Какой металл не тонет в воде
Обновлено: 28.04.2024
Слово «металл» часто ассоциируется с тяжеловесностью. Это далеко не так. Все металлы обладают очень разными свойствами. Некоторые из них настолько лёгкие, что даже не тонут в воде. Какой металл самый легкий? Какие у него свойства? Давайте узнаем.
Самые легкие металлы в мире
Лёгкими называют металлы, которые обладают небольшой плотностью. Это отнюдь не редкое явление. Вещества с такими характеристиками составляют примерно 20 % от массы земной коры. Они активно добываются и широко применяются в промышленности.
Самым лёгким металлом является литий. Кроме наименьшей атомной массы, он обладает и наименьшей плотностью, которая в два раза ниже, чем у воды. После лития идут калий, натрий, алюминий, рубидий, цезий, стронций и т. д. В их число входит и титан, который обладает самой высокой прочностью среди металлов.
Легкостью и прочностью обладает также алюминий. В земной коре он третий по распространённости. Пока люди не научились получать его промышленным путём, металл был дороже золота. Сейчас килограмм алюминия можно купить примерно за 2 доллара. Его применяют как в ракетной технике и военной промышленности, так и для изготовления пищевой фольги и кухонных предметов.
Литий
Литий находится в первой группе периодической таблицы элементов. Он стоит под номером 3, после водорода и гелия, и обладает самой маленькой атомной массой среди всех металлов. Простое вещество – литий, при нормальных условиях имеет серебристо-белый цвет.
Это самый лёгкий щелочной металл с плотностью 0,534 г/см³. Из-за этого он всплывает не только в воде, но и в керосине. Для его хранения обычно используют парафин, газолин, минеральные масла или петролейный эфир. Литий очень мягкий и пластичный, легко режется ножом. Чтобы расплавить этот металл, его нужно нагреть до температуры 180,54 °C. Закипит он только при 1340 °C.
В природе существует только два стабильных изотопа металла: Литий-6 и Литий-7. Кроме них, есть 7 искусственных изотопа и 2 ядерных изомера. Литий является промежуточным продуктом в реакции превращения водорода в гелий, участвуя, таким образом, в процессе образования звёздной энергии.
Реакции с литием
Учитывая его щелочную природу, можно предположить, что он очень активен. Однако металл является самым спокойным представителем своей группы. При нормальной комнатной температуре литий слабо реагирует с кислородом и многими другими веществами. Свой «бурный нрав» он проявляет после нагревания, тогда он вступает в реакцию с кислотами, различными газами и основаниями.
В отличие от других щелочных металлов с водой он реагирует мягко, образуя гидроксид и водород. С сухим воздухом реакции практически нет. Но если он влажный, то литий медленно реагирует с его газами, образуя нитрид, карбонат и гидроксид.
При определённых температурах самый легкий металл активен с аммиаком, этиловым спиртом, галогенами, водородом, углеродом, кремнием, серой.
Сплавы лития
Свойства лития повышают отдельные качества металлов, из-за чего его часто используют в сплавах. Полезной является его реакция с окислами, водородом, сульфидами. При нагревании он образует с ними нерастворимые соединения, которые легко извлечь из расплавленных металлов, очистив их от этих веществ.
Для придания сплаву стойкости к коррозии и пластичности его смешивают с магнием и алюминием. Медь в сплаве с ним становится более плотной и менее пористой, лучше проводит электричество. Самый легкий металл повышает твёрдость и пластичность свинца. При этом он повышает температуру плавления многих веществ.
Благодаря литию металл становится прочным и устойчивым к разрушениям. При этом он не утяжеляет их. Именно поэтому сплавы на его основе применяются в космической инженерии и авиации. Главным образом используются смеси с кадмием, медью, скандием и магнием.
Нахождение в природе и значение
Самый легкий металл имеет около 30 собственных минералов, но только 5 из них используются в промышленности: пенталит, амблигонит, лепидолит, циннвальдит и сподумен. Кроме того, находится он в солёных озёрах. Всего в земной коре содержится 0,005 % этого металла.
Большие промышленные запасы лития находятся на всех континентах. Его добывают в Бразилии, Австралии, ЮАР, Канаде, США и других странах. После чего применяют его в электронике, металлургии, лазерных материалах, ядерной энергетике и даже медицине.
Большое содержание лития есть в гумусах, что говорит о его участии в круговороте природных веществ. Металл присутствует в организме животных, а также во многих растениях. Литием богаты персики, грибы, редис, картофель, морковь.
В нашем организме он содержится в печени, крови, лёгких, костях и других органов. Недостаток лития приводит к нарушениям в работе нервной системы и мозга. Он повышает устойчивость организма к болезням, активизирует деятельность ферментов. С помощью него борются с болезнью Альцгеймера, психическими расстройствами, склерозом, а также различными зависимостями.
Токсичность
Несмотря на важную биологическую роль лития в нашем организме, он может быть опасным. Самый легкий металл достаточно токсичен и способен вызывать отравления. При горении он провоцирует раздражение и отёки слизистых оболочек. Если на них попадет кусочек целого металла, произойдёт то же самое.
Литий нельзя брать в руки без перчаток. Взаимодействуя с влагой в воздухе или влагой на коже, он легко вызывает ожог. С расплавленным металлом нужно быть ещё осторожнее, так как его активность повышается в разы. При работе с ним нужно помнить, что это щелочь. Уменьшить его действие на кожу можно обычным уксусом.
В организме литий повышает устойчивость иммунной системы и улучшает работу нервной системы. Но его переизбыток сопровождается головокружением, сонливостью, потерей аппетита. Отравление металлом приводит к снижению либидо, слабости в мышцах, набору веса. При этом может ухудшиться зрение, память и наступить кома. Работать с литием нужно всегда в перчатках, защитном костюме и очках.
Создан металл, который не тонет в воде
Всем известно, что металлы — довольно тяжелый класс веществ, который обладает высокой плотностью и (если мы не говорим об особых сплавах или сверхтонких листах наподобие фольги) зачастую тонет в воде. Однако исследователи из Университета Рочестера смогли создать металл, который просто отказывается тонуть. Даже если его специально погрузить под водную гладь — он всплывет на поверхность.
Непотопляемый металл — это что-то новенькое!
Как создать металл, который не тонет в воде
За разработку отвечает профессор кафедры оптики и физики Университета Рочестера Чунлей Го и его команда. Для создания нового материала исследователи применили новаторский метод, использующий фемтосекундные вспышки лазеров для «травления» поверхности металлов. То есть очень быстрые и интенсивные вспышки лазеров создают на поверхности металла микро- и наноразмерные узоры, меняя структуру вещества. Благодаря этому поверхностный слой металла может захватывать воздух и удерживать его, что делает поверхность металла «супергидрофобными» или, попросту говоря, водоотталкивающими.
Подобный подход может привести к созданию непотопляемых кораблей. Или же к разработке электронных устройств, который будут мало того, что плавать на поверхности, так еще и будут практически полностью водонепронецаемыми. — говорит профессор Чунлей Го.
Однако в ходе испытаний исследователи обнаружили, что после длительного погружения в воду поверхности могут начать терять свои гидрофобные свойства. И тогда внимание ученых привлекли…пауки и муравьи.
Например, водоплавающие пауки Argyroneta создают подводную куполообразную паутину—так называемый водолазный колокол, которую они заполняют воздухом, который они перенося с поверхности на своих ногах и брюшке. Точно таким же образом некоторые виды муравьев способны формировать «водяной пузырь», удерживая на поверхности тела пузыри воздуха.
Это очень интересное природное явление, — отмечают исследователи. Ключевым в данном случае является то, что супергидрофобные (SH) поверхности могут захватывать большой объем воздуха, что указывает на возможность использования SH-поверхностей для создания плавучих устройств.
В итоге команда ученых разработала структуру, в которой две металлические пластины точно также, как и ранее, покрыли крошечными «узорами». Только вот положили эти пластины друг на друга, обратив «рисунком» внутрь. Между пластинами оказалось достаточно места, чтобы захватывать и удерживать воздух, который не давал металлической структуре потонуть. А что вы думаете о новой разработке? Поделитесь мнением в нашем чате в Телеграм.
При этом сверхгидрофобная структура остается на плаву даже после значительного структурного повреждения. В рамках эксперимента ученые сделали в пластинах 6 отверстий диаметром в 3 миллиметра и одно отверстие диаметром 6 миллиметров. Пластины при этом продолжали плавать на поверхности воды.
Металл продолжает плавать даже после значительных повреждений
Команда ученых утверждает, подобный процесс может быть применен для модификации любых видов металлов. Когда эксперты впервые испытывали новую технологию, им потребовался один час на то, чтобы модифицировать площадь металла размером 2,5 на 2,5 сантиметра. Теперь, используя лазеры в семь раз мощнее, процесс значительно ускорился и в целом, по словам разработчиков, «технология готова для коммерческого применения».
Как не утонуть во время купания в воде
По данным Всемирной организации здравоохранения, утопление — это одна из самых главных причин смерти людей от непреднамеренных травм. В 2019 году от утопления в воде умерло около 236 000 человек, причем больше всего погибнуть от этого рискуют дети и мужчины. Если говорить коротко, смерть от утопления происходит в результате нарушения дыхания в связи с погружением в воду. Даже если человек неплохо умеет задерживать дыхание на протяжении одной минуты, это его редко спасает, потому что во время паники в его органы дыхания попадает много жидкости, что ускоряет смерть. К тому же, оказавшись в экстренной ситуации, многие люди начинают ждать спасения со стороны и не могут предпринять собственных действий ради спасения. В рамках данной статьи мы разберемся, почему тонущие люди редко дожидаются помощи и что нужно делать, чтобы спасти себя в такой смертельно опасной ситуации.
Что нужно делать, чтобы спастись в воде? Сейчас расскажем
Из-за чего люди тонут в воде
Причины утопления всегда разные. В большинстве случаев, люди тонут из-за купания в непредназначенных для этого местах — об этом предупреждают специальные знаки. Как правило, купание в определенных пляжах и озерах запрещено из-за большого количества водорослей, битого стекла, загрязнения воды химикатами и так далее. Бывали случаи, когда даже отлично плавающие люди тонули из-за того, что путались ногами в длинных водорослях.
В местах с запретом на купание есть соответствующие знаки
В некоторых случаях люди тонут из-за того, что им становится плохо. Известно, что купаться в воде можно не раньше чем спустя 1,5 — 2 часа после еды. Это можно объяснить тем, что при физической активности непереваренная пища может дать о себе знать тошнотой и другими недомоганиями. Категорически нельзя купаться в воде после лежания на солнце — из-за резкого изменения температуры могут начаться судороги или вовсе произойти остановка сердца.
В жаркую погоду нельзя резко входить в воду
Стоит ли говорить, что ни в коем случае нельзя лезть в воду в пьяном состоянии? Ведь в пьяном виде свое тело трудно контролировать даже на суше — чего там говорить о плавании в воде.
Что происходит с человеком на большой глубине? Ответ тут.
Почему тонущих людей редко спасают
Как и говорилось выше, утопление в воде уносит жизни сотен тысяч людей в год — спасти удается только некоторых. Это связано с тем, что попавшего в беду человека очень трудно заметить. Иногда на берегу находятся сотни людей, и они даже не подозревают, что неподалеку от них кто-то умирает. Утопление человека выглядит совсем не как в фильмах — он не может кричать и размахивать руками, потому что когда ему удается на мгновение всплыть на поверхность, времени хватает только на вдох. К тому же, в экстренной ситуации практически все люди паникуют и только пытаются всплыть, но делают это совершенно неправильно.
Утопление человека выглядит совершенно не так, как в фильмах
Что делать, чтобы не утонуть
Всегда нужно понимать, что человеческий организм достаточно хорошо защищен от утопления. Если в безопасном месте вроде бассейна попробовать расслабиться, это очень легко понять — пока в органах дыхания есть воздух, тело надежно удерживается на поверхности воды. Конечно, голова будет частично погружена в воду, но рот все равно будет находиться на достаточном уровне, чтобы вдыхать воздух.
Опытные пловцы прекрасно знают, что на самом деле человека трудно утопить
Какой бы ни была причина утопления, шанс спастись есть всегда. Главная ошибка всех утопающих заключается в том, что они начинают паниковать. Поэтому, первое что нужно делать при судорогах или запутывании в водорослях — это успокоиться. В воде всегда нужно дышать через рот, потому что попавшая в него вода будет попросту проглочена. А если жидкость попадет в нос, у человека мало того что сильно заболит голова, так он еще и захлебнется. Это приводит к нарушению дыхания, панике и, в конечном итоге, к смерти.
В случае опасности главное не паниковать
После успокоения, можно лечь на спину и отдохнуть. Наладив дыхание можно позвать на помощь и дожидаться ее. В случае судороги ноги, ее можно устранить, уколов себя булавкой (но кто берет ее с собой?) или сильно потянув за большой палец. Если рядом никого нет, необходимо любым удобным способом плыть в сторону берега — это нужно делать спокойно, даже если хочется как можно быстрее выбраться на сушу. Важно помнить, что любое резкое движения может всколыхнуть воду, что снова поставит человека в опасное положение и стать причиной паники.
Обязательно подпишитесь на наш Дзен-канал с эксклюзивными статьями. Вот ссылка.
В завершении статьи стоит отметить, что во время купания в море можно стать жертвой опасных акул. В прошлом году врач Николас Тейлор разработал способ спасения жизни жертв хищных рыб — настоятельно рекомендую к прочтению.
Слово «металл» привычно ассоциируется с большим весом. Но это совсем не так – некоторые металлы настолько легкие, что даже не тонут в воде. А некоторые весят в сотню раз меньше пенопласта и все равно остаются прочным металлом. Возможно, вас также заинтересует статься про самые дорогие металлы в мире.
Самый легкий металл в мире
Литий
Самый легкий металл, известный науке, это, безусловно, литий. Как и остальные легчайшие металлы, он относится к группе щелочных металлов, которой свойственная высокая химическая активность. Плотность лития – 0,534 грамма на кубический сантиметр, т.е. он почти вдвое легче воды. Более того, литий может плавать даже в керосине, поэтому для его хранения, как правило, используют минеральное масло, петролейный эфир, газолин или парафин.
Литий в 40 раз легче одних из самых тяжелых и прочных металлов, известных науке, – осмия и иридия (22,587 г/см3). Молярная масса лития - 6,941 г/моль. Порядковый номер в таблице Менделеева – 3. Литий был выделен из минерала петалита шведским химиком Иоганном Арфведсоном в 1817 году. В природе литий встречается преимущественно в составе горных пород (примерно 21 грамм на тонну). Спустя семь лет литий впервые синтезировали лабораторным путем. Внешне этот пластичный и мягкий металл напоминает лед и даже имеет схожий серебристый оттенок. Чтобы расплавить литий, потребуется температура в 181 C0.
В чистом виде этот легкий металл не используется, так как он чересчур активно взаимодействует с окружающей его средой. Обычно литий сплавляют с натрием или другими легкими металлами. Без лития не обходятся при изготовлении пиротехники, термоядерного оружия, оптики; также литий часто используется в качестве окислителя. Активное применение литию нашли в фармацевтике, пищевой, текстильной и силикатной промышленности. Некоторые сплавы лития оказались полезными даже в электронике и авиакосмической промышленности.
Другие металлы щелочной группы также относят к самым легким, хотя они и уступают литию. Следом за литием идут калий (0,856 г/см3) и натрия (0,971 г/см3). Они также не тонут в воде. Остальные щелочные металлы (рубидий, цезий, франций) тяжелее воды.
Самый легкий и прочный металл
Алюминий
В поисках золотой середины между легкостью и прочностью большинство химиков сходятся во мнении – таковым металлом является алюминий.
Алюминий был открыт в 1825 году датчанином Эрстедом. Первым изделием, изготовленным из алюминия, стала детская погремушка. С тех пор неприхотливому в обработке металлу нашлось столь широкое применение, что это вещество по праву получило звание металла XX века. Из него производят все, без чего нельзя представить наш современный быт: от строительных конструкций до садового инвентаря, фурнитуры и столовых приборов.
Самый легкий искусственный металл
Микролаттис
Известно, что самый легкий природный металл – литий. Однако в 2015 году ученые Калифорнийского университета продемонстрировали сверхлегкий материал по прочности схожий с металлами, но в сотню раз легче пенопласта. Он на 99,99% состоит из воздуха. При этом толщина его стенок составляет всего 100 нанометров – в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Если положить кусок микролаттиса на одуванчик, цветок, чью «шапку» может разрушить даже легкое дуновение ветерка, не деформируется.
Структура микролаттиса напоминает человеческие кости. Материал имеет такую же ячеистую структуру, состоящую из полых никелевых трубок, пересекающихся крест-накрест. Благодаря строению материал способен выдерживать колоссальные для своего веса нагрузки.
Компания Boeing незамедлительно объявила о намерении использовать микролаттис для «самолетов будущего».
Читайте также: