Ogólna charakterystyka metali. Metale czyste i ultraczyste IV. Wypieranie metali mniej aktywnych przez metale bardziej aktywne z roztworów ich soli
Jeśli w układzie okresowym pierwiastków D.I. Mendelejewa narysujemy przekątną od berylu do astatu, to w lewym dolnym rogu wzdłuż przekątnej znajdą się elementy metalowe (obejmują one również elementy podgrup bocznych, zaznaczone na niebiesko), a w prawym górnym rogu - elementy niemetalowe (podświetlone na żółto). Elementy znajdujące się w pobliżu przekątnej - półmetale lub metaloidy (B, Si, Ge, Sb itp.) mają charakter dualny (podświetlony na różowo).
Jak widać na rysunku, zdecydowana większość pierwiastków to metale.
Ze względu na swoją naturę chemiczną metale są pierwiastkami chemicznymi, których atomy oddają elektrony z zewnętrznych lub przedzewnętrznych poziomów energii, tworząc dodatnio naładowane jony.
Prawie wszystkie metale mają stosunkowo duże promienie i niewielką liczbę elektronów (od 1 do 3) na zewnętrznym poziomie energii. Metale charakteryzują się niskimi wartościami elektroujemności i właściwościami redukującymi.
Najbardziej typowe metale znajdują się na początku okresów (począwszy od drugiego), następnie od lewej do prawej właściwości metaliczne słabną. W grupie od góry do dołu właściwości metaliczne rosną wraz ze wzrostem promienia atomów (ze względu na wzrost liczby poziomów energetycznych). Prowadzi to do zmniejszenia elektroujemności (zdolności przyciągania elektronów) pierwiastków i wzrostu właściwości redukcyjnych (zdolność oddawania elektronów innym atomom w reakcjach chemicznych).
Typowy metale są pierwiastkami s (pierwiastki grupy IA od Li do Fr. elementy grupy PA od Mg do Ra). Ogólny wzór elektronowy ich atomów to ns 1-2. Charakteryzują się odpowiednio stopniami utlenienia + I i + II.
Mała liczba elektronów (1-2) na zewnętrznym poziomie energii typowych atomów metali powoduje, że elektrony te łatwo ulegają utracie i wykazują silne właściwości redukujące, co znajduje odzwierciedlenie w niskich wartościach elektroujemności. Oznacza to ograniczone właściwości chemiczne i metody otrzymywania typowych metali.
Cechą charakterystyczną typowych metali jest tendencja ich atomów do tworzenia kationów i jonowych wiązań chemicznych z atomami niemetali. Związki typowych metali z niemetalami to kryształy jonowe „metalanionu niemetalu”, np. K + Br -, Ca 2+ O 2-. Kationy typowych metali wchodzą także w skład związków z anionami złożonymi - wodorotlenkami i solami, np. Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.
Metale z grupy A tworzące amfoteryczną przekątną układu okresowego Be-Al-Ge-Sb-Po, a także metale z nimi sąsiadujące (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) nie wykazują typowych cech metalicznych nieruchomości. Ogólny wzór elektroniczny ich atomów ns 2 n.p. 0-4 wiąże się z większą różnorodnością stopni utlenienia, większą zdolnością do zatrzymywania własnych elektronów, stopniowym zmniejszaniem się ich zdolności redukcyjnych i pojawianiem się zdolności utleniających, zwłaszcza na wysokich stopniach utlenienia (typowymi przykładami są związki Tl III, Pb IV, Bi v) . Podobne zachowanie chemiczne jest charakterystyczne dla większości (pierwiastków d, tj. pierwiastków z grup B układu okresowego ( typowe przykłady- pierwiastki amfoteryczne Cr i Zn).
Ten przejaw dualności (amfoterycznych) właściwości, zarówno metalicznych (zasadowych), jak i niemetalicznych, wynika z natury wiązania chemicznego. W stanie stałym związki metali nietypowych z niemetalami zawierają głównie wiązania kowalencyjne (ale słabsze niż wiązania między niemetalami). W roztworze wiązania te łatwo ulegają rozerwaniu, a związki dysocjują na jony (w całości lub w części). Na przykład metaliczny gal składa się z cząsteczek Ga 2, w stanie stałym chlorki glinu i rtęci (II) AlCl 3 i HgCl 2 zawierają silnie wiązania kowalencyjne, ale w roztworze AlCl 3 dysocjuje prawie całkowicie, a HgCl 2 - do w bardzo małym stopniu (a następnie na jony HgCl + i Cl -).
Ogólne właściwości fizyczne metali
Ze względu na obecność wolnych elektronów („gazu elektronowego”) w sieci krystalicznej wszystkie metale wykazują następujące charakterystyczne właściwości ogólne:
1) Plastikowy- możliwość łatwej zmiany kształtu, rozciągania w drut i zwijania w cienkie arkusze.
2) Metaliczny połysk i nieprzezroczystość. Dzieje się tak na skutek oddziaływania wolnych elektronów ze światłem padającym na metal.
3) Przewodnictwo elektryczne. Wyjaśnia się to kierunkowym ruchem wolnych elektronów od bieguna ujemnego do dodatniego pod wpływem niewielkiej różnicy potencjałów. Po podgrzaniu przewodność elektryczna maleje, ponieważ Wraz ze wzrostem temperatury nasilają się drgania atomów i jonów w węzłach sieci krystalicznej, co komplikuje kierunkowy ruch „gazu elektronowego”.
4) Przewodność cieplna. Jest to spowodowane dużą ruchliwością wolnych elektronów, dzięki czemu temperatura szybko wyrównuje się nad masą metalu. Najwyższą przewodność cieplną stwierdzono w bizmucie i rtęci.
5) Twardość. Najtwardszy jest chrom (tnie szkło); najmiększe metale alkaliczne - potas, sód, rubid i cez - tnie się nożem.
6) Gęstość. Im mniejsza masa atomowa metalu i im większy promień atomu, tym jest on mniejszy. Najlżejszy jest lit (ρ=0,53 g/cm3); najcięższy jest osm (ρ=22,6 g/cm3). Za „metale lekkie” uważa się metale o gęstości mniejszej niż 5 g/cm3.
7) Temperatura topnienia i wrzenia. Najbardziej topliwym metalem jest rtęć (mp = -39°C), najbardziej ogniotrwałym metalem jest wolfram (mp = 3390°C). Metale o temperaturze topnienia powyżej 1000°C uważa się za ogniotrwałe, poniżej – niskotopliwe.
Ogólne właściwości chemiczne metali
Silne środki redukujące: Me 0 – nē → Men n +
Szereg napięć charakteryzuje porównawczą aktywność metali w reakcjach redoks w roztworach wodnych. 
I. Reakcje metali z niemetalami
1) Z tlenem:
2Mg + O2 → 2MgO
2) Z siarką:
Hg + S → HgS
3) Z halogenami:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2
4) Z azotem:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2
5) Z fosforem:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2
6) Z wodorem (reagują tylko metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych):
2Li + H2 → 2LiH
Ca + H 2 → CaH 2
II. Reakcje metali z kwasami
1) Metale z szeregu napięć elektrochemicznych do H redukują kwasy nieutleniające do wodoru:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
6Na + 2H 3PO 4 → 2Na 3PO 4 + 3H 2
2) Z kwasami utleniającymi:
Kiedy kwas azotowy o dowolnym stężeniu i stężony kwas siarkowy oddziałują z metalami Wodór nigdy nie jest uwalniany! 
Zn + 2H 2 SO 4(K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4NO 3 + 3H 2 O
4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
III. Oddziaływanie metali z wodą
1) Aktywne (metale alkaliczne i ziem alkalicznych) tworzą rozpuszczalną zasadę (alkaliczne) i wodór:
2Na + 2H 2O → 2NaOH + H2
Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
2) Metale o średniej aktywności utleniają się wodą po podgrzaniu do tlenku:
Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2
3) Nieaktywne (Au, Ag, Pt) - nie reaguj.
IV. Wypieranie metali mniej aktywnych przez metale bardziej aktywne z roztworów ich soli:
Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2
Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4
W przemyśle często używają nie czystych metali, ale ich mieszanin - stopy, w którym korzystne właściwości jednego metalu uzupełniają korzystne właściwości innego. Zatem miedź ma niską twardość i nie nadaje się do produkcji części maszyn, natomiast stopy miedzi i cynku ( mosiądz) są już dość twarde i są szeroko stosowane w inżynierii mechanicznej. Aluminium ma wysoką ciągliwość i wystarczającą lekkość (mała gęstość), ale jest zbyt miękkie. Na jego podstawie przygotowywany jest stop z magnezem, miedzią i manganem - duraluminium (duraluminium), które bez utraty korzystne właściwości aluminium, uzyskuje dużą twardość i nadaje się do budowy samolotów. Powszechnie znane są stopy żelaza z węglem (oraz dodatkami innych metali). żeliwo I stal.
Wolne metale są konserwatorzy. Jednak niektóre metale mają niską reaktywność ze względu na fakt, że są powlekane powierzchniowa warstwa tlenku w różnym stopniu odporny na działanie odczynników chemicznych takich jak woda, roztwory kwasów i zasad.
Na przykład ołów jest zawsze pokryty warstwą tlenku, a jego przejście do roztworu wymaga nie tylko ekspozycji na odczynnik (na przykład rozcieńczony kwas azotowy), ale także ogrzewania. Warstwa tlenku na aluminium zapobiega jego reakcji z wodą, ale jest niszczona przez kwasy i zasady. Luźna warstwa tlenku (rdza), powstający na powierzchni żelaza pod wpływem wilgotnego powietrza, nie zakłóca dalszego utleniania żelaza.
Pod wpływem stężony na metalach tworzą się kwasy zrównoważony film tlenkowy. Zjawisko to nazywa się pasywacja. Czyli w stężeniu Kwas Siarkowy metale takie jak Be, Bi, Co, Fe, Mg i Nb ulegają pasywacji (i wtedy nie reagują z kwasem), a w stężonym kwasie azotowym - metale A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th i U.
Podczas interakcji z utleniaczami w roztworach kwaśnych większość metali przekształca się w kationy, których ładunek zależy od stabilnego stopnia utlenienia tego elementu w związkach (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ i Fe 3+)
Aktywność redukująca metali w roztworze kwaśnym przenoszona jest przez szereg naprężeń. Większość metali przenosi się do roztworu za pomocą kwasu chlorowodorowego i rozcieńczonych kwasów siarkowych, Cu, Ag i Hg - tylko za pomocą kwasów siarkowego (stężonego) i azotowego, a Pt i Au - za pomocą „wódki królewskiej”.
Korozja metalu
Niepożądany Właściwości chemiczne metale to ich aktywne niszczenie (utlenianie) w kontakcie z wodą i pod wpływem rozpuszczonego w niej tlenu (korozja tlenowa). Na przykład powszechnie znana jest korozja wyrobów żelaznych w wodzie, w wyniku której tworzy się rdza, a produkty kruszą się na proszek.
Korozja metali występuje również w wodzie na skutek obecności rozpuszczonych gazów CO 2 i SO 2; powstaje środowisko kwaśne, a kationy H + są wypierane przez metale aktywne w postaci wodoru H2 ( korozja wodorowa).
Obszar kontaktu dwóch różnych metali może być szczególnie korozyjny ( korozja kontaktowa). Para galwaniczna występuje pomiędzy jednym metalem, na przykład Fe, a innym metalem, na przykład Sn lub Cu, umieszczonym w wodzie. Przepływ elektronów przebiega od metalu bardziej aktywnego, który znajduje się po lewej stronie szeregu napięcia (Re), do metalu mniej aktywnego (Sn, Cu), a metal bardziej aktywny ulega zniszczeniu (korodowaniu).
Z tego powodu ocynowana powierzchnia puszek (żelazo pokryte cyną) rdzewieje, gdy jest przechowywana w wilgotnej atmosferze i nieostrożnie się z nią obchodzi (żelazo szybko zapada się po pojawieniu się nawet drobnej rysy, umożliwiając żelazu kontakt z wilgocią). Wręcz przeciwnie, ocynkowana powierzchnia żelaznego wiadra nie rdzewieje przez długi czas, ponieważ nawet jeśli są zadrapania, to nie żelazo koroduje, ale cynk (metal bardziej aktywny niż żelazo).
Odporność korozyjna danego metalu wzrasta w przypadku jego pokrycia metalem bardziej aktywnym lub ich stopienia; Zatem powlekanie żelaza chromem lub wytwarzanie stopu żelaza i chromu eliminuje korozję żelaza. Chromowane żelazo i stal zawierająca chrom ( Stal nierdzewna), mają wysoką odporność na korozję.
elektrometalurgia, czyli otrzymywanie metali poprzez elektrolizę stopów (dla najbardziej aktywnych metali) lub roztworów soli;
pirometalurgia, czyli odzysk metali z rud w godz wysoka temperatura(np. otrzymywanie żelaza w procesie wielkopiecowym);
hydrometalurgia, tj. oddzielanie metali od roztworów ich soli metalami bardziej aktywnymi (na przykład produkcja miedzi z roztworu CuSO 4 przez działanie cynku, żelaza lub aluminium).
Metale rodzime czasami występują w przyrodzie (typowymi przykładami są Ag, Au, Pt, Hg), ale częściej metale występują w postaci związków ( Ruda metalu). Metale występują w skorupie ziemskiej w różnej ilości: od najczęstszych - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) do najrzadszych - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.
Czyste metale metale o niskiej zawartości zanieczyszczeń. W zależności od stopnia czystości wyróżnia się metale o wysokiej czystości (99,90-99,99%), metale o wysokiej czystości lub chemicznie czyste (99,99-99,999%), metale o szczególnej czystości lub o czystości widmowej, metale ultraczyste (ponad 99,999%) ).
Wielka encyklopedia radziecka. - M .: Encyklopedia radziecka. 1969-1978 .
Zobacz, co „czyste metale” znajdują się w innych słownikach:
czyste metale- Metale o niskiej zawartości zanieczyszczeń (< 5 мас. %). Выделяют м. повыш. чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999 %). Тематики металлургия в целом EN pure metals … Przewodnik tłumacza technicznego
Metale lub stopy o niskiej zawartości zanieczyszczeń. W zależności od stopnia czystości wyróżnia się metale por. czystość lub czystość techniczna (99,0 99,90%). zwiększyć czystość (99,90 99,99%), wysoka czystość lub czystość chemiczna (99,99 99,999%). specjalne... ... Wielki encyklopedyczny słownik politechniczny
czyste metale- metale o niskiej zawartości zanieczyszczeń (< 5 мас. %). Выделяют металлы повышенной чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999%); Смотри также: Металлы щелочные металлы ультрачистые металлы тяжелые металлы …
CZYSTE METALE- sprawdź stopień czystości metalu lub stopu... Słownik metalurgiczny
Proste substancje, które w normalnych warunkach mają charakterystyczne właściwości: wysoką przewodność elektryczną i cieplną, ujemny współczynnik temperaturowy przewodności elektrycznej oraz zdolność dobrego odbijania fale elektromagnetyczne… …
- (z greckiego metalon, pierwotnie kopalnia, ruda, kopalnia), proste w va, które w normalnych warunkach mają charakterystyczne właściwości: wysoką przewodność elektryczną i cieplną, ujemny współczynnik temperaturowy. przewodność elektryczna, dobra zdolność... ... Encyklopedia fizyczna
ultraczyste metale- metale o wysokiej czystości, ultraczyste, w których udział masowy zanieczyszczeń nie przekracza 1 10 3%. Główne etapy technologii wytwarzania ultraczystych metali: otrzymywanie czystych związków chemicznych, przywracanie ich do stanu... ... Encyklopedyczny słownik metalurgii
Metale o wysokiej czystości, zwłaszcza czyste metale, metale, których łączna zawartość zanieczyszczeń nie przekracza 1․10 3% (wagowo). Główne etapy technologii produkcji chemicznej: otrzymywanie czystych związków chemicznych, przywracanie ich do stanu... ... Wielka encyklopedia radziecka
metale radioaktywne- metale zajmujące miejsca w układzie okresowym pierwiastków o liczbie atomowej większej niż 83 (Bi), emitujące cząstki radioaktywne: neutrony, protony, cząstki alfa, beta lub kwanty gamma. Występuje w naturze: At, Ac, Np, Pa, Po... Encyklopedyczny słownik metalurgii
metale przejściowe- pierwiastki Ib i VIIIb podgrupy układu okresowego. W atomach metali przejściowych powłoki wewnętrzne są wypełnione tylko częściowo. Istnieją d metale, w których następuje stopniowe wypełnianie 3d (od Se do Ni), 4d (od Y do ... ... Encyklopedyczny słownik metalurgii
CZYSTE METALE
metale, metale o niskiej zawartości zanieczyszczeń. W zależności od stopnia czystości wyróżnia się metale o wysokiej czystości (99,90-99,99%), metale o wysokiej czystości lub chemicznie czyste (99,99-99,999%), metale o szczególnej czystości lub metale o czystości widmowej, ultraczyste (ponad 99,999%).
Wielka encyklopedia radziecka, TSB. 2012
Zobacz także interpretacje, synonimy, znaczenia słowa i znaczenie CZYSTY METALI w języku rosyjskim w słownikach, encyklopediach i podręcznikach:
- CZYSTY
PRYWATNE INWESTYCJE KRAJOWE - wolumen brutto prywatnych inwestycji krajowych pomniejszony o amortyzację ... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
STRATY - straty podmioty gospodarcze wiąże się z tworzeniem przez monopolistę sztucznego niedoboru, prowadzącego do ustalenia cen, które nie pokrywają się z ceną krańcową... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
PŁATNOŚCI TRANSFEROWE - płatności transferowe osobiste i rządowe na rzecz mieszkańców innych krajów pomniejszone o płatności transferowe osobiste i rządowe otrzymane od mieszkańców innych krajów... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
AKTYWA OBROTOWE - aktywa obrotowe, łatwo zbywalne pomniejszone o koszty z nimi związane... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
ZAKUPY – całkowita kwota zakupów za dany okres pomniejszona o rabaty, zwroty pierwotnie zakupionych produktów oraz obniżki normalnej ceny i… - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
PODATKI PRODUKTOWE - różnica pomiędzy podatkami od produktów a dotacjami przeznaczonymi na ich... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
PODATKI IMPORTOWE – różnica pomiędzy podatkami importowymi a dotacjami na... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
PODATKI - podatki płacone przez ludność państwu, pomniejszone o płatności transferowe, które ludność otrzymuje od ... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
AKTYWA PŁYNNE - ilość środków pieniężnych Pieniądze, łatwe do wdrożenia cenne papiery itp. należności za... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
INWESTYCJE KAPITAŁOWE - lokata kapitału brutto minus... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
KOSZTY JASNOŚCI – koszty bezpośrednio związane z procesem zakupu i sprzedaży towarów; włączać koszty transportu, koszty przeładunku ładunku, jego przetworzenia, ... - CZYSTY w Słowniku terminów ekonomicznych:
AKTYWA - obliczona wartość ustalana poprzez odjęcie od kwoty aktywów, która obejmuje majątek pieniężny i niepieniężny według wartości księgowej, ... - METALE w Słowniku terminów ekonomicznych:
SZLACHETNE - zobacz METALE SZLACHETNE... - METALE w biblijnej encyklopedii Nikeforosa:
w Św. Pisma często wspominają metale: żelazo, miedź, cynę, ołów, cynk, srebro, złoto. zobacz każdy z osobna... - METALE w Wielkim Słowniku Encyklopedycznym:
(greckie) substancje, które w normalnych warunkach mają wysoką przewodność elektryczną (106-107 Ohm-1 cm-1, maleje wraz ze wzrostem temperatury) i przewodność cieplną, plastyczność, „metaliczny” połysk... - METALE
proste substancje, które w normalnych warunkach mają charakterystyczne właściwości: wysoką przewodność elektryczną i cieplną, ujemny współczynnik temperaturowy przewodności elektrycznej, zdolność dobrego odbijania promieniowania elektromagnetycznego... - METALE
I (i metaloidy) (chemiczne) - M. to grupa prostych ciał (patrz), które mają znane charakterystyczne właściwości, które u typowych przedstawicieli są ostro ... - METALE we współczesnym słowniku encyklopedycznym:
- METALE w Słowniku Encyklopedycznym:
proste substancje, które w normalnych warunkach mają charakterystyczne właściwości - wysoką przewodność elektryczną (106-104 Ohm-1?cm-1), zmniejszającą się wraz ze wzrostem temperatury, wysoką przewodność cieplną, połysk, ... - CZYSTY
„CZYSCY BRACIA” („Bracia Czystości”, arab. Ikhwan al-Safa), grupa filozofów X wieku, w skład której wchodzili myśliciele Iraku (główna próbka z miasta ... - METALE w Wielkim Rosyjskim Słowniku Encyklopedycznym:
„METALE”, naukowy. Dziennik Rosyjskiej Akademii Nauk, od 1959 r., Moskwa. Założyciel (1998) - Instytut Metalurgii im. AA Bajkowa. 6 pokoi w… - METALE w Wielkim Rosyjskim Słowniku Encyklopedycznym:
METALE, substancje, które w normalnych warunkach mają wysoką przewodność elektryczną (10 6 - 10 4 Ohm -1 cm -1, maleje wraz z ... - CZYSTY w Nowym Słowniku Wyjaśniającym Języka Rosyjskiego autorstwa Efremowej:
- METALE we współczesnym słowniku wyjaśniającym, TSB:
(grecki), substancje, które w normalnych warunkach mają wysoką przewodność elektryczną (106-107 Ohm-1 cm-1, maleje wraz ze wzrostem temperatury) i przewodność cieplną, plastyczność, „metaliczny” połysk... - CZYSTY w Słowniku wyjaśniającym Efraima:
czysta liczba mnoga rozkład Pieniądze pozostałe po odliczeniu... - CZYSTY w Nowym Słowniku języka rosyjskiego autorstwa Efremowej:
pl. rozkład Pieniądze pozostałe po odliczeniu... - CZYSTY w dużym współczesnym słowniku wyjaśniającym języka rosyjskiego:
pl. rozkład Pieniądze pozostałe po odliczeniu... - METALE NIEŻELAZNE w dużym Encyklopedia radziecka, TSB:
metale, nazwa techniczna wszystkich metali i ich stopów (z wyjątkiem żelaza i jego stopów, zwanych metalami żelaznymi). Termin „C. m.” V… - METALE Ogniotrwałe w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
metale, według klasyfikacji technicznej - metale topiące się w temperaturach powyżej 1650-1700 |C; T. m. (stół) obejmuje tytan... - METALE RZADKIE w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
metale, umowna nazwa grupy metali (ponad 50), których wykaz podano w tabeli. Są to metale stosunkowo nowe w technologii lub... - METALE SZLACHETNE w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
metale, złoto, srebro, platyna i metale z grupy platynowców (iryd, osm, pallad, rod, ruten), które otrzymały swoją nazwę głównie ze względu na wysoką ... - ODLEWANIE METALI: METALE DO ODLEWANIA w słowniku Colliera:
Przejdź do artykułu ODLEWANIE METALI Wszystkie metale można odlewać. Ale nie wszystkie metale mają te same właściwości odlewnicze, w szczególności płynność -... - IMPRESJONIZM w Leksykonie kultury nieklasycznej, artystycznej i estetycznej XX wieku Bychkova:
(z francuskiego impresja - impresja) Ruch w sztuce, który powstał we Francji w ostatniej trzeciej połowie XIX wieku. Główni przedstawiciele I.: Claude... - SOLIDNY w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB.
- ODCZYNNIKI CHEMICZNE w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
chemikalia, odczynniki chemiczne, preparaty chemiczne (substancje) stosowane w laboratoriach do analiz, badań naukowych (przy badaniu metod produkcji, właściwości i przemian... - METALURGIA w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
(od greckiego metalurga - wydobywam rudę, przetwarzam metale, od metallon - kopalnia, metal i ergon - praca), w oryginalnym, wąskim ... - KLEJE w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
substancje naturalne lub syntetyczne stosowane do łączenia różnych materiałów w wyniku tworzenia połączenia adhezyjnego warstwy kleju z powierzchniami sklejanych materiałów. ... - KOSZTY UJAWNIENIA w Wielkiej Encyklopedii Radzieckiej TSB:
obrót, ogół kosztów związanych z procesem obrotu towarów. Ze względu na swój ekonomiczny charakter I. o. dzielą się na czyste i dodatkowe. Czysty... - FLUOR
- Turcy V Słownik encyklopedyczny Brockhaus i Euphron:
(dokładne znaczenie tego słowa nie jest znane) - grupa ludów mówiących różnymi dialektami języka tureckiego (patrz języki tureckie) i według cech fizycznych ... - STOPY w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona.
- NASADY w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona:
obszary leśne, które w naturalny sposób różnią się od sąsiednich charakterem roślinności drzewiastej. Różnicę między N. można określić na podstawie ich pochodzenia, składu, wieku, stopnia... - ORGANICZNE FARBY SZTUCZNE w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona:
Rozwój produkcji i stosowania sztucznych związków organicznych jest ściśle związany z historią badania naukowe smoła węglowa. Studiując skład tego ostatniego, Runge w ... - FABRYKI w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona:
W języku potocznym nie rozróżnia się pojęć Z. i fabryki i być może nadal nie ma takiej szczególnej potrzeby... - NIEMIECKI TYP FIZYCZNY w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona:
Rzym. pisarze (Tacytus i inni) opisywali G. jako osobę wysokiego wzrostu, mocnej budowy, blondynów lub rudych, o jasnych, niebieskich włosach… - POWRÓT DO ZDROWIA w Słowniku Encyklopedycznym Brockhausa i Euphrona:
Alchemicy przyjęli, że metale to złożone ciała składające się z ducha, duszy i ciała lub rtęci, siarki i soli; w duchu...
Przez bardzo długi czas niektóre inne metale uważano za kruche - chrom, molibden, wolfram, tantal, bizmut, cyrkon itp. Jednak tak było, dopóki nie nauczyli się, jak uzyskać je w dość czystej postaci. Gdy udało się to osiągnąć, okazało się, że metale te są bardzo plastyczne nawet w niskich temperaturach. Ponadto nie rdzewieją i posiadają szereg cennych właściwości. Obecnie metale te są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu.
Ale czym jest czysty metal? Okazuje się, że na to również nie ma jednoznacznej odpowiedzi. Konwencjonalnie, według czystości, metale dzieli się na trzy grupy - czyste technicznie, czyste chemicznie i szczególnie czyste. Jeśli stop zawiera co najmniej 99,9 procent metalu nieszlachetnego, jest technicznie czysty. Od 99,9 do 99,99 procent - czystość chemiczna. Jeśli wynosi 99,999 lub więcej, jest to szczególnie czysty metal. W życiu codziennym naukowcy posługują się także inną definicją czystości – liczbą dziewiątek po przecinku. Mówią: „czystość trzy dziewiątki”, „czystość pięć dziewiątek” itp.
Początkowo przemysł był całkowicie zadowolony z metali czystych chemicznie, a często nawet technicznie. Ale rewolucja naukowa i technologiczna postawił znacznie bardziej rygorystyczne żądania. Pierwsze zamówienia na ultraczyste metale napłynęły z przemysłu nuklearnego. Dziesięciotysięczne, a czasem nawet milionowe części procenta niektórych zanieczyszczeń sprawiały, że uran, tor, beryl i grafit nie nadawały się do użytku. Uzyskanie ultraczystego uranu było być może główną trudnością w stworzeniu bomby atomowej.
Następnie przedstawiła swoje żądania technologia odrzutowa. Do wytworzenia szczególnie żaroodpornych i żaroodpornych stopów, które miały pracować w komorach spalania samolotów odrzutowych i rakiet, potrzebne były ultraczyste metale. Zanim hutnicy zdążyli poradzić sobie z tym zadaniem, otrzymano nową „aplikację” - dla półprzewodników. To zadanie było trudniejsze – w wielu materiałach półprzewodnikowych ilość zanieczyszczeń nie powinna przekraczać jednej milionowej procenta! Nie pozwól, aby ta niewielka ilość Cię zmartwiła. Nawet przy takiej czystości, gdzie jeden atom domieszki przypada na 100 000 000 000 atomów substancji głównej, każdy jej gram nadal zawiera ponad 100 000 000 000 „obcych” atomów. Daleko więc do idealnej czystości. Jednakże nie ma czegoś takiego jak absolutna czystość. Jest to ideał, do którego trzeba dążyć, ale który na obecnym poziomie rozwoju technologicznego jest niemożliwy do osiągnięcia. Nawet jeśli cudem uda się uzyskać absolutnie czysty metal, atomy innych substancji zawartych w powietrzu natychmiast wnikną w niego.
Wskazuje na to ciekawe wydarzenie, które miało miejsce ze słynnym niemieckim fizykiem Wernerem Heisenbergiem. W swoim laboratorium pracował ze spektrografem masowym. I nagle urządzenie pokazało obecność atomów złota w substancji doświadczalnej. Naukowiec był zdumiony, bo coś takiego nie mogło się wydarzyć. Ale urządzenie uparcie „stało na swoim”. Nieporozumienie wyjaśniło się dopiero, gdy naukowiec zdjął i schował okulary w złotej oprawie. Pojedyncze atomy złota, „uciekając” z sieci krystalicznej oprawy, przedostały się do badanej substancji i „zdezorientowały” niezwykle czułe urządzenie.
Ale wydarzyło się to w laboratorium, w którym powietrze jest czyste. Co możemy powiedzieć o nowoczesnych obszarach przemysłowych, których powietrze jest coraz bardziej zanieczyszczone odpadami przemysłowymi?
Zaczęliśmy ten rozdział od rozmowy o tym, że w jednym przypadku obecność obcych zanieczyszczeń w metalu jest dobra, a w innym zła. Co więcej, na początku mówiliśmy, że stopy mają lepszą wytrzymałość i odporność na ciepło niż czyste metale, a teraz okazuje się, że czyste metale mają ich najwięcej wysokie właściwości. Nie ma sprzeczności. W wielu przypadkach stop jest mocniejszy, bardziej odporny na ciepło itp. niż którykolwiek z metali, z których się składa. Ale te cechy ulegają wielokrotnemu wzmocnieniu, gdy wszystkie składniki stopu wykonują określone zadanie niezbędne dla danej osoby. Kiedy nie ma w tym nic „nadzwyczajnego”. Oznacza to, że same składniki muszą być jak najczystsze i zawierać minimalną liczbę „obcych” atomów. Dlatego obecnie kwestia czystości powstałych produktów metalurgicznych staje się coraz bardziej dotkliwa. Jak rozwiązują ten problem?
NA zakłady metalurgiczne gdzie produkują duża liczba metalu stosowanego w konwencjonalnych produktach, coraz częściej stosuje się próżnię. W próżni metal topi się i wylewa, co pozwala chronić go przed szkodliwymi gazami i cząsteczkami innych substancji z otaczającego powietrza. W niektórych przypadkach wytapianie odbywa się w atmosferze gazu obojętnego, co dodatkowo chroni metal przed niepożądaną „penetracją”.
W związku z rozwojem nowych gałęzi technologii wymagane są metale o bardzo dużej czystości. Na przykład w metalicznym germanie, używanym jako półprzewodnik, dopuszcza się zawartość tylko jednego atomu fosforu, arsenu lub antymonu na dziesięć milionów atomów germanu. W stopach żaroodpornych stosowanych do produkcji rakiet nawet niewielka domieszka ołowiu lub siarki jest całkowicie niedopuszczalna.
Jeden z najlepszych materiałów budowlanych reaktor nuklearny– cyrkon staje się całkowicie bezużyteczny jeśli zawiera choćby niewielką domieszkę hafnu, kadmu czy boru, stąd zawartość tych pierwiastków w materiałach energia nuklearna nie powinna przekraczać 10 -6. Przewodność elektryczna miedzi zmniejsza się o 14% w obecności domieszki arsenu wynoszącej zaledwie 0,03%. Czystość metali w elektronice i technologia komputerowa, a także energię jądrową. W przypadku materiałów metalowych reaktorów termojądrowych i urządzeń półprzewodnikowych zawartość zanieczyszczeń nie powinna przekraczać 10–10%. Istnieje kilka metod czyszczenia metali.
1. Destylacja w próżni. Metoda ta opiera się na różnicy w lotności metalu i występujących w nim zanieczyszczeń.
2. Rozkład termiczny lotnych związków metali. Metoda ta opiera się na reakcjach chemicznych, podczas których metal z tym lub innym odczynnikiem tworzy produkty gazowe, które następnie rozkładają się, uwalniając metal o wysokiej czystości. Rozważmy zasadę tej metody na przykładzie metod karbonylowych i jodkowych.
A) Metoda karbonylowa. Tą metodą otrzymuje się nikiel i żelazo o wysokiej czystości. Czyszczony metal przemysłowy podgrzewa się tą metodą w obecności tlenku węgla (II): Ni + 4CO = Ni(CO) 4 , Fe + 5CO = Fe(CO) 5
Powstałe lotne karbonylki Ni(CO) 4 (temperatura wrzenia 43 °C) lub Fe(CO) 5 (temperatura wrzenia 105 °C) poddaje się destylacji w celu usunięcia zanieczyszczeń. Następnie karbonylki rozkładają się w temperaturach powyżej 180°C, w wyniku czego powstają czyste metale i gazowy tlenek węgla (II): Ni(CO) 4 = Ni + 4CO, Fe(CO) 5 = Fe + 5CO
B) Metoda jodkowa. W tej metodzie czyszczony metal, np. tytan, podgrzewa się razem z jodem do temperatury 900°C: Ti + 2I 2 = TI 4
Powstały lotny tetrajodek tytanu trafia do reaktora, w którym znajduje się drut wykonany z czystego tytanu, podgrzewany prądem elektrycznym do temperatury 1400°C. W tej temperaturze tetrajodek tytanu dysocjuje termicznie: Til 4 = Ti + 2I 2
Czysty tytan osadza się na drucie, a jod zawracany jest do procesu oczyszczania tytanu. Metodą tą można uzyskać również czysty cyrkon, chrom i inne metale ogniotrwałe.
3. Topienie strefowe. Doskonałą metodą czyszczenia jest tzw. topienie strefowe. Wytapianie strefowe polega na powolnym wyciąganiu wlewka metalu przeznaczonego do oczyszczenia w piecu pierścieniowym. Metale, które zostały poddane wstępnemu oczyszczeniu do stężenia zanieczyszczeń około 1%, poddawane są topieniu strefowemu. Metoda opiera się na różna zawartość zanieczyszczeń w metalu stałym i stopionym. Proces odbywa się poprzez powolne przesuwanie wzdłuż stałej, wydłużonej próbki (wlewka) wąskiej strefy stopionej utworzonej przez specjalną grzałkę (piec pierścieniowy) .
Oznacza to obszar (strefę) wlewka metalu ten moment znajduje się w piekarniku, przechodzi w stan stopiony.
Powstają dwie ruchome granice międzyfazowe: na jednej (wejście metalu do pieca) następuje topienie, na drugiej (wyjście metalu z pieca) następuje krystalizacja.
W zależności od rozpuszczalności zanieczyszczeń, niektóre gromadzą się w strefie stopionej i przemieszczają się wraz z nią do końca wlewka, zanieczyszczenia innych metali gromadzą się w powstałych kryształach i pozostają za strefą ruchomą; przy kilkukrotnym powtórzeniu procesu, przesuwają się na początek wlewka. W rezultacie skład powstałych kryształów różni się od składu stopu.
Aby osiągnąć wysoki stopień oczyszczenia, zwykle wykonuje się kilka przejść strefy stopionej wzdłuż wlewka metalowego. Dzięki temu środkowa część wlewka jest najczystsza, jest wycinana i używana.
Metoda topienia strefowego umożliwia otrzymanie szczególnie czystych metali o zawartości zanieczyszczeń 10–7–10–9%. Tą metodą otrzymuje się ultraczysty german, bizmut, tellur itp.
Główną zaletą tej metody jest jej wysoka skuteczność. Wadami tej metody są niska produktywność, wysoki koszt i długi czas trwania procesu.
4. Elektrochemiczna metoda czyszczenia metali(rafinacja metali).