Какие металлы относятся к легкоплавким

Обновлено: 04.05.2024

ЛЕГКОПЛА́ВКИЕ МЕТА́ЛЛЫ, металлы (см. МЕТАЛЛЫ) , имеющие температуру плавления Т_пл ниже 500°С. Наиболее широкое применение среди легкоплавких металлов получили цинк (см. ЦИНК (химический элемент)) Zn (Т_пл 419 о С), свинец (см. СВИНЕЦ) Pb (Т_пл 327 о С), кадмий (см. КАДМИЙ) Cd (Т_пл 321 о С), таллий (см. ТАЛЛИЙ) Tl (Т_пл 303 о С), висмут (см. ВИСМУТ) Bi (Т_пл 271 о С), олово (см. ОЛОВО) Sn (Т_пл 232 о С), индий (см. ИНДИЙ) In (Т_пл 157 о С), галлий (см. ГАЛЛИЙ) Ga (Т_пл 30 о С), ртуть (см. РТУТЬ) Hg (Т_пл — 39 о С) и другие.
Эти металлы широко применяются в элекро- и радиотехнике. Их используют в качестве антикоррозионных покрытий, в составе антифрикционных сплавов, в качестве проводниковых материалов.
Свинец применяют для изготовления подшипниковых сплавов, в плавких предохранителях, мягких припоях, свинцовых аккумуляторах и в кабельных оболочках. Так как свинец хорошо поглощает g-лучи, его используют для защиты от радиоактивного излучения.
Олово применяют в качестве защитного покрытия стали (лужение), оно входит в состав мягких припоев.
Цинк применяют в качестве антикоррозионного покрытия стальных изделий, входит в состав латуней (см. ЛАТУНЬ) . На поверхности стального изделия цинк является эффективным анодным покрытием, так как обладает значительным отрицательным электродным потенциалом.
Галлий и легкоплавкие сплавы на его основе хорошо смачивают твердые материалы, поэтому их применяют вместо ртути для создания жидких затворов в вакуумной аппаратуре. Галлиевые затворы надежнее сохраняют вакуум, чем ртутные.
Кадмий используется в производстве фотоэлементов, щелочных аккумуляторов, в качестве защитного антикоррозионного электролитического покрытия. Ртуть применяется в газоразрядных лампах, для ртутных контактов в реле, в качестве жидкого катода в ртутных выпрямителях.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "ЛЕГКОПЛАВКИЕ МЕТАЛЛЫ" в других словарях:

легкоплавкие металлы — [low melting metals группа цветных металлов с низкой tпл, включа ющая Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, TI, Sb и элементы с ослабленными металлическими свойствами: Ga, Ge; Смотри также: Металлы щелочные металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

легкоплавкие сплавы — [low melting alloys] сплавы с низкой tпл, основные компоненты которых легкоплавкие металлы: Hg (tпл = 39 °С), Ga (30 °С), In (156 °С), Sn (232 °С), Bi (271 *С), Pb (327 °С), Cd (321 °С) и Zn (419 °С) … Энциклопедический словарь по металлургии

Металлы — [metals] простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электро и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны,… … Энциклопедический словарь по металлургии

ультрачистые металлы — [ultra pure metals] высокочистые, особочистые металлы, в которых массовая доля примесей не превышает 1 • 10 3%. Основные стадии технологии производства ультрачистых металлы: получение чистых химических соединений, восстановление их до… … Энциклопедический словарь по металлургии

тугоплавкие металлы — [refractory metals] металлы, у которых tпл > fFe = 1539 °С (например, Cr, V, W, Mo, Nb и др.); применяют как легирующие добавки в стали, а также в качестве основы соответствующих специальных сплавов; Смотри также: Металлы щелочные металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

радиоактивные металлы — [radioactive metals] металлы, занимающие места в Периодической системе элементов с атомный номер больше 83 (Bi), испускающие радиоактивные частицы: нейтроны, протоны, альфа , бетачастицы или гамма кванты. В природе обнаружены: At, Ac, Np, Pa, Ро … Энциклопедический словарь по металлургии

переходные металлы — [transition metals] элементы Iб и VIIIб подгруппы Периодической системы. У атомов переходных металлов внутренние оболочки заполнены только частично. Различают d металлы, у которых происходит постепенное заполнение 3d (от Se до Ni), 4d (от Y до… … Энциклопедический словарь по металлургии

первичные металлы — [primary metals] металлы, полученные из руды или рудных материалов, в отличие от вторичных металлов, полученных из отходов и лома (например, первичный и вторичный Al); Смотри также: Металлы щелочные металлы чистые металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

Легкие металлы – перечень, свойства и польза элементов

Официально такой группы химических элементов не существует. Неофициально в нее занесены вещества с малой плотностью. Легкие металлы востребованы промышленным, оборонным комплексом, медициной, сферой красоты.

Что представляют собой

В номенклатуре IUPAC – уважаемой в мире международной организации, курирующей теорию и практику в сфере химии, термин « легкие металлы » отсутствует.

Неофициально к легким металлам относятся вещества с плотностью менее 5 граммов на кубический сантиметр.

Разные списки включают пять – десять позиций.

Самое распространенное деление – по используемости:

На этом основании выделяют пять главных: алюминий, бериллий, магний, титан, литий.
Их дополняет «экзотика»: галлий, индий, висмут, таллий, кадмий.

Вторая группа причисляется к редким металлам.

Редкими эти элементы названы потому, что на практике используются недавно и не так широко, как традиционные материалы.

Физико-химические характеристики

Общие характеристики легких металлов:

Малая плотность.
Металлический блеск.
Серебристо-белый цвет.

Самый легкий элемент в группе – литий. Кубик из него ребром в 1 см весит полграмма (то есть плотность лития 0,533 г/см3).

Другие базовые свойства элементов разнятся. Например, алюминий – самый мягкий, титан и бериллий – самые прочные. Индий – самый блестящий.

Классификация

Каждый представитель «легкой» группы относится еще к какому-нибудь сообществу.

Основанием становится не плотность, а другие физико-химические характеристики:

Щелочные элементы – литий.
Щелочноземельные – бериллий, магний.
Цветные металлы – алюминий, титан, магний.
Легкоплавкие – висмут, галлий, кадмий, таллий, индий.
Тугоплавкие – титан, магний.

Каждый химический элемент наделен специфическими свойствами, присущими своей группе.

Как представлены в природе

На легкий металлический сегмент приходится пятая часть литосферы (по массе).

Чаще они входят в состав руды либо минерала. Особенно химически сверхактивные элементы, например, литий. Этот самый легкий металл в природе представлен собственными минералами – лепидолитовой слюдой и сподуменом.

Сподумен

Способы получения

Технологию выплавки легких металлов отработали к середине 19 века.

Для их получения в металлургии используется три способа:

Электролиз расплава солей. То есть аккумуляция на электродах компонентов растворенных либо других веществ. Реакцию запускает электрический ток, пропускаемый через раствор либо расплав электролита.
Металлотермия. Восстановление из их соединений другими, более активными металлами. Процесс проходит при повышенных температурах.
Электротермия. Материал нагревается, затем расплавляется теплом, полученным из электрического тока.

Производство легких элементов – весьма энергоемкий процесс. Поэтому металлургические комбинаты располагают поближе к источникам энергии.

В отличие от тяжелых металлов: их базовые предприятия привязывают к месторождению.

Ценностью легких, особенно цветных металлов, обусловлен второй способ получения – переработка лома.

Сферы использования

Главная миссия легких элементов – уменьшать массу конечного продукта. Недаром металлурги используют их и самостоятельно, и как добавку к сплавам из более тяжелого материала:

Этот щелочной элемент – материал третьего тысячелетия, поскольку незаменим при производстве электромобилей, смартфонов, других гаджетов.

Без прочных элементов не обходится военно-промышленный, сегмент, атомная сфера.

Свойства элементов оценила медицина:

Биологически совместимый с организмом человека титан – материал зубных и костных протезов.
Психиатры используют соединения лития как седатив для пациентов с нестабильной психикой.

Серебряно-белый титан любят ювелиры.

Часы из титанового сплава

С титаном экспериментируют мастера высшего уровня, например, уроженка Тайваня Синди Чао и гонконгский «волшебник» Уоллес Чан.

Из пластичного, очень легкого металла серебристого цвета ими создаются шедевры музейной ценности.

Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

Однозначности в классификации этой группы металлов у специалистов нет. Их главное свойство содержится в названии – легкоплавкие металлы.

Что представляет собой

Как понятно из названия, легкоплавким считается металл с малой температурой плавления.

В номенклатуре, принятой Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), термин «легкоплавкие металлы» отсутствует.

У специалистов единства тоже нет. Одни выставляют «порог плавления» в 500°С. Для других легкоплавким металлом является металл, расплавляющийся при менее 600°С.

Перечень

В соответствии с основной классификацией (температура плавления не более 500°С), к списку легкоплавов причислены следующие элементы:

Название	Температура плавления (°С)
Цинк	419
Палладий	327
Свинец	327
Кадмий	321
Таллий	303
Висмут	271
Полоний	254
Олово	232
Индий	157
Натрий	98
Калий	63
Рубидий	39
Галлий	30
Цезий	28
Ртуть	– 39

Ртуть – самый легкоплавкий металл. Она единственная из группы плавится на морозе.

Галлий называют металлом, тающим в руках (нормальная температура тела человека выше точки плавления вещества почти на семь градусов).

Легкоплавы подразделяются на две группы:

Тяжелые легкоплавкие металлы – кадмий, кобальт, свинец, ртуть. легкоплавкие металлы – кадмий, олово, галлий, индий, таллий, полоний, висмут.

К драгоценным элементам причислен палладий.

Палладий

Легкие элементы полоний и висмут радиоактивны .

Висмут

Олово, таллий, свинец, цезий – мягкие легкоплавы.

Свинец

Самый мягкий легкоплавкий металл – цезий (0,2 по шкале твердости Мооса).

Где и как применяются

Для всех сфер применения решающее преимущество данной группы – низкая температура плавления.

Особенности использования

На основании этого свойства легкоплавких металлов определены способы использования:

Мягкие легкоплавы – материал пайки микросхем. Пайка обычным припоем исключена, поскольку создает перегрев, который их расплавит.
Гораздо чаще используются сплавы. Они легкоплавки, но плотные, прочные на разрыв, химически инертны.
Самые востребованные соединения: свинцовые, оловянные, кадмиевые, цинковые, ртутные. А также с висмутом, таллием, индием, галлием как базисным компонентом.

Легкоплавкие сплавы – это конгломерат металлов с температурой плавления не выше «оловянной» (232°С). Нижний предел – минус 61°C. На таком холоде плавится амальгама таллия.

Области применения

Сферы применения материала: энергетика, машиностроение, электро-, радиотехника, химпром:

Основа жидких теплоносителей, смазка.
Выплавка моделей сложной конфигурации.
Пожарный сегмент: термодатчики, клапаны тушения огня, другая аппаратура раннего оповещения о возгораниях.
Основа термометров разных видов и предназначения.
Верхний слой, предохранители, термодатчики микроэлектроники.
Медицина. Материал протезов, фиксатор при переломах.

Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов.

Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов:

Свинец – материал подшипников, предохранителей, аккумуляторов, оболочка кабеля. Это щит от радиоактивного излучения.
Олово – защитный слой стали.
Цинк – компонент латуней, анодное покрытие стальных изделий с высоким КПД.
Галлий – заменитель ртути, сохраняющий вакуум в аппаратуре.

Легко плавящиеся сплавы образуют также щелочные металлы. На практике такие материалы используются мало из-за чрезмерной химической активности.

Биологическое воздействие

Влияние легкоплавов на организм человека различно:

Без калия как удобрения растения чахнут, плохо плодоносят. В организме человека работает в дуэте с натрием. Под его контролем жизненно важные процессы.
Микродозы кадмия содействуют метаболизму. Однако вещество, его растворимые соединения токсичны.
Висмут токсичен, но безопасен для биологических организмов. Это радиоактивное вещество, поэтому аптечные препараты с ним нужно применять строго по инструкции.
О токсичности галлия точки зрения противоположны – от малой до высокой степени. Но интоксикация веществом реальна.
Бесполезные для человека как биологического объекта свинец и ртуть токсичны. Особенно опасна ртуть из разбившегося домашнего градусника.

На особом счету таллий. Мягкое серебристое с сероватой голубизной вещество – сильнейший яд. Его «вывела в свет» как средство получения наследства, решения других проблем Агата Кристи. Описание яда, технологии его применения содержит десяток романов королевы английского детектива.

Легкоплавкие сплавы

Легкоплавкие сплавы — это, как правило, эвтектические металлические сплавы, имеющие низкую температуру плавления, не превышающую температуру плавления олова. Для получения легкоплавких сплавов используются свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк. За нижний предел температуры плавления всех известных легкоплавких сплавов принимается температура плавления амальгамы таллия (−61 °C), за верхний предел взята температура плавления чистого олова.

Сплавы щелочных металлов также способны к образованию легкоплавких эвтектик и могут быть отнесены к группе легкоплавких сплавов. Так сплавы системы натрий-калий-цезий имеют рекордно низкую температуру плавления: Советский сплав плавится при −78 °C. Однако, применение этих сплавов затруднено из-за их высокой химической активности.

Содержание

Виды и составы легкоплавких сплавов

Состав сплава	T_пл, °C	Плот- ность г/см³	Область приме- нения	Примечание	Другие сведения
висмут 76,5 %, таллий 23,5 %	198	Т, П	Кислотоупорен	Эвтектический сплав
олово 89 %, цинк 11 %	198	Т, П
висмут 47,5 %, таллий 52,5 %	188	Т	Эвтектический сплав
висмут 44,2 %, свинец 9,8 %, таллий 48 %	186	Т	∑?	Эвтектический сплав
олово 62 %, свинец 38 %	183	8,5	Т, П	Эвтектический сплав, ~ПОС 61
олово 64 %, свинец 36 %	181	Т, П
натрий 70 %, ртуть 30 %	181	Т	Хим.акт, Токсичен.
кадмий 32 %, олово 68 %	177 (178)	Т, П	Токсичен.	Эвтектический сплав
свинец 32 %, олово 68 %	177	Т, П
висмут 12,8 %, свинец 49 %, олово 38,2 %	172	Т, П
калий 80 %, таллий 20 %	165	Т	Хим.акт
висмут 13,3 %, свинец 46 %, олово 40,1 %	165	Т, П	∑?
висмут 10,5 %, свинец 42 %, олово 47,5 %	160	Т, П
висмут 13,7 %, свинец 44,8 %, олово 41,5 %	160	Т, П	Эвтектический сплав
висмут 16 %, свинец 36 %, олово 48 %	155	Т, П
висмут 18,1 %, свинец 36,2 %, олово 45,7 %	151	Т, П
висмут 25 %, свинец 50 %, олово 25 %	149	Т, П
висмут 62,5 %, кадмий 37,5 %	149	Т, П	Токсичен.
висмут 19 %, свинец 38 %, олово 43 %	148	Т, П
висмут 50 %, свинец 50 %	145	Т, П
свинец 32 %, олово 50 %, кадмий 18 %	145	Т, П	Токсичен.
висмут 60 %, кадмий 40 %	144	Т, П	Токсичен.	Эвтектический сплав
свинец 42 %, олово 37 %	143	Т, П	∑?
кадмий 18,2 %, свинец 30,6 %, олово 51,2 %	142	8,8	Т, П	Токсичен.	~ПОСК 50-18
висмут 57 %, таллий 43 %	139	Т	Эвтектический сплав
висмут 57 %, олово 43 %	138	Т, П	Эвтектический сплав
висмут 58 %, олово 42 %	136,5	Т, П
ртуть 70 %, калий 30 %	135	Т	Хим.акт, Токсичен.
калий 90 %, таллий 10 %	133	Т	Хим.акт
висмут 28,5 %, свинец 43 %, олово 28,5 %	132	Т, П
висмут 56 %, олово 40 %, цинк 4 %	130	Т, П	Эвтектический сплав
висмут 43 %, свинец 43 %, олово 13 %	128	Т, П	∑?
висмут 27,2 %, свинец 44,5 %, олово 33,3 %	127	Т, П	∑?
висмут 56,5 %, олово 43,5 %	125	Т, П	Эвтектический сплав
висмут 56 %, свинец 44 %	125	Т, П
олово 52 %, индий 48 %	125	П	~ПОИн 52
висмут 55,5 %, свинец 44,5 %	124	Т, П	Эвтектический сплав
висмут 33,4 %, свинец 33,3 %, олово 33,3 %	123	Т, П	~ПОСВ 33
висмут 36,5 %, свинец 36,5 %, олово 27 %	117	Т, П
висмут 40 %, свинец 40 %, олово 20 %	113	Т, П	Висмутовый Сплав
висмут 42,1 %, свинец 42,1 %, олово 15,8 %	108	Т, П
висмут 48 %, свинец 28,5 %, олово 14,5 %, ртуть 9 %	105	Т
висмут 53 %, олово 26 %, кадмий 21 %	103	Т, П	Токсичен.
висмут 54,4 %, свинец 25,8 %, олово 19,8 %	101	Т, П
висмут 50 %, свинец 28 %, олово 22 %	100	Т, П	Сплав Роуза (Розе)
висмут 50 %, свинец 40 %, олово 10 %	100	Т, П
висмут 40 %, свинец 20 %, олово 40 %	100	Т, П, М
висмут 47 %, свинец 35,3 %, олово 17,7 %	98	Т, П, М
висмут 52,5 %, свинец 32 %, олово 12,5 %	96	Т, П, М	∑?
висмут 52 %, свинец 32 %, олово 16 %	96	Т, П, М
висмут 50 %, олово 25 %, кадмий 25 %	95	Т, П, М	Токсичен.
висмут 49,9 %, свинец 43,4 %, кадмий 6,7 %	95	Т, П, М	Токсичен.
висмут 50 %, свинец 31 %, олово 19 %	94,5	Т, П, М
висмут 50 %, свинец 31,2 %, олово 18,8 %	94	Т, П, М	Сплав Ньютона
висмут 50 %, свинец 25 %, олово 25 %	93 (93,75)	Т, П, М	Сплав Розе
висмут 50 %, свинец 30 %, олово 20 %	92 (91,6)	Т, П, М	Сплав Лихтенберга
висмут 52 %, кадмий 8 %, свинец 40 %	91,5	Т, П, М	Токсичен.
висмут 51,6 %, кадмий 8,1 %, свинец 40,3 %	91	Т, П, М	Токсичен.
висмут 55,2 %, свинец 33,3 %, таллий 11,5 %	91	Т	Эвтектический сплав
натрий 50 %, ртуть 50 %	90	Т	Хим.акт, Токсичен.
натрий 90 %, ртуть 10 %	90	Т	Хим.акт, Токсичен.
висмут 50 %, олово 25 %, свинец 25 %	90	Т, П, М	~ПОСВ 50, сплав Розе
висмут 53,2 %, кадмий 7,1 %, свинец 39,7 %	89,5	Т, П, М	Токсичен.
натрий 96,7 %, золото 3,3 %	80	Т	Хим.акт.	Эвтектический сплав
натрий 80 %, ртуть 20 %	80	Т	Хим.акт, Токсичен.
висмут 35,3 %, кадмий 9,5 %, свинец 35,1 %, олово 20,1 %	80	Т, П, М	Токсичен.
висмут 58 %, индий 17 %, олово 25 %	79	Т, П, М	Эвтектический сплав. Сплав Филдса (англ.) русск. .
натрий 90 %, калий 10 %	77	Т	Хим.акт
висмут 50 %, свинец 34,5 %, олово 9,3 %, кадмий 6,2 %	77	Т, П, М	Токсичен.
висмут 50 %, свинец 34,4 %, олово 9,4 %, кадмий 6,2 %	76,5	Т, П, М	Токсичен.
висмут 27,5 %, кадмий 34,5 %, свинец 27,5 %, олово 10,5 %	75	Т, П, М	Токсичен.
висмут 33,7 %, индий 65,3 %	72	Т, П, М	∑?	Эвтектический сплав
висмут 38,4 %, свинец 30,8 %, олово 15,4 %, кадмий 15,4 %	71	Т, П, М	Токсичен.
висмут 49,5 %, свинец 27,27 %, олово 13,13 %, кадмий 10,1 %	70	Т, П, М	Токсичен.	Эвтектический сплав
висмут 50 %, свинец 26,3 %, олово 13,3 %, кадмий 10 %	70	Т, П, М	Токсичен.
натрий 70 %, ртуть 30 %	70	Т	Хим.акт, Токсичен.
висмут 48,8 %, свинец 24,3 %, олово 13,8 %, кадмий 13,1 %	68,5	Т, П, М	Токсичен.
висмут 52,2 %, свинец 26 %, олово 14,8 %, кадмий 7 %	68,5	Т, П, М	Токсичен.
висмут 50,1 %, свинец 22,6 %, олово 13,3 %, кадмий 10 %	68	Т, П, М	Токсичен.	Сплав Липовица
висмут 50 %, свинец 25 %, олово 12,5 %, кадмий 12,5 %	68	Т, П, М	Токсичен.	Сплав Вуда
висмут 50,4 %, свинец 25,1 %, олово 14,3 %, кадмий 10,2 %	67,5	Т, П, М	Токсичен.	Сплав Вуда
висмут 50,1 %, свинец 24,9 %, олово 14,2 %, кадмий 10,8 %	65,5	Т, П, М	Токсичен.	Сплав Вуда
натрий 99 %, таллий 1 %	64	Т	Хим.акт	Эвтектический сплав
висмут 50,0 %, олово 12,5 %, свинец 25 %, кадмий 12,5 %	60,5	Т, П, М, Ж	Токсичен.
висмут 53,5 %, олово 19 %, свинец 17 %, ртуть 10,5 %	60	Т	токсичен
натрий 60 %, ртуть 40 %	60	Т	Хим.акт. Токсичен.
натрий 80 %, калий 20 %	58	Т	Хим.акт.
висмут 49,4 %, индий 21 %, свинец 18 %, олово 11,6 %	57	Т, П, М, Ж	Эвтектический сплав
ртуть 70 %, натрий 30 %	55	Т	токсичен, реаг.с водой.
висмут 42 %, свинец 32 %, ртуть 20 %, кадмий 6 %	50	Т	токсичен
висмут 36 %, ртуть 30 %, свинец 28 %, кадмий 6 %	48	Т	токсичен
висмут 47,7 %, индий 19,1 %, олово 8,3 %, кадмий 5,3 %, свинец 22,6 %	47	Т, П, М, Ж	Токсичен.	Эвтектический сплав
натрий 50 %, ртуть 50 %	45	Т	Хим.акт.
висмут 40,2 %, кадмий 8,1 %, индий 17,8 %, свинец 22,2 %, олово 10,7 %, таллий 1 %	41,5	Т, П, М, Ж	Токсичен.
натрий 70 %, калий 30 %	41	Т	∑?Хим.акт.
натрий 60 %, калий 40 %	26	Т	Хим.акт.
галлий 95 %, цинк 5 %	25	5,95	Т
натрий 85,2 %, ртуть 14,8 %	21,4	Т	Хим.акт.
галлий 92 %, олово 8 %	20	Т
натрий 56 %, калий 44 %	19	Т	Хим.акт.
калий 90 %, натрий 10 %	17,5	Т	Хим.акт.
галлий 82 %, олово 12 %, цинк 6 %	17	6,13	Т
галлий 76 %, индий 24 %	16	6,235	Т
галлий 67 %, индий 29 %, цинк 4 %	13	6,355	Т
калий 50 %, натрий 50 %	11	Т	Хим.акт.
Галлий 67 %, индий 20,5 %, олово 12,5 %	10,6	Т
калий 60 %, натрий 40 %	5	Т	Хим.акт.
галлий 62 %, индий 25 %, олово 13 %	4,85	6,44	Т
галлий 61 %, индий 25 %, олово 13 %, цинк 1 %	3	6,4	Т	Русский сплав
калий 70 %, натрий 30 %	−3,5	Т, Л	Хим.акт.
рубидий 91,8 %, натрий 8,2 %	−4,5	1,485	Т	Хим.акт.
калий 80 %, натрий 20 %	−10	0,878	Т, Л	Хим.акт.
калий 78 %, натрий 22 %	−11,4	Т, Л	Хим.акт.
калий 77,3 %, натрий 22,7 %	−12,5	0,882	Т, Л, И	Хим.акт.
цезий 93 %, натрий 7 %	−28	1,765	Т, И	Хим.акт.
цезий 94,5 %, натрий 5,5 %	−30	1,778	Т, И	Хим.акт.
ртуть 97,2 %, натрий 2,8 %	−48,2	13,16	Т	Реаг.с водой.
ртуть 91,44 %, таллий 8,56 %	−61	13,45	Т	Наиболее легкоплавкая амальгама
натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 %	−78	1,28	Т, И	Реаг. с водой.	Советский сплав

Примечание: Несколько различных T_пл для одного и того же сплава — результат разночтений источников данных

Т — теплоноситель
П — припой
М — модельный литейный сплав
Ж — для датчиков пожарной сигнализации
Л — лабораторный для абсолютирования растворителей
И — рабочее тело ионных ракетных двигателей

Области применения легкоплавких сплавов

Во всех областях применения легкоплавких сплавов главным востребованным свойством является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем, которые могут выйти из строя из-за перегрева при пайке обычными припоями. Кроме того, эти сплавы должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическая инертность, вакуумоплотность, теплопроводность. В настоящий момент основными областями применения легкоплавких сплавов являются:

Легкоплавкие металлы

С легкоплавкими металлами большинство из нас сталкивается в быту. Всем давно известен ртутный термометр, который позволяет измерять температуру тела человека. За счет низкой температуры плавления ртуть быстро расширяется и демонстрирует, стоит ли срочно принимать жаропонижающее или же перед нами обычный пример «воспаления хитрости».

Ну, а без свинца опытные рыбаки вообще не выходят из дома. Да, удилища просто необходимы, но для утяжеления лески применяются свинцовые грузила, которым можно легко придать форму обычными ручными инструментами. А где еще применяют легкоплавкие металлы?

Какие металлы являются самыми легкоплавкими

Легкоплавкие – это металлы с малой температурой плавления. В номенклатуре, принятой Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), такого термина не существует. Специалисты не могут прийти к общему мнению относительно температуры, которая является показателем легкоплавкости: одни говорят о пороге плавления +500 °C, вторые – +600 °C.

И все же основной считается классификация, устанавливающая температуру плавления не более +500 °C. В таблице указаны наиболее распространенные и самые легкоплавкие металлы:

Температура плавления (°С)

Ртуть является наиболее легкоплавким металлом, так как единственная способна менять агрегатное состояние при минусовой температуре. Галлий известен как тающий в руках металл, ведь точка его плавления почти на 7 °C ниже нормальной температуры тела человека.

Среди легкоплавких металлов принято выделять две группы:

Тяжелые, то есть кадмий, кобальт, свинец, ртуть.
Легкие, в число которых входят олово, галлий, индий, таллий, полоний, висмут.

К драгоценным элементам относится палладий.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Легкоплавкие металлы в приведенном ниже списке названий могут оказывать разное воздействие на живых существ и человеческий организм:

Калий необходим растениям в качестве удобрения, иначе они начинают болеть и плохо плодоносят. В организме людей этот элемент отвечает за жизненно важные процессы и работает вместе с натрием.
Кадмий в микродозах положительно влияет на метаболизм, хотя является токсичным, как и его растворимые соединения.
Висмут токсичен и радиоактивен, при этом входит в состав аптечных препаратов. Их важно принимать только по инструкции, чтобы не навредить организму.
Галлий токсичен, правда, специалисты расходятся во мнении относительно его опасности – от малой до высокой степени.
Свинец и ртуть также токсичны и являются бесполезными для человеческого организма даже в малых дозах. Наибольшую опасность представляет собой ртуть из разбившегося медицинского градусника.
Таллий является сильнейшим ядом, несмотря на то, что выглядит достаточно привлекательно – это мягкое серебристое или серовато-голубое вещество. Он стал широко известен благодаря произведениям Агаты Кристи, ведь в десятке ее романов содержится описание яда, за счет применения этого легкоплавкого металла ее герои часто решали свои проблемы.

Свойства легкоплавких металлов, активно применяемых в промышленности и быту

Известно немало металлов, плавящихся при температуре до +600 °C, но лишь некоторые из них активно используются в промышленности и быту. На остальные приходится в пределах 10 % рынка цветных и черных металлов. Остановимся на наиболее распространенных легкоплавких металлах.

Впервые металл упоминается в неявном виде еще древними греками и египтянами. В те времена его использовали как компонент латуни. В промышленных масштабах производить цинк начали в 1743 году в Бристоле, а в 1746-м появился отдельный способ его получения. Он предполагал прокаливание окиси смеси с углем без доступа кислорода и последующее охлаждение паров в холодильном оборудовании.

Цинк отличается такими химическими и физическими особенностями:

имеет серебристо-белый цвет, высокую пластичность при +100…+150 °C;
при комнатной температуре настолько хрупкий, что даже незначительные сгибания вызывают различимый хруст;
плавится при +419 °C;
количество примесей непосредственно влияет на хрупкость этого легкоплавкого металла;
способен образовывать амфотерные соединения;
под действием воздуха на поверхности цинка формируется оксидная пленка.

Известно свыше 65 минералов, содержащих цинк. Его доля в земной коре исчисляется в пределах 8*10^(-3) %. Цинк есть и в воде, он активно мигрирует в термальных потоках, как и свинец. Крупнейшие месторождения этого металла находятся в Иране, Австралии, Боливии, Казахстане.

Примеры использования данного легкоплавкого металла:

как антикоррозийное покрытие железа/стали;
в качестве компонента аккумуляторов и элементов питания сухого типа;
в типографском деле, где металл используется в виде листов;
как составляющая сплавов в полупроводниках.

В человеческом организме цинк выполняет функцию катализатора, является компонентом инсулина. Основными источниками этого элемента являются молоко, мясо и яйца. При недостаточном содержании цинка в почве растения начинают болеть. В чистом виде металл является малотоксичным.

Свинец

Это серебристый легкоплавкий металл, который может иметь беловатый или голубоватый отлив. Он широко распространен и прост в обработке, поэтому применялся человеком еще за 6 400 лет до н. э. К промышленному производству свинца приступили в 1840 году, а к концу XX века спрос на него стал падать, так как появились менее опасные для здоровья материалы. В результате пришлось снизить темпы его добычи.

Физические свойства

Химические свойства

Имеет низкую теплопроводность в пределах 35 Вт/(м*к) при 0 °C

Образует оксиды при взаимодействии с кислородом

Отличается высокой пластичностью – свинцовые изделия можно царапать, разрезать ножом, сгибать

Является хорошим реагентом для кислот

Обладает температурой плавления – +328 °C, кипения – +1750 °C

Вступает в реакцию с растворами щелочей

Относится к тяжелым металлам, имея плотность 11,34 г/см3, но данный показатель снижается при повышении температуры

Ряд соединений свинца имеет повышенные кислотные свойства, из-за чего вещество считается окислителем

При достижении 7,26 °K превращается в сверхпроводник

Свинец добывают из руды с галенитом методом флотации, чтобы получить концентрат с 50–80 % чистого вещества. После чего используют один из четырех методов, чтобы изготовить черновой свинец. Основные месторождения данного легкоплавкого металла находятся в США, Китае, России.

Сферы применения свинца:

изготовление взрывчатки – в ход идет нитрат свинца;
черная промышленность – выполняет функцию компонента тяжелых жидкостей по обогащению руд;
катодный материал в источниках тока химического типа;
термоэлектрический материал – для этого используют теллурид свинца;
основа свинцовых аккумуляторов и иных источников питания;
производство шпаклевки и некоторых разновидностей краски;
присадка для повышения октанового числа бензина.

В медицинской сфере этот металл защищает людей от излучения рентгеновских аппаратов. Один килограмм свинца сейчас стоит всего 2-3 доллара.

Данный легкоплавкий металл сам по себе нетоксичный, зато его производные соединения очень опасны.

Кадмий

Мягкий и ковкий, тягучий металл серебристо-белого цвета. В отличие от описанных выше легкоплавких металлов, стал известен относительно поздно – лишь в 1817 году. Его открыл немецкий профессор Ф. Штромейер, дав название, происходившее от руды, из которой тогда добывали цинк. В земной коре доля кадмия составляет 130 мг/т. В воде он содержится в пропорции 0,11 мк/л. В природе существует только шесть минералов, в составе которых есть кадмий, но в целом он распространен так же широко, как цинк.

Физические характеристики данного легкоплавкого металла:

Почти 40 % производства кадмия обеспечивает изготовление антикоррозийных покрытий для других сплавов. Кадмирование считается электролитической операцией и одним из лучших способов защитить детали и инструменты от образования очагов ржавчины. 20 % получаемого кадмия используют как добавку для краски. Также этот легкоплавкий металл участвует в производстве пленочных солнечных батарей, полупроводников, криогенной техники, задействуется при пайке алюминия.

Не стоит забывать, что в больших концентрациях соединения кадмия являются ядом.

Таллий

Таллий также считается легкоплавким металлом, ведь плавится при +304 °C, а закипает при +1473 °C.

Он был открыт в 1861 году английским ученым Круксом через спектральный метод. Название, выбранное для металла, объясняется наличием зеленых линий спектра – «таллий» переводится с греческого как «зеленая ветвь». Этот металл входит в число элементов рассеянного типа. На данный момент известно всего семь минералов, в которых в неявном виде фигурируют частицы таллия. В земной коре он присутствует в объемах 3,5*10^(-5) %.

Таллий используется в таких сферах:

в виде амальгамы как теплоноситель в термометрах;
при кардиологических исследованиях;
как материал линз в инфракрасной оптике;
как добавка в металлогалогеновые лампы;
в минералогии позволяет определять характеристики минералов;
как яд против грызунов в труднодоступных местах.

Основными физическими свойствами данного легкоплавкого металла являются сверхпроводимость при температуре выше 2,39 °K, твердость 1,3 по Моосу и 20 МПа по Бриннелю. Химическими свойствами таллия является способность вступать в реакцию с неметаллами, хорошая растворимость в азотной и серной кислоте и инертность по отношению к щелочам.

Таллий не является важным элементом для нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Более того, он считается ядом кумулятивного типа и при значительных концентрациях приводит к поражению почек, нервной системы, ЖКТ.

Висмут

Этот красивый металл когда-то применяли как материал для ковки эффектных переливающихся сабель, основ винтовок и другого оружия. Первые упоминания о металле датируются 1546-м годом, однако официальное признание он получил лишь спустя почти 200 лет – в 1739 году. Еще через 80 лет элемент был внесен в периодическую систему.

В земной коре содержится 2*10^(-5) % висмута. Он встречается как чистый элемент в руде, поэтому его добыча не представляет большого труда. В промышленных масштабах примерно 85 % материала получают как попутный продукт от переработки медных, оловянных, свинцовых и других руд.

Физические особенности данного легкоплавкого металла:

8 кристаллографических модификаций;
повышение плотности при переходе из твердого состояния в жидкое;
увеличение удельного электрического сопротивления при росте температуры;
низкая теплопроводимость на уровне 7,9 Вт/(м*К);
плавится при +271 °C, кипит при +1564 °C;
модуль упругости составляет 33–35 ГПа, а модуль сдвига равен 12,5 ГПа;
хрупкость при комнатной температуре, становится пластичным при +160…+230 °C.

Речь идет о редком металле, ежегодные объемы добычи которого в чистом виде составляют не более 6 200 тонн. Главными странами-поставщиками висмута являются Германия, Монголия, Австралия, Перу, Россия. Цена на этот металл меняется в зависимости от спроса, например, в 2020 году за килограмм висмута просили 12$.

Олово

Люди начали использовать данный легкоплавкий металл в IV веке до н.э., но в чистом виде научились его получать лишь в XXI-м. Олово плавится при +231 °C и закипает при +2 620 °C. Модуль упругости равен 55 ГПа, а временное сопротивление на разрыв составляет 20 МПа. Твердость по Бринеллю у белого и серого олова находится на уровне в 152 МПа и 62 МПа соответственно. Для литья этого металла необходима температура +260…+300 °C.

Олово используется в таких областях:

в качестве антикоррозийного покрытия в чистом виде либо в качестве сплава – таковыми на основе олова являются белая жесть, бронза и пьютер, который давно стал наиболее распространенным материалом для изготовления посуды;
как компонент красок;
в сфере гамма-резонансной спектроскопии;
в качестве легирующего элемента в производстве титана;
как абразив – для этих целей применяют двуокись олова;
как анодный материал в источниках тока химического типа.

Олово считается рассеянным редким элементом, его доля в земной коре находится в пределах 2–8*10^(-3)%. Этот легкоплавкий металл добывают преимущественно из минерала касситерита, который имеет в своем составе до 80 % чистого олова. Вторым по содержанию данного элемента является станнин, известный как оловянный колчедан – в нем содержится до 30 % олова. Главными поставщиками этого металла являются Китай и страны Юго-восточной Азии.

Сейчас нет достоверных сведений относительно влияния олова на организм человека, однако передозировка чревата отравлением и хроническими заболеваниями легких.

Индий

Его в 1863 году открыли немецкие ученые Ф. Рейх и Т. Рихтер. Свое название металл получил из-за синего цвета линий в спектре или цвета индиго, а не в честь Индии, как это может показаться. Индий в чистом виде является редким и дорогим – цена на него стартует от 100 долларов за килограмм. Это объясняется тем, что он встречается всего в пяти минералах, а содержание в земной коре находится на уровне 10^(-5) %.

Сферы использования этого легкоплавкого металла:

производство ЖК-экранов, обязательным элементом которых является оксидно-оловянная пленка;
микроэлектроника, где он выполняет функцию акцепторной примеси;
компонент легкоплавких припоев;
покрытие зеркал, поскольку по своим отражающим свойствам индий не уступает серебру;
основа для фотоэлементов;
производство «голубого золота»;
уплотнитель, применяемый в вакууме.

Температура плавления этого легкоплавкого металла равна +157 °C, закипает он при +2072 °C. Критическая температура, при которой ему присуща сверхпроводимость, находится на уровне 3,404 °К. Твердость по Бринеллю составляет 9 МПа, а по Моосу – 1,2. Индий производят из отходов цинка, реже свинца и олова. Металл не играет значимой роли в человеческом организме.

Ртуть

Ртуть является ядом. Она активно задействовалась людьми в разных областях уже до нашей эры. Например, античные и средневековые медики лечили этим материалом венерические и другие болезни, алхимики старались превратить его в золото. В современном мире этот наиболее легкоплавкий металл используется в электротехнике, приборостроении, органической химии.

При комнатной температуре ртуть остается жидкой, поскольку плавится уже при -39 °C. Так как ее пары чрезвычайно опасны, данное вещество может содержаться только в закрытом виде.

Галлий

Галлий реже используется в промышленности, чем другие описанные металлы, зато его способность к плавлению можно ощутить, просто прикоснувшись. Дело в том, что этот легкоплавкий металл становится мягким при +29,8 °C, что гораздо ниже температуры тела человека. Иными словами, он просто растекается в руках.

О существовании этого элемента рассуждал еще Д. Менделеев, однако выделить его получилось лишь в 1875 году.

Галлий относится к типичным рассеянным химическим элементам с двойной геохимической природой, а в земной коре его содержится около 19 граммов на тонну. Он не встречается в чистой форме, зато входит в состав множества минералов. Главными экспортерами галлия считаются страны Юго-Западной Африки, Россия, некоторые государства, входящие в СНГ.

Сферы использования металла:

изготовление соединений полупроводникового типа – на эти цели уходит до 97 % добываемого галлия;
в качестве холодной пайки в радиоэлектронике для металла и керамики;
как легирующий элемент;
дли изготовления оптических зеркал;
вместо ртути в выпрямителях электрического тока.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Читайте также: