فلزات انعطاف پذیرترین فلز؟ چکش خوارترین فلزات کدامند؟

فلزات (از لاتین metallum - معدن، معدن) گروهی از عناصر به شکل مواد ساده با خواص فلزی مشخص مانند هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، ضریب مقاومت دمایی مثبت، شکل پذیری بالا و درخشندگی فلزی هستند.

از 118 عنصر شیمیایی کشف شده تاکنون (همه آنها به طور رسمی به رسمیت شناخته نشده اند)، فلزات عبارتند از:

• 6 عنصر در گروه فلز قلیایی،
• 6 در گروه فلزات قلیایی خاکی،
• 38 در گروه فلزات واسطه،
• 11 در گروه فلزات سبک،
• 7 در گروه نیمه فلزات،
• 14 در گروه لانتانید + لانتانیم،
• 14 در گروه اکتینیدها (خواص فیزیکی همه عناصر مورد مطالعه قرار نگرفته است) + اکتینیم،
• خارج از گروه های خاصی بریلیم و منیزیم.

بنابراین، 96 از تمام عناصر کشف شده ممکن است فلز باشد.

در اخترفیزیک، اصطلاح "فلز" می تواند معنای متفاوتی داشته باشد و تمام عناصر شیمیایی سنگین تر از هلیوم را نشان دهد.

خواص مشخصه فلزات

1. درخشش فلزی (ویژگی نه تنها فلزات: غیرفلزات ید و کربن به شکل گرافیت نیز دارای آن هستند)
2. هدایت الکتریکی خوب
3. امکان ماشینکاری آسان
4. چگالی بالا (معمولا فلزات سنگین تر از غیر فلزات هستند)
5. نقطه ذوب بالا (استثناء: جیوه، گالیم و فلزات قلیایی)
6. هدایت حرارتی عالی
7. آنها اغلب در واکنش ها عوامل کاهنده هستند.

خواص فیزیکی فلزات

همه فلزات (به جز جیوه و مشروطاً فرانسیم) در شرایط عادی در حالت جامد هستند، اما سختی های متفاوتی دارند. در زیر سختی برخی از فلزات در مقیاس موهس آورده شده است.

نقاط ذوبفلزات خالص از -39 درجه سانتیگراد (جیوه) تا 3410 درجه سانتیگراد (تنگستن) متغیر است. اکثر فلزات (به جز قلیاها) دارای نقطه ذوب بالایی هستند، اما برخی از فلزات "عادی" مانند قلع و سرب را می توان در یک اجاق گاز معمولی یا برقی ذوب کرد.

بسته به تراکمفلزات به سبک (تراکم 0.53 ÷ 5 g/cm³) و سنگین (5 ÷ 22.5 g/cm³) تقسیم می شوند. سبک ترین فلز لیتیوم است (چگالی 0.53 گرم بر سانتی متر مکعب). در حال حاضر نمی توان سنگین ترین فلز را نام برد، زیرا چگالی اسمیم و ایریدیوم - دو سنگین ترین فلز - تقریباً برابر است (حدود 22.6 گرم بر سانتی متر مکعب - دقیقاً دو برابر چگالی سرب) و محاسبه چگالی دقیق آنها بسیار دشوار است: برای این کار شما نیاز به تمیز کردن کامل فلزات دارید، زیرا هر گونه ناخالصی چگالی آنها را کاهش می دهد.

اکثر فلزات پلاستیک، یعنی سیم فلزی را می توان بدون شکستن خم کرد. این به دلیل جابجایی لایه های اتم های فلزی بدون شکستن پیوند بین آنها رخ می دهد. شکل پذیرترین آنها طلا، نقره و مس هستند. از طلا می توان برای ساخت فویل به ضخامت 0.003 میلی متر استفاده کرد که برای طلاکاری محصولات استفاده می شود. با این حال، همه فلزات انعطاف پذیر نیستند. سیم ساخته شده از روی یا قلع هنگام خم شدن خرد می شود. در صورت تغییر شکل، منگنز و بیسموت به سختی خم می شوند، اما بلافاصله می شکنند. پلاستیسیته همچنین به خلوص فلز بستگی دارد. بنابراین، کروم بسیار خالص بسیار انعطاف پذیر است، اما اگر حتی به ناخالصی های جزئی آلوده شود، شکننده و سخت تر می شود. برخی از فلزات مانند طلا، نقره، سرب، آلومینیوم، اسمیم می توانند با هم رشد کنند، اما این می تواند چندین دهه طول بکشد.

همه فلزات خوبن هدایت جریان الکتریکی؛این به دلیل وجود الکترون های متحرک در شبکه های کریستالی آنها است که تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت می کنند. نقره، مس و آلومینیوم دارای بالاترین رسانایی الکتریکی هستند. به همین دلیل، از دو فلز اخیر بیشتر به عنوان مواد سیم استفاده می شود. سدیم همچنین دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالایی در تجهیزات آزمایشی است. به دلیل وزن مخصوص کم سدیم، با مقاومت برابر، "سیم های" سدیم بسیار سبک تر از مس و حتی تا حدودی سبک تر از آلومینیوم هستند.

رسانایی حرارتی بالای فلزات به تحرک الکترون های آزاد نیز بستگی دارد. بنابراین سری رسانایی های حرارتی مشابه سری رسانایی های الکتریکی است و بهترین هادی گرما و همچنین الکتریسیته نقره است. سدیم همچنین به عنوان یک رسانای خوب گرما استفاده می شود. به عنوان مثال، به طور گسترده ای شناخته شده است که سدیم در سوپاپ های موتورهای خودرو برای بهبود خنک کنندگی آنها استفاده می شود.

رنگبیشتر فلزات تقریباً یکسان هستند - خاکستری روشن با رنگ مایل به آبی. طلا، مس و سزیم به ترتیب زرد، قرمز و زرد روشن هستند.

خواص شیمیایی فلزات

در سطح الکترونیکی خارجی، اکثر فلزات دارای تعداد کمی الکترون هستند (1-3)، بنابراین در بیشتر واکنش ها به عنوان عوامل کاهنده عمل می کنند (یعنی الکترون های خود را "اهدا" می کنند).

واکنش با مواد ساده

• همه فلزات به جز طلا و پلاتین با اکسیژن واکنش می دهند. واکنش با نقره در دماهای بالا اتفاق می افتد، اما اکسید نقره (II) عملاً تشکیل نمی شود، زیرا از نظر حرارتی ناپایدار است. بسته به فلز، خروجی ممکن است شامل اکسیدها، پراکسیدها و سوپراکسیدها باشد:

اکسید لیتیوم

پراکسید سدیم

سوپراکسید پتاسیم

برای به دست آوردن یک اکسید از پراکسید، پراکسید با یک فلز کاهش می یابد:

با فلزات متوسط ​​و کم فعال، واکنش زمانی رخ می دهد که حرارت داده شود:

• فقط فعال ترین فلزات با نیتروژن در دمای اتاق واکنش نشان می دهند و نیتریدها را تشکیل می دهند.

هنگام گرم شدن:

• همه فلزات به جز طلا و پلاتین با گوگرد واکنش نشان می دهند:

آهن با گرم شدن با گوگرد واکنش می دهد و سولفید تشکیل می دهد:

• فقط فعال ترین فلزات، یعنی فلزات گروه های IA و IIA به جز Be، با هیدروژن واکنش می دهند. واکنش ها هنگام گرم شدن رخ می دهد و هیدریدها تشکیل می شوند. در واکنش ها، فلز به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند، حالت اکسیداسیون هیدروژن -1 است:

• فقط فعال ترین فلزات با کربن واکنش می دهند. در این حالت استیلنیدها یا متانیدها تشکیل می شوند. هنگام واکنش با آب، استیلنیدها استیلن می دهند، متانیدها متان می دهند.

پلاستیسیته توانایی یک فلز برای تغییر شکل پلاستیکی بدون فروریختن تحت تأثیر نیروهای خارجی است. این یکی از خواص مکانیکی مهم فلز است که در ترکیب با استحکام بالا، آن را به ماده اصلی سازه تبدیل می کند. هیچ نمونه یا تجهیزاتی برای تعیین شکل پذیری مورد نیاز نیست. شاخص ها (ویژگی های) انعطاف پذیری - ازدیاد طول نسبی (دلتا) و باریک شدن
(xi).

کشیدگی نسبی نسبت ازدیاد طول مطلق، یعنی افزایش طول محاسبه شده نمونه پس از گسیختگی نامیده می شود.
، به طول طرح اصلی خود ، میلی متر، به صورت درصد بیان می شود:

%, (2)

جایی که - طول نمونه پس از پارگی، میلی متر.

باریک شدن نسبی
نسبت انقباض مطلق نامیده می شود، یعنی کاهش سطح مقطع نمونه پس از پارگی.
، به سطح مقطع اولیه آن میلی متر 2، به صورت درصد بیان می شود:

%, (3)

جایی که - سطح مقطع نمونه پس از پارگی mm2.

سختی فلزات

سختی خاصیت فلز برای مقاومت در برابر نفوذ جسم سخت دیگر به داخل آن است. برای تعیین سختی، ساخت نمونه های خاصی نیازی به آزمایشات بدون از بین بردن فلز نیست.

سختی فلز با روش های مستقیم و غیرمستقیم تعیین می شود: فرورفتگی، خراش، پس زدن الاستیک، مغناطیسی.

در روش‌های مستقیم، یک نوک سخت (تورفتگی) به اشکال مختلف (توپ، مخروط، هرم) ساخته شده از فولاد سخت شده، الماس یا آلیاژ سخت به فلز فشرده می‌شود. پس از برداشتن بار روی دندانه، اثری در فلز باقی می ماند که مشخصه سختی است.

روش برینل یک توپ فولادی سخت شده با قطر 10 میلی متر در سطح صاف فلز فشرده می شود (شکل 2). پس از برداشتن بار، یک اثر (سوراخ) در فلز باقی می ماند. قطر چاپ d با میکروسکوپ مخصوص با دقت 0.05 میلی متر اندازه گیری می شود. در عمل از یک جدول مخصوص استفاده می شود که در آن قطر تورفتگی d با عدد سختی خاصی HB مطابقت دارد.

قطر توپ Dو بارگیری کنید پبسته به سختی و ضخامت فلز مورد آزمایش تنظیم می شود. به عنوان مثال، برای فولاد و چدن بار آر= 3000 کیلوگرم؛ D= 10 میلی متر سختی آهن از نظر فنی خالص طبق برینل 80 - 90 واحد است.

الف - به گفته برینل؛ ب - به گفته راکول

شکل 2 - طرح تست سختی

روش برینل برای فلزات با سختی بیشتر از HB 450 توصیه نمی شود، زیرا ممکن است توپ تغییر شکل داده و منجر به تغییر شکل شود. این روش عمدتا برای اندازه گیری سختی قطعات کار و محصولات نیمه تمام ساخته شده از فلز سخت نشده استفاده می شود.

روش راکول سختی با عمق فرورفتگی تعیین می شود. فرورفتگی یک توپ فولادی سخت شده با قطر 1.58 میلی متر برای فلزات نرم یا یک مخروط الماس با زاویه راس 120 درجه برای فلزات سخت و فوق سخت (بیش از HRC 70) است (شکل 2، ب).

توپ و مخروط تحت عمل دو بار - مقدماتی و اصلی - به فلز فشرده می شوند. بار کل برابر است با مجموع آنها. پیش بارگذاری برای همه فلزات (10 کیلوگرم) یکسان فرض می شود. قبل از شروع آزمایش، فلش بزرگ سختی سنج در مقیاس نشانگر روی "0" تنظیم می شود و سپس بار اصلی روشن می شود - فلش بزرگ در امتداد مقیاس نشانگر حرکت می کند و مقدار سختی را نشان می دهد.

هنگام فشار دادن یک توپ فولادی، بار 100 کیلوگرم است، سختی با استفاده از مقیاس داخلی (قرمز) نشانگر اندازه گیری می شود، سختی HRB تعیین می شود. هنگام فشار دادن مخروط الماس، سختی با خواندن پیکان در مقیاس بیرونی (سیاه) نشانگر تعیین می شود. برای فلزات سخت بار اصلی 150 کیلوگرم است. این روش اصلی برای اندازه گیری سختی فولادهای سخت شده است. تعیین سختی - HRC.

برای مواد بسیار سخت و نازک، بار 60 کیلوگرم در نظر گرفته شده است. تعیین سختی - HRA.

روش سختی راکول به شما امکان می دهد فلزات نرم و سخت را آزمایش کنید، در حالی که نشانه های توپ یا مخروط بسیار کوچک هستند، بنابراین این روش می تواند سختی قطعات تمام شده را نیز اندازه گیری کند. سطح آزمایش باید صیقل داده شود. اندازه گیری ها به سرعت انجام می شود (در عرض 30 - 60 ثانیه نیازی به محاسبه نیست، زیرا مقدار سختی در مقیاس نشانگر سختی سنج خوانده می شود).

روش ویکرز یک هرم الماس چهار وجهی به سطح آزمایش (زمین یا صیقل داده شده) تحت بار 5، 10، 20، 30، 50 یا 100 کیلوگرم فشار داده می شود. یک اثر مربعی در فلز باقی مانده است. با استفاده از میکروسکوپ سختی سنج مخصوص، قطر چاپ اندازه گیری می شود (شکل 3).

با دانستن بار روی هرم و مورب اثر، سختی HV فلز از جداول تعیین می شود.

روش جهانی است. می توان از آن برای تعیین سختی قطعات با ضخامت کم و لایه های نازک سطحی با سختی بالا استفاده کرد (پس از نیتروژن، نیتروسیمانت و غیره، هر چه فلز نازکتر باشد، بار روی هرم باید کمتر باشد، اما با بار زیاد). نتیجه دقیق تر است

قبل از اینکه بفهمید به کدام عنصر از جدول تناوبی عنوان "نشکن ترین فلز" داده شده است، باید به وضوح بفهمید که شکل پذیری چیست. این یکی از خواص فیزیکی مرتبط با ساختار فلز است.

پلاستیسیته توانایی به خود گرفتن شکل جدیدی بدون شکستن پیوندهای یونی است. در عمل، نتیجه انعطاف پذیری، چکش خواری خوب است که به دلیل آن فلزات می توانند در صنعت، پزشکی، مهندسی برق و خانگی استفاده شوند. از 126 عنصر جدول تناوبی، طلا به عنوان انعطاف پذیرترین فلز شناخته می شود. به لطف فناوری های امروزی، می توان آن را به نازک ترین نخی که برای چشم انسان قابل مشاهده نخواهد بود، کشید.

خواص فلز

چرا سازندگان و تعمیرکاران جواهرات طلا را در اولویت قرار می دهند؟ اول از همه، این به دلیل شکل پذیری عالی آن است: از 1 گرم فلز می توان سیمی به طول 3 کیلومتر کشید، شمش های طلا را به ورق هایی تبدیل می کنند که ضخامت آن در ده هزارم میلی متر اندازه گیری می شود. گنبد معابد با این طلا پوشیده شده است. بسیار جالب به نظر می رسد: هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد یک رنگ آبی مایل به سبز می دهد.

طلای خالص می تواند در آبزیان حل شود. این نامی است که به مخلوطی از دو اسید غلیظ داده شده است: نیتریک و هیدروکلریک. انعطاف پذیرترین فلز جدول شماره 79، نقطه ذوب 1064 درجه سانتیگراد، چگالی 19.32 گرم بر سانتی متر مکعب است. از نظر هدایت حرارتی و مقاومت الکتریکی، طلا پس از نقره و مس در رتبه دوم قرار دارد.

طلا در شکل خالص آن بسیار نرم است، بنابراین جواهرات معمولاً از آلیاژ ساخته می شوند. اغلب نقره یا مس به طلا اضافه می شود. آیا تا به حال فکر کرده اید که "تست" روی جواهرات به چه معناست؟ این مقدار طلای خالص بر حسب هزار است. خلوص 999 طلای خالص در نظر گرفته می شود.

کاربرد

طلا از دیرباز به عنوان یک هدف سرمایه گذاری مورد استفاده قرار گرفته است، علاوه بر این، در صنعت جواهرسازی نیز کاربرد فعالی پیدا کرده است.

در بسیاری از کشورها از سکه های طلا به عنوان پول استفاده می شد. با وجود این، تنها در قرن 19 به عنوان یک ارز جهانی شناخته شد. در سال 1922 اسکناس‌هایی با محتوای طلا به نام «چرونتس» در روسیه در گردش ظاهر شد. یک اسکناس برابر با 10 روبل طلا سکه قدیمی بود.

طلا رایج ترین ماده ای است که در ساخت جواهرات استفاده می شود. هرچه خلوص طلا بیشتر باشد، ماده نقره و مس مقاومت بهتری در برابر خوردگی خواهند داشت.

شکل پذیری معیاری از توانایی فلز برای مقاومت در برابر تنش کششی است - هر نیرویی که دو سر یک ماده را از یکدیگر دور کند. بازی طناب کشی نمونه خوبی از استحکام کششی اعمال شده روی طناب است. پلاستیسیته تغییر شکل پلاستیکی است که در نتیجه چنین تغییر شکل هایی ایجاد می شود. اصطلاح "دولتی" به معنای واقعی کلمه به این معنی است که یک ماده فلزی می تواند به یک سیم نازک کشیده شود و در این فرآیند ضعیف تر یا شکننده نمی شود.

فلزات با شکل پذیری زیاد یا کم

فلزات با شکل پذیری بالا مانند مس را می توان بدون شکستن به سیم های بلند و نازک کشید. مس از لحاظ تاریخی یک رسانای عالی الکتریسیته بوده است، اما این فلز تقریباً هر چیزی را می تواند رسانا کند. فلزات با شکل پذیری کم، مانند بیسموت، در عوض در اثر تنش کششی پاره می شوند.

استحکام و خم شدن

در مقابل، چکش خواری معیاری از توانایی فلز برای مقاومت در برابر فشار مانند ضربه، نورد یا اکستروژن است. اگرچه ممکن است این دو مفهوم در ظاهر مشابه به نظر برسند، فلزاتی که انعطاف پذیر هستند لزوماً چکش خوار نیستند. یک مثال رایج از تفاوت بین این دو ویژگی سرب است که به دلیل ساختار کریستالی آن بسیار چکش خوار است اما چندان انعطاف پذیر نیست. ساختار کریستالی فلزات نحوه تغییر شکل آنها تحت تنش را دیکته می کند.

ذرات اتمی که فلزات مات می‌توانند تحت تنش تغییر شکل دهند یا روی هم می‌لغزند یا از یکدیگر جدا می‌شوند.

ساختار کریستالی فلزات انعطاف‌پذیرتر به اتم‌های فلز اجازه می‌دهد بیشتر کشیده شوند، فرآیندی که «دوقلویی» نامیده می‌شود. فلزات انعطاف پذیرتر آنهایی هستند که راحت تر به هم نزدیک می شوند و همچنین به راحتی در جهات دیگر تغییر شکل می دهند.

اثر دما

پلاستیسیته در فلزات نیز با دما مرتبط است.

هنگامی که فلزات گرم می شوند، معمولا کمتر شکننده می شوند و در نتیجه تغییر شکل پلاستیک ایجاد می شود. به عبارت دیگر، اکثر فلزات با حرارت دادن انعطاف پذیرتر می شوند و راحت تر بدون شکستن به داخل سیم کشیده می شوند. گواهینامه از این قاعده مستثنی است زیرا با گرم شدن شکننده تر می شود.

چکش خوارترین فلزات کدامند؟

در حالی که مقایسه شکل پذیری بین فلزات دشوار است، طلا و پلاتین انعطاف پذیرترین در نظر گرفته می شوند. گفته می شود که طلا را می توان به قدری زیبا در سیم ها کشید که یک اونس از فلز می تواند تا پنجاه مایل برسد.

انعطاف پذیرترین فلز؟

1. ایندیوم
2. آلومینیوم
3. فلزات قلیایی انعطاف پذیرترین هستند.
4. سدیم. می توانید آن را با چاقو برش دهید و با بطری آن را به شکل فویل بغلتانید.
5. آن چیزی که دماغه موشک ها از آن ساخته شده است.
6. طلا.
   و همچنین بابیت و سرب (بعد از طلا). طلا در کتاب رکوردهای گینس به عنوان یکی از انعطاف پذیرترین فلزات ثبت شده است.
7. طلای حاصل از 1 گرم از این ماده را می توان برای ساخت دارتی به طول 2.4 کیلومتر استفاده کرد
8. همه چیز به دما بستگی دارد
   عطارد اگرچه در شرایط عادی است
   مایع، به سختی می تواند پلاستیک نامیده شود، زیرا بسیار زیاد است
   ضریب کشش سطحی)) اما این به یک شوخی نزدیکتر است.
   یک ماده پلاستیکی چیزی نیست که فنر نمی‌زند، بلکه ماده‌ای است که فنر نمی‌زند
   که دچار پارگی نمی شود و سیالیت برگشت ناپذیری دارد. بنابراین، طلایی که می‌توان آن را به صورت یک برگ شفاف درآورد، یکی از انعطاف‌پذیرترین طلاها است و خنثی بودن شیمیایی آن باعث می‌شود تا برای مدت طولانی دست نخورده باقی بماند.
   شکل پذیری طلا همچنین در این واقعیت آشکار می شود که می تواند به صورت جامد همراه با سرب منتشر شود. دو صفحه که به مدت طولانی یکی روی دیگری قرار می گیرند و تحت فشار قرار می گیرند، به یکدیگر نفوذ کرده و با هم رشد می کنند.