Металлы

На рисунке изображена золотая маска царя МикенУ всех металлов есть общие физические свойства, например блеск и электропроводность, однако в зависимости от химических свойств они делятся на несколько групп. Такие металлы, как калий и натрий, очень активны и мгновенно вступают в реакции с водой и воздухом, в то время как золото вообще не вступает в реакции. На рисунке изображена золотая маска царя Микен (см. статью «Загадочные жители Греции»)

Свойства металлов 

При комнатной температуре (20 °С) все металлы, кроме ртути, пребывают в твердом состоянии и хорошо проводят тепло и электричество. На срезе металлы блестят и не­которые, как железо и никель, обладают магнитными свойствами. Многие металлы пластичны — из них можно делать проволоку — и ковки — им несложно при­дать другую форму.

Медь - благородный металлБлагородные металлы

Благородные металлы в земной коре встречаются в чистом виде, а не в составе соединений. К ним относятся медь, се­ребро, золото и платина. Они химически пассивны и с трудом вступают в химические реакции с другими элементами. Медь — благородный металл. Золото — один из самых инертных элементов. Из-за своей инертности благородные металлы не подвержены коррозии, поэтому из них делают украшения и монеты. Золото настолько инертно, что древние золотые изделия до сих пор ярко сияют.

Щелочные металлы 

Группу 1 в периодической таблице состав­ляют 6 очень активных металлов, в т.ч. натрий и калий. Они плавятся при сравнительно низкой температуре (темпера­тура плавления калия 64 °С) и настолько мягкие, что их можно резать ножом. Вступая в реакцию с водой, эти металлы образуют щелочной раствор и поэтому называются щелочными. Калий бурно реагирует с водой. При этом выделяется водород, который сгорает сиреневым пламенем.

Кальций содержится в ракушках, костях и губкахЩелочноземельные металлы 

Шесть металлов, составляющих 2-ю группу периодической таблицы (в т.ч. магний и кальций), называются щелочноземельными. Эти металлы входят в состав множества минералов. Так, кальций имеется в кальците, прожилки которого можно обнаружить в известняке и меле. Щелочноземельные металлы менее активны, чем щелочные, они тверже и плавятся при более высокой температуре. Кальций содержится в ракушках, костях и губках. Магний входит в состав хлорофилла, зеленого пигмента, необходимого для фотосинтеза.

Металлы 3-й и 4-й групп 

Семь металлов этих групп расположены в периодической таблице справа от переходных металлов. Алюминий — один из наименее плотных металлов, поэтому он легкий. А вот свинец очень плотный; из него делают экраны, защищающие от рентгеновских лу­чей. Все эти металлы довольно мягкие и плавятся при относительно низкой тем­пературе. Многие из них используются в сплавах — создаваемых с определенными целями смесях металлов. Велосипеды и самолеты делают из алюминиевых сплавов.

Переходные металлы 

Переходные металлы обладают типично металлическими свойствами. Они прочные, твердые, блестящие и плавятся при высоких температурах. Они менее актив­ны, чем щелочные и щелочноземельные металлы. К ним относятся железо, золото, серебро, хром, никель, медь. Они все ковкие и широко применяются в промышленности — как в чистом виде, так и в виде сплавов. Около 77% от массы автомобиля составляют металлы, в основном сталь, т.е. сплав железа и углерода (см. статью «Железо, сталь и прочие металлы«). Ступицы колес делают из хромированной стали — для блеска и предохранения от коррозии. Корпус машины сделан из листовой стали. Стальные бамперы предохраняют автомобиль в случае столкновения.

Ряд активности 

Положение металла в ряду активности показывает, насколь­ко охотно металл вступает в реакции. Чем более активен металл, тем легче он отнимает кислород у менее активных металлов. Активные металлы трудно выде­лить из соединений, тогда как малоактивные металлы встречаются в чистом виде. Калий и натрий хранят в керосине, так как они моментально вступают в реакции с водой и воздухом. Медь – наименее активный металл из числа недорогих. Она используется в производстве труб, резервуаров для горячей воды и электрических проводов.

Металлы и пламя 

Некоторые металлы, если поднести их к огню, придают пламени определенный оттенок. По цвету пламени можно определить присутствие в соединении того или иного металла. Для этого крупинку вещества помешают в пламя на конце проволоки из инертной платины. Соединении натрия окрашивают пламя в желтый цвет, соединения меди — в сине-зеленый, соединении кальции — в красный, и калия — в сиреневый. В состав фейерверков входят разные металлы, сообщающие пламени разные оттенки. Барий дает зеленый цвет, стронций — красный, натрий — желтый, а медь — сине-зеленый.

Рыцари смазывали стальные доспехи маслом или воском, чтобы они не ржавелиКоррозия

Коррозия — это химическая реакция, происходящая при контакте металла с воздухом или водой. Металл взаимодействует с кислородом воздуха, и на его поверхности образуется оксид. Металл теряет блеск и покрывается налетом. Высокоактивные металлы подвергаются коррозии быстрее, чем менее активные. Рыцари смазывали стальные доспехи маслом или воском, чтобы они не ржавели (сталь содержит много железа). Для предохранения от ржавчины стальной корпус автомобиля покрывают несколькими слоями краски. Некоторые металлы (например, алюминий) покрываются защищающей их плотной оксидной пленкой. Железо при коррозии образует неплотную пленку оксида, кото­рая при реакции с водой дает ржавчину. Слой ржавчины легко осыпается, и процесс коррозии распространяется вглубь. Для предохранения от коррозии стальные консервные банки покрывают слоем олова — менее активного металла. Крупные сооружения, например мосты, спасает от коррозии краска. Движущиеся части машин, например велосипедные цепи, смазывают маслом, чтобы спасти от коррозии.

Способ предохранения стали от коррозии путем покрытия слоем цинка называется гальванизацией. Цинк активнее стати, поэтому он «оттягивает» от нее кислород. Даже если цинковый слой поцарапается, кислород воздуха будет быстрее взаимодействовать с цинком, чем с железом. Для зашиты  судов от коррозии к их корпусам прикрепляют блоки цинка или магния, которые корродируют сами, но защищают судно. Для дополнительной защиты от коррозии стальные листы корпуса автомобилей чисто гальванизируют перед покраской. С внутренней стороны их иногда покрывают пластиком.

Около 4000 г. до н.э. Шумеры делали золотые, серебряные и медные шлемы и кинжалыКак открывали металлы 

Вероятно, люди узнали, как получить металлы, случайно, когда металлы выделялись из минералов при нагревании их в печах с древесным углем. Чистый металл выделяется из соединения при реакции восстановления. На рисунке справа изображенны бронзовый топор (500 г. до н.э.) и шумерская бронзовая чашаНа таких реакциях основано действие доменных печей. Около 4000 г. до н.э. Шумеры (узнайте больше в статье «Повседневная жизнь Шумеров«) делали золотые, серебряные и медные шлемы и кинжалы. Раньше всего люди научились обрабатывать медь, зо­лото и серебро, т.е. благородные металлы, поскольку они встречаются в чистом виде. Около 3500 г. до н.э. шумеры научились делать бронзу — сплав меди и олова. Бронза прочнее благородных металлов. Железо было открыто позднее, так как для извлечения его из соединений нужны весьма высокие температуры. На рисунке справа изображены бронзовый топор (500 г. до н.э.) и шумерская бронзовая чаша.

 До 1735 г. люди знали всего несколько металлов: медь, серебро, золото, железо, ртуть, олово, цинк, висмут, сурьму и свинец. Алюминий был открыт в 1825 г. В наши дни ученые синтезировали ряд новых металлов, облучая в ядерном реакторе атомы урана нейтронами и другими элементарными частицами. Эти элементы нестабильны и очень быстро распадаются.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.