовали в начале ХХ века, когда дирижабли, наполненные водородом, курсировали из Германии по всему миру. Воздушные гиганты развивали скорость до 135 км/ч, поднимали до 100 тонн груза и 50 пассажиров. Крупнейшая катастрофа с участием дирижабля случилась 3 мая 1937 года, когда «Гинденбург» загорелся во время посадки в Нью-Джерси. Погибли 13 из ста пассажиров, 22 члена команды.

При отрицательной температуре -253 ºC водород становится жидкостью, которая используется как ракетное топливо.

Внутри планеты макроэлемент находится в виде плазмы, а при воздействии высоким давлением становится твердым, образуя «металлический водород».

Кислород

Это третий по распространенности во вселенной элемент после водорода и гелия. Чистый кислород — газ, в котором каждая молекула состоит из двух атомов, не имеет цвета, запаха. Под действием электрических разрядов образует аллотропное соединение из трех атомов: озон, обладающее свежим, приятным запахом, который мы чувствуем после грозы. Озон в высоких концентрациях ядовит, на этом свойстве базируется работа озонаторов, которые обеззараживают воздух, поверхности, внутри медицинских или промышленных боксов.

Кислород в чистом виде тоже токсичен для человека. Если во вдыхаемой смеси количество углекислого газа упадет ниже 4%, мы перестанем дышать. Откажется работать дыхательный центр продолговатого мозга. В чистом кислороде горит все, даже железо. А в магнитном поле элемент может намагничиваться, притягивать к себе металлы.

Каждая молекула белка или аминокислоты на Земле на 15 — 20% состоит из азота. Воздух, которым дышит все живое на Земле, — на 75%. Без него жизнь невозможна, но превышение концентрации газа вызывает отравления. Азот воздуха одна из причин кессонной болезни: при резком падении давления он начинает высвобождаться в виде пузырьков, кровь как бы закипает, человек может погибнуть.

При обычных условиях элемент может быть в виде газа или жидкости, которую используют как хладагент в кондиционерах, холодильниках. Из литра жидкого вещества, если его нагреть до 20 ºC, получится 700 литров газа. Это свойство положено в основу работы азотных средств пожаротушения.

Самый большой миф о жидком азоте в том, что за доли секунды он способен заморозить объект любого размера (вспомните «Терминатор 2: Судный день»). Но это не так. Понадобится несколько тонн жидкого азота, специальное оборудование, чтобы заморозить, например, тушу свиньи. Те не менее, жидкий азот используют в медицине для хранения биологических культур, материалов, удаления мелких новообразований. При -209 ºC азот становится твердым.

В природе это минерал желтого цвета, не имеющий запаха, который составляет около 3% массы нашей планеты. Если взять всю серу, имеющуюся на Земле, ее хватит, чтобы получилось еще две Луны. Порошок серы используют для обезвреживания ртути, во время реакции получается киноварь — безопасны пигмент, которым пользовались как красителем.

При соединении серы с кислородом или водородом, образуются газы, имеющий резкий гнилостный запах. Особенно много их выделяется во время извержения вулкана. Сера входит в состав белков, аминокислот, гормонов, витаминов. Ежедневно взрослому человеку надо до 5 грамм этого макроэлемента. Содержится в мясе, яйцах, бобовых культурах, молоке, гречке и морепродуктах.

Фосфор

Пятнадцатый элемент таблицы Менделеева никогда не бывает в природе в виде простого вещества из-за своей феноменальной химической активности. Есть белый, красный, желтый, черный, и даже металлический фосфор, который получается при обработке порошка высоким давлением. Именно ему обязано своим появлением все живое на Земле. Благодаря фосфору 750 миллионов лет назад океаническая вода стала насыщаться кислородом, появились условия для образования простейших организмов.

В организме человека фосфор входит в состав костной и зубной ткани, участвует в синтезе нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Регулирует обмен веществ и проводит нервные импульсы. Ежедневно нужно получать до 1,5 грамм фосфора, который содержится в зерновых, мясе, рыбе.

Еще один супер активный элемент, который никогда не бывает в природе в свободной форме. Люди научились получать чистый хлор, делать зеленовато-желтый газ, вызывающий удушье, стал первым отравляющим веществом, использованным в Первую мировую.

Позже отравляющие свойства хлора нашли мирное применение: на его основе стали делать дезинфицирующие средства, отбеливатели. В сочетании с кислородом и калием хлор входит в состав салютов, фейерверков.

Без хлора невозможен ни один процесс, проходящий внутри живых клеток. Он участвует в жизнедеятельности в виде ионов и соединений, например, соляной кислоты, которая переваривает пищу в желудке. Ежедневно человеку необходимо до 2,5 грамм хлора. Правда получить суточную норму просто: галоген содержится во всех продуктах. Поваренная соль вообще соединение натрия и хлора.

Получил свое название за цвет кристаллов: фиолетовый (фиалковый) с металлическим блеском. В виде простого вещества минерал в природе встречается крайне редко. Его получают из морских водорослей, при сжигании чилийской селитры, из буровой нефтяной воды.

Спиртовый раствор йода используют для обеззараживания, а организме человека он входит в состав гормонов щитовидной железы. При его недостатке развивается тиреотоксический диффузный зоб. Большая часть Советского Союза располагалась в районах с низким содержанием йода в воде. Поэтому в магазинах продавали йодированную соль. Это была одна из мер профилактики зоба. Нехватка йода вызывает уродства, умственную отсталость, неврологические заболевания.

Радиоактивный изотоп йдода-131 попадает в атмосферу после аварий на атомных реакторах (Чернобыль, Фукусима). Радиоактивный изотоп накапливается в щитовидной железе, вызывая злокачественные заболевания. Чтобы этого не случилось, надо принимать препараты йода как заместительную терапию. Три грамма чистого йода убьют человека, а 0,15 — 0,2 мг/сутки сделают здоровым, активным, жизнерадостным.

Оранжево-желтый ядовитый газ с резким запахом. При его высокой концентрации загораются даже вода, платина, другие металлы. Человеку надо около 1 миллиграмма фтора в сутки, который входит в состав костей, зубной эмали (концентрация в эмали его 0,01%, а в зубной коре 0,02%), но его переизбыток смертельно опасен. Фтор — самый сильный окислитель на нашей планете, способный окислить даже стекло.

Селен

Крепкий, блестящий неметалл, названный в честь вечного спутника Земли — Луны. При разном строении кристаллической решетки, количестве атомов, бывает разных цветов: от красного, до черного. Более 200 ферментов организма человека содержат в своем составе этот микроэлемент, хотя общая масса его не превышает 14 мг. Селен предотвращает образование свободных радикалов, развитие рака. Содержится в морепродуктах и морской соли. Большие дозы смертельно опасны.

Удивительное о металлах

С тех пор, как металл вошел в жизнь человека, он стал символом промышленного прогресса, важнейшим жизненным ресурсом и неотъемлемым атрибутом индустриальной мощи. Все началось с простейшего железа, сегодня же в качестве металлов рассматриваются 94 химических элемента менделеевской таблицы. Какие только невероятные качества не предписывались представителям этой группы! Реальные же их свойства порой превосходят даже самые смелые выдумки, более того — буквально смеются в лицо физике.

Нитинол — металл с эффектом памяти

Особый сплав титана и никеля, получивший название нитинола, обладает сверхупругостью и способен запоминать данную ему при определенной температуре форму и восстанавливать ее даже после значительной деформации.

Достаточно лишь слегка нагреть его или просто капнуть буквально несколько капель подогретой воды. Скорость возвращения в исходное состояние — доли секунды. Удивительное свойство нитинола активно применяется в медицине для изготовления костных и сосудистых имплантатов, в самописцах, датчиках температуры, авиационной промышленности и многих других отраслях народного хозяйства.

Галлий — разрушитель, тающий на ладони

В чистом виде этого металла в природе не существует, добывают его из цинковых и алюминиевых руд (бокситов). Его температура плавления настолько мала, что он тает на ладони, словно мороженое. Кому он такой нужен? Разве что показывать фокус с растаявшей в стакане с еле тепленьким чаем ложкой?

Делать что-то бытовое из галлия действительно пустая затея, зато он незаменим в микроэлектронике, при создании медицинских приборов и препаратов. А его сплавы находят применение в создании современных лазеров, микроволновых схемах, светодиодах и т.д.

При собственной удивительной нестабильности он легко разрушает и куда более твердые металлы — например, алюминий. Если капнуть галлием на жестяную банку, ее можно будет рвать, как бумагу. Но класть его забавы ради на ладошку не стоит — прямой контакт с галлием губителен для человека вплоть до летального исхода.

Оловянная чума

Олово — металл, имеющий свойство менять свое физическое состояние при температурах ниже -13,5С. А при -30С и ниже это полиморфное превращение носит интенсивный характер и сопровождается сильным объемным эффектом.

Процесс, получивший название «оловянной чумы», выглядит следующим образом: серебристо-белый мягкий и пластичный металл внезапно рассыпается и превращается в серый порошок. История знает несколько случаев, когда это приводило к трагическим последствиям. У наполеоновских солдат в крутые русские морозы порассыпались оловянные пуговицы и миски с ложками. А экспедиция Скотта не смогла вернуться с Южного полюса из-за нехватки топлива, которое вытекло из бочек, запаянных оловом. Оплошность была непростительной, поскольку об «оловянной чуме» было известно за двести лет до этого события. В настоящее время оловянные изделия производятся из легированных составов.

Удивительные факты о золоте

За всю историю добычи золота человечеством его было получено меньше, чем ежечасно отливается стали на всей планете. Если отлить из этого количества куб, сторона его будет равна всего лишь 20 метрам. К примеру, его можно было бы без труда поместить в спорткомплекс Олимпийский.

Залежи этого редкого металла имеются на всех земных континентах.
По мнению специалистов, 80% золота все еще находятся в недрах планеты.
Гибкость его такова, что одну унцию (около 28г) золота можно вытянуть на 80км. И им можно будет шить, как обычной швейной нитью.
Золото съедобно. В сусальном состоянии некоторые азиатские народы употребляли его с десертом, веруя, что оно способствует дару левитации.
Самый крупный самородок весом в 72 кг был обнаружен на глубине всего в 5см от поверхности земли.
Золото никогда не вызывает аллергии. Если контакт с ним вызвал аллергическую реакцию, это свидетельствует о присутствии в сплаве другого вещества.
В 2005 г. на фондовом рынке золото и акции компании Google имели равную стоимость.
«Золотая» олимпийская медаль ненамного ценнее серебряной, поскольку 6 грамм — это максимальное количество драгметалла в изделии, выполненном из серебра, и хватает его только на внешнее покрытие.
«Чистейшее золото» в 24 карата все равно содержит некоторое количество меди, в противном случае его можно было бы легко гнуть руками и царапать ногтем из-за его природной мягкости и пластичности.

Загадочная платина

Этот металл со сдержанно элегантным блеском, который сегодня ценится выше золота, первое время считался младшим братом серебра, к тому же еще и практически бесполезным.

После того как платина была открыта, люди не могли придумать, что с ней можно делать из-за поразительной тугоплавкости и неспособности растворяться в кислотах и щелочах. За это она и получила свое пренебрежительное название (буквально — серебришко).

Открыта платина была в Америке, а самые большие ее залежи впоследствии оказались в России. Только за первые 10 лет после открытия месторождений из российских недр было извлечено этого металла больше, чем в Америке за вековую историю добычи.

Самый большой платиновый самородок, вытянувший на 9,635 кг и названный «Россия», впоследствии был переплавлен и до нынешнего дня не сохранился. Второй по величине (7,860 кг) получил название «Уральский гигант», был сохранен и помещен в Алмазный фонд России, где находится и поныне.

Стоит этот метал дороже золота, поскольку встречается примерно в 30 раз реже и требует для свой добычи более значительных ресурсов, времени и финансовых вложений.

Секреты серебра

Этот металл способен уничтожать около 650 разновидностей бактерий. Использование воды, обработанной серебром, позволяет избежать вспышки инфекционных болезней в закрытом социуме. А серебряная монетка, брошенная в молоко, надолго сохранит его свежим.
Секрет потемнения кроется в примесях сплава, в частности, меди. Чем выше проба, тем соответственно меньше примесей и слабее этот эффект. Самому же серебру не страшен контакт ни с водой, ни с основными кислотами. Тем не менее, одни и те же серебряные изделия на теле одного человека могут посветлеть, а другого — стать более темными. Существует много предположений на этот счет, включая определенные патологии здоровья, но точка в этом исследовании еще не поставлена.
Серебряными пластинами лечили раны еще в Древнем Епите, прикладывая их к больному месту для скорейшего заживления. А в Швейцарии того же эффекта добивались при зубной боли.
В небольших количествах серебро съедобно и наличествует в некоторых натуральных продуктах. В частности, оно ощутимо присутствует в яичном желтке. Используют его и в пищевой промышленности под названием пищевая добавка Е174.
Есть серебро и в нашем организме. Наибольшая его концентрация обнаружена в коже, головном мозге, а также в печени и надпочечниках. Превышение допустимого показателя в кожном покрове вызывает патологию, при которой эпидермис приобретает серовато-синий оттенок. Способов лечения этого недуга медицина пока не придумала.
Однажды итальянскому мореходцу Себастьяну Каботу повстречался моряк, убедивший его в существовании страны, в которой есть целые горы серебра. Полный надежд Себастьян отправился в плавание по указанным координатам, но никаких драгоценных гор там так и не обнаружил. Но в память об этом путешествии страна была названа Аргентиной (от латинского аргентум).
Чтобы разогнать тучи на время значимых событий и салютов, в небо поднимаются самолеты, которые распыляют над облаками йодистое серебро.
Слово «рубль» произошло от глагола «рубить». Именно так поступали с серебряными слитками, когда от них необходимо было отделить кусочек металла в качестве оплаты за товар, цена которого была меньше стоимости целого бруска.

Драгоценный японский пепел

В японском городе Сува была произведена очередная очистка городского коллектора от осадочных отложений. Извлеченная масса была сожжена, а пепел от нее решено было взять на оценочный анализ.

Удивительно, но результаты концентрации в нем драгметаллов, в основном, золота, в 50 раз превысили аналогичные показатели на самых богатых рудниках планеты! Объяснение этому простое — Япония является лидирующим государством по производству и поставке на мировой рынок продукции класса хай-тек, а в городе Сува размещена огромная промышленная зона по изготовлению высокоточной электроники.

Почему деньги пахнут?

Все мы ощущали характерный запах от монет, когда держали их в руках. На самом деле пахнут вовсе не монеты. Источник запаха — особое соединение, образующееся при соприкосновении органических субстанций (в данном случае, кожи, особенно потной) с металлом. И для его проявления с такой силой, чтобы его легко могло распознать человеческое обоняние, нужно совсем малое количество реагентов.

Самый дорогой в мире металл

Этот химический элемент, калифорний-252, не добывают из недр земли, а получают искусственным путем. И не в обычных лабораториях, а в реакторах, как результат целенаправленной ядерной реакции, представляющей собой целую линейку распадов. Его количество измеряется не килограммами и даже не граммами, а атомами. Весь мировой запас калифорния за все время его производства специалисты оценивают в количество, не превышающее 5 граммов. Отсюда и его стоимость на мировом рынке — в разное время она колебалась от 6,5 до 27 миллионов долларов за 1 грамм.

Несмотря на впечатляющую стоимость, калифорний востребован во многих отраслях благодаря своим невероятным свойствам. С помощью миниатюрного его количества можно обнаруживать глубинные залежи золота, серебра и нефти, изучать дальние звезды и планеты, проверять целостность авиационно-космических аппаратов и ядерных реакторов, обнаруживать особо хитро спрятанные наркотики даже там, где они недоступны для рентгеновских лучей.

Особой областью применения калифорния-252 является онкология. Мельчайшая крупица этого металла, введенная на кончике иглы, мгновенно уничтожает своим излучением патологически измененные ткани организма. При этом скорость пробега нейронов настолько мала, что здоровые участки не подвергаются излучению. Сегодня это исключительно редкий металл, но у него огромные перспективы в будущем.

Удивительное о других металлах

Известный своей невероятной прочностью титан чаще всего используется не в машиностроительной или другой технической промышленности (всего 7%), а в изготовлении красок (60%), бумажной продукции (13%) и различных синтетических пластиков, на долю которых приходится 20%.
Когда перед американцами встала необходимость изготовления дозиметров для спутника, предназначенного для измерения радиационного фона, ими было принято решение достать со дна и распилить судно, затонувшее еще во время мировой войны. Вся сталь, выпущенная после 1945 г., давала недопустимый для таких приборов радиационный фон, который исказил бы достоверность получаемых данных.
Присутствие металлов в звездах и галактиках указывают на их возраст. Чем моложе звезда, тем больше она металлизирована.
Если разлить в самолете ртуть, она проделает в фюзеляже дырку. Именно этим объясняется запрет на ее перевозку в воздушных судах.
В бескислородной среде металлы не образуют оксидной пленки на поверхности и приклеиваются друг к другу.

18 различных типов металла — факты и применение

Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждая из них разработана для очень специфических применений. Каждый день вы регулярно сталкиваетесь с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое расскажет вам о некоторых из этих распространенных металлов и о том, где вы их найдете.

Сталь

Это, несомненно, самый распространенный металл в современном мире.

Сталь по определению - это железо смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.

Интересный факт: в 2017 году в мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы сформировать своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.

На самом деле существует много разных видов стали. Вот обзор основных типов:

Углеродистая сталь

Это базовая сталь, состоящая из углерода и железа, хотя в нее могут быть добавлены и другие элементы в очень небольшом количестве.

Три основные категории - это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода - сталь будет тверже и прочнее. Меньше углерода - дешевле, мягче и проще в производстве.

Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и в различных инструментах.

Легированная сталь

Считайте, что это генетически модифицированная сталь. Легированная сталь производится путем добавления других элементов в смесь. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, поскольку его производство, как правило, остается очень дешевым.

Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.

Например, легирование стали может придать дополнительную прочность высокопроизводительным шестерням, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, которое могут выдержать трубопроводы. В целом, сталь считается "рабочей лошадкой" в мире металлов.

Нержавеющая сталь

Технически это разновидность легированной стали, но существует так много её видов в таких огромных количествах, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.

В основном это просто сталь с заметным количеством хрома. При коррозии хром создает супертонкий слой, замедляющий образование ржавчины. Если вы сотрете этот барьер, тут же образуется новый.

Вы можете увидеть много изделий из нержавеющей стали на кухне: ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.

Не очень приятный факт: если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что оно не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление. Нержавеющая сталь, которая используемая в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.

Железо (кованое или литое)

Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.

Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других областей применения и объяснение того, почему используется железо:

Посуда (например, сковороды) - пористая поверхность позволит кулинарным маслам пригореть и создать естественную антипригарную поверхность.
Дровяные печи - чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры.
Основания и рамы для тяжелой техники - этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость

Интересный факт: железо - шестой по распространенности элемент во Вселенной.

Алюминий

Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени ответственен за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального состояния.

Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.

Хотя он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо - единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако он не подвержен коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

Магний

Магний - действительно классный металл. Он весит примерно на 2/3 меньше алюминия и обладает сравнимой прочностью. Благодаря этому он становится все более распространенным.

Чаще всего его можно встретить в виде сплава. Это означает, что его смешивают с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал со специфическими свойствами. Это также может облегчить его использование в производственных процессах.

Одно из самых популярных применений магния - автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.

В некоторых случаях магний можно увидеть в колесных дисках, блоках двигателя и коробках передач.

Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, в то время как алюминий не ржавеет.

В целом он стоит примерно вдвое дороже алюминия, но в целом быстрее обрабатывается на производстве.

Интересный факт: магний очень огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать во избежание взрыва.

Медь - еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

Распространенное применение - электроника, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. На меди образуется патина, или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию. По сути, она позеленеет и перестанет коррозировать. Благодаря этому она может прослужить века.

Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, что придает ей зеленовато-голубой оттенок.

Латунь

Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

Его золотистый цвет делает его очень популярным для декора. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек.

Он также чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковать и сформировать. Вот почему он используется для медных духовых инструментов, таких как тубы, трубы и тромбоны.

Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.

Еще одно отличное свойство латуни - она никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.

Бронза

Этот металл изготавливается в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, более твердый и прочный, чем обычная медь.

Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

Бронза имеет огромное историческое значение (например в бронзовом веке), и её легко отличить. Часто её можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Кроме того, она лучше звучит.

Современное использование бронзы включает в себя скульптуры и произведения искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

Интересный факт: бронза была первым искусственным сплавом.

Это интересный металл, потому что он очень полезен. Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, а получаемые изделия получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

Цинк - действительно распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой просто сталь, смоченную в цинке. Это помогает предотвратить ржавление.

Интересный факт: ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.

Титан

Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.

Титан на самом деле очень распространен (седьмой по распространенности металл на Земле), но его действительно сложно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Но он также очень ценен:

Титан биосовместим, а это означает, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
Он действительно устойчив к коррозии.
Нитрид титана (титан, прореагировавший с азотом в высокоэнергетическом вакууме) - это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.

Интересный факт: титан сопротивляется коррозии потому, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый.

Еще один забавный факт: титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда соединен с другим элементом.

Вольфрам

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.

Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущих инструментов (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и высокотемпературные сверхпрочные сплавы.

Он получил свое название от шведских слов «вольфрам», что означает «тяжелый камень». Его плотность примерно в 1,7 раза выше плотности свинца.

Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами для изготовления таких вещей, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

Адамантий

Его не существует. К счастью.

Никель

Никель - очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где он повышает прочность и коррозионную стойкость металла. На самом деле, почти 70% никеля в мире используется для производства нержавеющей стали.

В составе пятицентовой американской монеты никель составляет 25%.

Никель также является распространенным металлом, используемым для нанесения покрытий и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что требует действительно гладкой, полированной поверхности.

Интересный факт: никель получил свое название из немецкого фольклора средневековой эпохи. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые шахтеры не смогли получить из нее медь, они обвинили в этом озорного призрака по имени Никель.

Кобальт

Этот металл издавна использовался для получения синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких, высокопрочных стальных сплавов.

Сам по себе кобальт очень редко добывают, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.

Олово

Олово очень мягкое и ковкое. Оно используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 часть олова и 7/8 части меди).

Забавный факт: когда вы сгибаете брусок олова, вы можете услышать нечто, называемое "оловянным криком". Это звонкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование).

Свинец

Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.

В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время это не так распространено, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.

Свинец - это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.

Тем не менее, у него все еще есть современные применения. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.

Кремний

С технической точки зрения кремний - это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.

Тем не менее, этот элемент часто встречается в металлах. Его использование для легирования может сильно изменить свойства металла. Например, добавление кремния в алюминий облегчает его сварку.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

40 интересных фактов о металлах

Большинство элементов в периодической таблице это металлы, плюс есть многочисленные сплавы, состоящие из смесей металлов. Итак, неплохо было бы узнать, что такое металлы и кое-что о них. Вот 40 интересных и полезных фактов об этих важных материалах:

Самый чистый металл - Германий

Германий, очищенный по технологии зонального синтеза с чистотой "тринадцать девять" (99,999999999%).

Самый распространенный металл – Алюминий

Около 8 процентов земной коры состоит из Алюминия. Соединения алюминия встречаются по всему миру. Обычная почва также содержит много алюминатов.

Хотите больше узнать про алюминий? Тогда мы советуем прочитать в нашем блоге статью: «‎Как обрабатывать алюминий: Все, что вам нужно знать!»‎‎.

Трехводный боксит представляет собой минерал гидроксида алюминия и является основным компонентом в месторождении бокситов.

Самый редкий металл – Полоний

Самый легкий металл – Литий

Первой найденной литиевой рудой был пертит.

Самый тугоплавкий металл - Вольфрам

Температура плавления составляет 3410 ℃, температура кипения - 5700 ℃. Вольфрам используется в лампах накаливания. При включенной лампе, температура накала нити выше 3000 ℃, только вольфрам может выдержать такую высокую температуру. Китай является крупнейшей в мире страной по хранению вольфрама, в основном шеелита и вольфрамита.

Металл с самой низкой температурой плавления - Ртуть

Киноварь является основным минеральным сырьем для рафинирования ртути. Кристалл может быть использован в качестве важного материала для лазерной технологии.

Самый производимый металл - железо

Железо является металлом с самым высоким годовым объемом производства. В 2017 году мировое производство нерафинированной стали достигло 1,6912 млрд тонн. Железо также является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре.

Гематит широко распространен в природе, является важным сырьем для получения железа, а также может использоваться в качестве красного пигмента.

Металл, который лучше всего поглощают газ - Палладий

Один объем металлического палладия при комнатной температуре может поглотить 900-2 800 объемов водорода.

Платино-палладиевый рудник

Самый податливый металл – Золото

1 грамм золота может быть вытянут в нить длиной 4000 метров; если сплющивать золото, то толщина может достигать 5x10e-4 мм.

Самый ковкий металл - Платина

Самородная платина

Самый проводящий металл - Серебро

Самородное серебро

Самые распространенный металл в организме человека - Кальций

Кальций является самым распространенным металлическим элементом в организме человека, составляя примерно 1,4% человеческого тела.

Основной состав доломита - CaMg(CO3)2

Переходный металл высшего класса - Скандий

Порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами.

Самый дорогой металл – Калифорний

В 1975 году считалось, что в мире всего около грамма калифорния, а грамм стоил около 1 миллиарда долларов.

Самый простой в использовании сверхпроводящий элемент - Ниобий

Когда он охлаждается до температуры -263,9℃, он превращается в сверхпроводник, который практически не имеет сопротивления.

Pyrochlore. A mineral containing niobium

Самый тяжелый металл - Осмий

Иридий весит 22,59 грамма на кубический сантиметр, его плотность примерно в два раза выше свинца и в три раза выше железа.

Наименее твердый металл - Натрий

Sodium chloride

Самый твердый металл - Хром

Хром (Cr), известный как "твердая кость", - это серебристо-белый металл, чрезвычайно твердый и хрупкий. По шкале Мооса - 9, уступает только алмазам.

Хромово-свинцовая руда является первым искусственным минералом, который был открыт.

Самый ранний из используемых металлов - Медь

Chalcopyrite. Chinese Shang Dynasty already used chalcopyrite to refine copper

Металл с наибольшим количеством жидкости - Галлий

Галлий является побочным продуктом промышленной переработки сфалерита, пирита, бокситов и германия. На рисунке изображен чистый галлий.

Металл, который с наибольшей вероятностью создаст электрический ток при воздействии света - Цезий

Цезиевый цеолит, ранее известный как креманит

Самый активный элемент щелочноземельных металлов - Барий

Химическая активность бария очень велика, он является самым активным среди щелочноземельных металлов. Он был введен в качестве металлического элемента в 1808 году.

Наиболее распространенным минералом в природе является барит.

Металл, который больше всех боится холода - Олово

Когда температура ниже 13,2 ℃, олово начинает разрушаться; когда температура ниже -30 ~ -40 ℃, оно немедленно превращается в порошок, это явление часто называют "оловянной чумой".

"Оловянная чума"

Наиболее токсичный металл для человека – Плутоний

Он в 486 миллионов раз смертоноснее мышьяка и является самым мощным канцерогеном, а 1х10-6 граммов плутония способны вызвать рак.

Самый крупный самородок золота

Находка была сделана 19 октября 1872 года на золотом руднике "Звезда надежды" в районе Хиллендер в Австралии, вес находки 214,3 килограмма.

Самое большое природное золото было сфотографировано вместе с его первооткрывателем в 1872 году.

Самое крупное натуральное серебро

Крупнейший самородок меди

Самые большие запасы радиоактивных элементов в море - Уран

Уран - самый распространенный радиоактивный элемент в морской воде, его количество оценивается в 4 миллиарда тонн, что в 1544 раза больше, чем на суше.

Урановая руда

Самые распространенные элементы в морской воде - калий

Калий присутствует в морской воде в виде ионов калия, его содержание составляет около 0,38 г/кг, это элемент с самым высоким содержанием в морской воде.

Нитрат может быть непосредственно произведен путем добычи и обогащения

Металл с наибольшим атомным номером среди стабильных элементов - свинец

Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных химических элементов. В природе существует четыре стабильных изотопа: свинец 204, 206, 207 и 208.

Свинцовая руда

Самый распространенный аллергенный металл для человека - Никель

Никель является наиболее распространенным сенсибилизирующим металлом, и около 20 процентов людей имеют аллергию на ионы никеля.

Nickel mine, also known as “red nickel mine”

Самый важный металл в аэрокосмической промышленности - Титан

Титан - это серый переходный металл, характеризующийся легкостью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, который называют "космическим металлом".

Титановая руда

Самый кислотный металл - Тантал

Как в холодных, так и в жарких условиях он не вступает в реакцию с соляной кислотой, концентрированной азотной кислотой и “хлороазотической кислотой”. Даже при помещении в концентрированную серную кислоту при температуре 175 ℃ в течение года толщина коррозии составляет всего 0,0004 мм.

Танталовая руда

Металл с наименьшим атомным радиусом - Бериллий

Самый коррозионностойкий металл - Иридий

Иридиевая кислота очень химически стабильна, нерастворима в кислотах, и только губчатый иридий медленно растворяется в горячей водной среде. Если он находится в компактном состоянии, то даже кипящая водная вытяжка не может его разъесть.

Иридий естественным образом присутствует в платиновом руднике

Самый отличительный по цвету металл - Медь

Медный порошок

Металл с наибольшим количеством изотопов - Олово

Самый тяжелый щелочной металл - Франций

Образуется при распаде актинидов, является радиоактивным металлом. Это самый тяжелый металл в ряду щелочных металлов. Атомная масса - 223.

Последний металл, найденный человеком - Рений

Суперметалл рений - действительно редкий элемент, к тому же он не образует фиксированных минералов, обычно связанных с другими металлами. Это делает его последним элементом, найденным в природе.

Металл Рений содержится в молибдене

Самые особенный металл при комнатной температуре - Ртуть

При комнатной температуре металлы обычно находятся в твердом состоянии, но ртуть является самым необычным металлом, и единственная находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

Жидкая ртуть, также известная как "меркурий"

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Читайте также: