Метали. Най-пластичният метал? Кои са най-ковките метали

Металите (от лат. metallum - мина, мина) са група елементи под формата на прости вещества с характерни метални свойства, като висока топло- и електропроводимост, положителен температурен коефициент на съпротивление, висока пластичност и метален блясък.

От 118 химични елемента, открити досега (не всички от тях са официално признати), металите включват:

• 6 елемента в групата на алкалните метали,
• 6 в групата на алкалоземните метали,
• 38 в групата на преходните метали,
• 11 в групата на леките метали,
• 7 в групата на полуметалите,
• 14 в групата лантаниди + лантан,
• 14 в групата актиниди (физичните свойства на не всички елементи са проучени) + актиний,
• извън определени групи берилий и магнезий.

Така 96 от всички открити елементи може да са метали.

В астрофизиката терминът "метал" може да има различно значение и да обозначава всички химични елементи, по-тежки от хелия

Характерни свойства на металите

1. Метален блясък (характерен не само за металите: неметалите йод и въглеродът под формата на графит също го имат)
2. Добра електропроводимост
3. Възможност за лесна обработка
4. Висока плътност (обикновено металите са по-тежки от неметалите)
5. Висока точка на топене (изключения: живак, галий и алкални метали)
6. Голяма топлопроводимост
7. Те най-често са редуциращи агенти в реакциите.

Физични свойства на металите

Всички метали (с изключение на живак и условно франций) са в твърдо състояние при нормални условия, но имат различна твърдост. По-долу е дадена твърдостта на някои метали по скалата на Моос.

Точки на топенечистите метали варират от −39 °C (живак) до 3410 °C (волфрам). Повечето метали (с изключение на основите) имат висока точка на топене, но някои "нормални" метали, като калай и олово, могат да се разтопят на обикновена електрическа или газова печка.

Зависи от плътност, металите се разделят на леки (плътност 0,53 ÷ 5 g/cm³) и тежки (5 ÷ 22,5 g/cm³). Най-лекият метал е литият (плътност 0,53 g/cm³). Понастоящем е невъзможно да се посочи най-тежкият метал, тъй като плътностите на осмий и иридий - двата най-тежки метала - са почти еднакви (около 22,6 g/cm³ - точно два пъти повече от плътността на оловото), а изчисляването на точната им плътност е изключително трудно: за това трябва напълно да почистите металите, тъй като всякакви примеси намаляват тяхната плътност.

Повечето метали пластмаса, тоест металната тел може да се огъне без да се счупи. Това се случва поради изместването на слоевете от метални атоми без прекъсване на връзката между тях. Най-пластичните са златото, среброто и медта. От злато може да се направи фолио с дебелина 0,003 мм, което се използва за позлатяване на изделия. Не всички метали обаче са пластични. Тел от цинк или калай хруска при огъване; Когато се деформират, манганът и бисмутът почти не се огъват, но веднага се счупват. Пластичността зависи и от чистотата на метала; По този начин много чистият хром е много пластичен, но замърсен дори с незначителни примеси, той става чуплив и по-твърд. Някои метали като злато, сребро, олово, алуминий, осмий могат да растат заедно, но това може да отнеме десетилетия.

Всички метали са добри провеждат електрически ток;това се дължи на наличието в техните кристални решетки на подвижни електрони, движещи се под въздействието на електрическо поле. Среброто, медта и алуминият имат най-висока електропроводимост; поради тази причина последните два метала най-често се използват като телени материали. Натрият също има много висока електрическа проводимост; в експерименталното оборудване са известни опити за използване на натриеви проводници под формата на тънкостенни тръби от неръждаема стомана, пълни с натрий. Поради ниското специфично тегло на натрия, при еднакво съпротивление, натриевите „жици“ са много по-леки от медта и дори малко по-леки от алуминия.

Високата топлопроводимост на металите зависи и от подвижността на свободните електрони. Следователно серията от топлопроводимости е подобна на серията от електрическа проводимост и най-добрият проводник на топлина, както и на електричество, е среброто. Натрият намира приложение и като добър проводник на топлина; Широко известно е например, че натрият се използва в клапаните на автомобилните двигатели за подобряване на охлаждането им.

ЦвятПовечето метали са приблизително еднакви - светлосиви със синкав оттенък. Златото, медта и цезият са съответно жълти, червени и светложълти.

Химични свойства на металите

На външно електронно ниво повечето метали имат малък брой електрони (1-3), така че в повечето реакции те действат като редуциращи агенти (т.е. „даряват“ своите електрони)

Реакции с прости вещества

• Всички метали с изключение на златото и платината реагират с кислорода. Реакцията със сребро протича при високи температури, но сребърен (II) оксид практически не се образува, тъй като е термично нестабилен. В зависимост от метала изходът може да включва оксиди, пероксиди и супероксиди:

литиев оксид

натриев пероксид

калиев супероксид

За да се получи оксид от пероксид, пероксидът се редуцира с метал:

При средно и ниско активни метали реакцията протича при нагряване:

• Само най-активните метали реагират с азота, само литият реагира, образувайки нитриди:

При нагряване:

• Всички метали с изключение на златото и платината реагират със сярата:

Желязото реагира със сярата при нагряване, образувайки сулфид:

• Само най-активните метали, т.е. металите от групи IA и IIA, с изключение на Be, реагират с водород. При нагряване протичат реакции и се образуват хидриди. В реакциите металът действа като редуциращ агент, степента на окисление на водорода е -1:

• Само най-активните метали реагират с въглерода. В този случай се образуват ацетилениди или метаниди. Когато реагират с вода, ацетиленидите дават ацетилен, метанидите дават метан.

Пластичността е способността на метала да се деформира пластично, без да се срутва под въздействието на външни сили. Това е едно от важните механични свойства на метала, което, съчетано с висока якост, го прави основен конструктивен материал. Не са необходими проби или оборудване за определяне на пластичността. Показатели (характеристики) на пластичност - относително удължение (делта) и стесняване
(xi).

Относително удължение се нарича съотношение на абсолютно удължение, т.е. нарастването на изчислената дължина на пробата след разкъсване
, до първоначалната си проектна дължина , mm, изразено като процент:

%, (2)

Където – дължина на пробата след разкъсване, mm.

Относително стесняване
се нарича коефициент на абсолютно свиване, т.е. намаляването на площта на напречното сечение на пробата след разкъсване
, до първоначалната му площ на напречното сечение mm 2, изразено като процент:

%, (3)

Където – площ на напречното сечение на пробата след разкъсване, mm 2 .

Твърдост на металите

Твърдостта е свойството на метала да устои на проникването на друго по-твърдо тяло в него. За да се определи твърдостта, не се изисква производството на специални проби, без да се разрушава металът.

Твърдостта на метала се определя чрез директни и косвени методи: вдлъбнатина, надраскване, еластичен откат, магнитен.

При директните методи в метала се пресова твърд връх (индентор) с различни форми (топка, конус, пирамида), изработен от закалена стомана, диамант или твърда сплав. След отстраняване на натоварването върху индентора в метала остава отпечатък, който характеризира твърдостта.

Метод на Бринел. Закалена стоманена топка с диаметър 10 mm се притиска в плоската повърхност на метала (Фигура 2). След отстраняване на товара в метала остава отпечатък (дупка). Диаметърът на отпечатъка d се измерва със специален микроскоп с точност до 0,05 mm. На практика се използва специална таблица, в която диаметърът на вдлъбнатината d съответства на определено число на твърдост HB.

Диаметър на топката ди натоварване Пнастройте в зависимост от твърдостта и дебелината на изпитвания метал. Например, за стомана и чугун натоварването Р= 3000 кг; д= 10 мм. Твърдостта на технически чистото желязо по Бринел е 80 - 90 единици.

а – по Бринел; b – според Рокуел

Фигура 2 - Схема за изпитване на твърдост

Методът на Бринел не се препоръчва за метали с твърдост над HB 450, тъй като топката може да се деформира и да доведе до изкривен резултат. Този метод се използва главно за измерване на твърдостта на детайли и полуготови продукти, изработени от незакален метал.

Метод на Рокуел. Твърдостта се определя от дълбочината на вдлъбнатината. Инденторът е топка от закалена стомана с диаметър 1,58 mm за меки метали или диамантен конус с ъгъл на върха 120º за твърди и свръхтвърди (повече от HRC 70) метали (Фигура 2, b).

Топката и конусът се притискат в метала под действието на два натоварвания - предварителен и основен. Общият товар е равен на тяхната сума. Приема се, че предварителното натоварване е еднакво за всички метали (10 kg). Преди да започнете теста, голямата стрелка на твърдомера е настроена на „0“ на индикаторната скала и след това се включва основното натоварване - голямата стрелка се движи по индикаторната скала и показва стойността на твърдостта.

При натискане на стоманена топка натоварването е 100 kg, твърдостта се измерва с помощта на вътрешната (червена) скала на индикатора, твърдостта се обозначава с HRB. При натискане на диамантения конус твърдостта се определя по показанието на стрелката върху външната (черна) скала на индикатора. За твърди метали основното натоварване е 150 кг. Това е основният метод за измерване на твърдостта на закалени стомани. Обозначение на твърдост - HRC.

За много твърди и тънки материали се приема, че натоварването е 60 kg. Обозначение на твърдост – HRA.

Методът за твърдост по Рокуел ви позволява да тествате меки и твърди метали, докато следите от топката или конуса са много малки, така че този метод може също да измерва твърдостта на готовите части. Тестовата повърхност трябва да бъде полирана. Измерванията се извършват бързо (в рамките на 30 - 60 s); не са необходими изчисления, тъй като стойността на твърдостта се отчита на скалата на индикатора за измерване на твърдост.

Метод на Викерс. Тетраедрична диамантена пирамида се притиска в тестовата повърхност (шлифована или полирана) под натоварване от 5, 10, 20, 30, 50 или 100 kg. В метала е оставен квадратен отпечатък. С помощта на специален микроскоп за измерване на твърдост се измерва диагоналът на отпечатъка (Фигура 3).

Познавайки натоварването на пирамидата и диагонала на отпечатъка, твърдостта на метала HV се определя от таблиците.

Методът е универсален. Може да се използва за определяне на твърдостта на части с малка дебелина и тънки повърхностни слоеве с висока твърдост (след азотиране, нитроциментиране и др.) Колкото по-тънък е металът, толкова по-малко трябва да бъде натоварването на пирамидата, но с голямо натоварване резултатът е по-точен.

Преди да разберете кой елемент от периодичната таблица е удостоен със заглавието „най-пластичният метал“, трябва ясно да разберете какво е пластичност. Това е едно от физичните свойства, свързани със структурата на метала.

Пластичността е способността да се придобие нова форма, без да се причинява разкъсване на йонни връзки. На практика резултатът от пластичността е добра ковкост, благодарение на която металите могат да се използват в промишлеността, медицината, електротехниката и бита. От 126-те елемента в периодичната таблица златото е признато за най-пластичния метал. Благодарение на днешните технологии, той може да бъде издърпан на най-тънката нишка, която няма да бъде видима за човешкото око.

Метални свойства

Защо производителите и ремонтите на бижута поставят златото на първо място? На първо място, това се дължи на отличната му пластичност: от 1 грам метал може да се изтегли тел с дължина до 3 километра, златни слитъци се изковават в листове, чиято дебелина се измерва в десет хилядни от милиметъра. Куполите на храмовете са покрити с това злато; Изглежда доста интересно: когато е изложено на светлина, дава синьо-зелен оттенък.

Чистото злато може да се разтвори в царска вода. Това е името, дадено на смес от две концентрирани киселини: азотна и солна. Най-пластичният метал в таблицата е номер 79, точката на топене е 1064 ° C, плътността е 19,32 g / cm3. По топлопроводимост и електрическо съпротивление златото е на второ място след среброто и медта.

Златото в чист вид е твърде меко, така че бижутата обикновено се правят от сплави. Най-често към златото се добавя сребро или мед. Чудили ли сте се някога какво означава „тест“ върху бижутата? Това е съдържанието на чисто злато в части на хиляда. 999 чистота се счита за чисто злато.

Приложение

Златото отдавна се използва като инвестиционен обект, освен това е намерило активно приложение в бижутерийната индустрия.

В много страни златните монети са били използвани като пари. Въпреки това, той е признат за световна валута едва през 19 век. През 1922 г. в Русия се появяват в обращение банкноти със златно съдържание, наречени „червонци“. Една банкнота е била еквивалентна на 10 златни рубли от старите монети.

Златото е най-разпространеният материал, използван в производството на бижута. Колкото по-висока е чистотата на златото, толкова по-добра устойчивост на корозия ще има материалът; среброто и медта придават на продукта здравина и различни нюанси на цвета.

Пластичността е мярка за способността на метала да издържа на напрежението на опън - всяка сила, която дърпа два края на материала един от друг. Играта на дърпане на въже служи като добър пример за якост на опън, приложена към въже. Пластичността е пластичната деформация в резултат на такива деформации. Терминът "пластичен" буквално означава, че метално вещество може да бъде разтегнато в тънка тел и то не става по-слабо или крехко в процеса.

Метали с висока или ниска пластичност

Металите с висока пластичност, като медта, могат да бъдат изтеглени в дълги, тънки проводници, без да се счупят. В исторически план медта е била отличен проводник на електричество, но металът може да провежда почти всичко. Метали с ниска пластичност, като бисмут, вместо това се разкъсват, когато са подложени на напрежение на опън.

Здравина и огъваемост

За разлика от това, ковкостта е мярка за способността на метала да издържа на компресия като удар, валцуване или екструзия. Въпреки че двете концепции може да изглеждат подобни на повърхността, металите, които са пластични, не са непременно ковки. Често срещан пример за разликата между тези две свойства е оловото, което е силно пластично, но не много пластично поради кристалната си структура. Кристалната структура на металите диктува как те ще се деформират при напрежение.

Атомните частици, които матиращите метали могат да деформират при напрежение, или се плъзгат една върху друга, или се раздалечават една от друга.

Кристалната структура на по-пластичните метали позволява на металните атоми да се разтягат допълнително, процес, наречен "побратимяване". По-пластичните метали са тези, които се затварят по-лесно и също така се деформират по-лесно в други посоки.

Ефект на температурата

Пластичността на металите също е свързана с температурата.

Когато металите се нагряват, те обикновено стават по-малко крехки, което води до пластична деформация. С други думи, повечето метали стават по-пластични при нагряване и по-лесно се изтеглят в жици, без да се счупят. Сертификатът е изключение от това правило, тъй като става по-крехък при нагряване.

Кои са най-ковките метали?

Въпреки че е трудно да се сравни пластичността между металите, златото и платината се считат за най-пластичните. Казват, че златото може да бъде изтеглено в жици толкова красиво, че една унция от метала може да достигне до петдесет мили.

най-пластичният метал?

1. Индий
2. алуминий
3. Алкалните метали са най-пластични.
4. Натрий. Можете да го отрежете с нож и да го навиете във фолио с бутилка.
5. Този, от който се прави носовият обтекател на ракетите.
6. злато.
   А също и бобит и олово (след злато). Златото е вписано в Книгата на рекордите на Гинес като един от най-пластичните метали.
7. Злато от 1 g от веществото може да се използва за направата на стреличка с дължина 2,4 km
8. всичко зависи от температурата.
   Живак, въпреки че е при нормални условия
   течност, трудно може да се нарече пластмаса поради изключително високата
   коефициент на повърхностно напрежение)), но това е по-близо до шега.
   Пластмасов материал не е този, който не пружинира, а този, който
   който не претърпява разкъсвания и има необратима течливост. Следователно златото, което може да се разточи в прозрачен лист, е едно от най-пластичните, а неговата химическа неутралност му позволява да остане непокътнато за дълго време.
   Пластичността на златото се проявява и във факта, че то може да дифундира в твърда форма заедно с оловото. Две плочи, поставени една върху друга под натиск за дълго време, проникват една в друга и растат.