Металлы и сплавы

[Металлы и сплавы][slideshow]

Серебро металл – магические и целебные свойства серебра

 Люди давно научились плавить твердые металлы, изготавливать из них орудия труда, оружие, украшения, посуду. Медь — металл, который был освоен одним из первых. Она легко поддавалась обработке после сильного нагрева. Этот материал применялся для изготовления посуды, украшений. Когда люди узнали про физические, химические свойства этого металла, он начал внедряться в разные сферы промышленности.

Фото 619
Медь

История открытия

Самые древние изделия из меди были найдены на территории современной Турции. Находились они в руинах поселения Чатал-Хююк. За каменным веком наступил медный век. Ученые в XX веке смогли доказать, что с помощью инструментов, изготовленных из меди, можно быстрее обрабатывать материалы.

Из меди изготавливались сплавы с оловом, которые называются бронзой. Их применяли для создания украшений, инструментов, оружия. Когда бронза получила большую популярность, наступил бронзовый век, который сменил медный.

Первые большие рудники были найдена на территории Кипра. Они разрабатывались около 3000 лет до н. э. В России самые старые рудники датируются 2000 лет до н. э.

Промышленная выплавка медных слитков была освоена в XIII–XIV веке. В Москве в XV веке основался Пушечный двор, который производил орудия, боеприпасы из бронзы.

Происхождение слова «металл»

Слово «металл

» заимствовано из немецкого языка. О Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «
…злато и серебро всех металей одолеваетъ
». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М. В. Ломоносова[5].

Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел находим только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец. Разделяются на высокие и простые металлы; которое разнство в том состоит, что высоких одним огнём без помощи других материй в пепел сожечь не можно, а напротив того простые через едину онаго силу в пепел обращаются. … За полуметаллы почитаются мышьяк, сурьма, висмут, цинк и ртуть.М. В. Ломоносов

Немецкое слово «metall

» заимствовано из латинского языка, где «
metallum
» — «рудник, металл». Латинское, в свою очередь, заимствовано из греческого языка (
μεταλλον
— «рудник, копь»).[6]

Состав и структура

Медь — соединение огромного количества кристаллов серебра, кальция, золота, свинца, никеля. Металлы, из которых состоит купрум, отличаются простотой обработки, относительной пластичностью.

Элементарная ячейка структурной решетки — кубическая форма. Каждая из ячеек представляет собой соединение 4 атомов.

Во время добычи руда насыщена огромным количеством примесей. Они влияют на технические характеристики переплавленного металла, его структуру. Распространенные примеси:

  1. Кислород — примесь, содержание которой в составе может достигать 0,008%. Под воздействием высоких температур содержание кислорода быстро сокращается.
  2. Висмут — компонент, который негативно сказывается на технических характеристиках готового металла. Допустимое количество в составе — до 0,001%.
  3. Марганец — практически не влияет на свойства купрума.
  4. Никель — снижает теплопроводность.
  5. Мышьяк — не влияет на свойства переплавленного металла. Мышьяк нейтрализует негативное воздействие висмута, кислорода, сурьмы на конечный материал.
  6. Олово — усиливает теплопроводность.
  7. Сурьма — снижает тепло- и электропроводность. Допустимое содержание в составе — до 0,05%.
  8. Сера, селен — снижают показатель пластичности, если их количество в составе превышает 0,001%.
  9. Цинк — практически не влияет на физические, химические свойства.
  10. Фосфор — главный раскислитель. Улучшает механические свойства.

Процентное содержание примесей при производстве может уменьшаться или увеличиваться.

Серебро в современном мире

Современное восприятие свойств серебра как драгоценного металла и химического элемента начало складываться в девятнадцатом веке. Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона химических элементов отдалило серебро от «царя металлов» золота — теперь оно стало занимать в периодической таблице 47 место между палладием и кадмием. К концу девятнадцатого века правительства экономически развитых государств научились поддерживать стабильное обращение “бумажных денег” (банкнот: ассигнаций, кредитных и казначейских билетов и т.д.) — серебро, так же как и золото перестали использовать для массового производства денежных знаков. Основная часть добываемого серебра стала использоваться для нужд промышленности, причем, главным образом, отнюдь не в ювелирной. Серебро в как в чистом виде, так и в составе сплав и химических соединений, настолько широко применяется в современной индустрии, что трудно назвать отрасль, где оно бы не использовалось. Наибольшие количества серебра потребляются химической, электротехнической, ювелирной промышленностью и машиностроением. Серебро широко используется в фармакологии, медицине и электронной промышленности. В 20 веке огромные количества серебра потреблялись для производства светочувствительных материалов (фото- и кинопленка, фотобумага, фотопластины и так далее), были даже периоды, в которые ощущался дефицит серебра.

Стоит отдельно обсудить бактерицидные свойства водных растворов серебра и его коллоидных взвесей. Издревле известно, что вода, хранящаяся в серебряных сосудах, не портится. Причина такого замечательного свойства серебра была установлена лишь в 19 веке: швейцарский ученый Карл Нагели открыл, что ионы тяжелых металлов и, в частности, ионы серебра, угнетают жизнедеятельность бактерий и микроорганизмов, а при достижении определенной концентрации их убивают. Это происходит вследствие вмешательства ионов серебра в биохимические процессы живой клетки. Имейте ввиду, что растворы серебра высокой концентрации, убивают не только болезнетворные бактерии, но и любые живые клетки, в том числе и клетки человеческого организма. Поэтому нужно подходить с большой осторожностью к использованию в лечебных целях настоянной на серебре воды и коллоидных растворов серебра, поскольку ионы металла могут накапливаться в организме. Всегда нужно помнить идею Филиппа Парацельса: «Всё — яд, всё — лекарство; то и другое определяет доза» (Лекарство от яда отличается дозой).


Характеристики и свойства

Невозможно точно определить сферы применения металла, если не разобраться с его физическими, химическими свойствами, основными характеристиками. Физические свойства чистой меди:

  • достаточный показатель мягкости;
  • высокая пластичность;
  • простая обработка (сырье без примесей);
  • тягучесть;
  • высокий показатель электро- и теплопроводности.

По показателям тепло- и электропроводности медь уступает только серебру. Чтобы уменьшить эти показатели, при производстве к ней добавляют сурьму, фосфор, железо, мышьяк или олово.

Химические свойства меди:

  1. При стандартных условиях эксплуатации не окисляется.
  2. Вступает в реакцию с галогенами, селеном, серой.
  3. Не подвергается влиянию кислот без окислительных свойств.
  4. Азот, водород, углерод не могут спровоцировать реакцию.

Медь в земной коре может образовывать анионы, катионы.

Содержание

  • 1 Классификация 1.1 Некоторые группы/семейства металлов (по разным классификациям)
  • 2 Происхождение слова «металл»
  • 3 Нахождение в природе
  • 4 Производство металлов
  • 5 Физические свойства металлов
      5.1 Твёрдость
  • 5.2 Температура плавления
  • 5.3 Плотность
  • 5.4 Пластичность
  • 5.5 Электропроводность
  • 5.6 Теплопроводность
  • 5.7 Цвет
  • 6 Взаимодействие с простыми веществами
  • 7 Взаимодействие кислот с металлами
      7.1 Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода
  • 7.2 Взаимодействие концентрированной серной кислоты H2SO4 с металлами
  • 7.3 Реакции для азотной кислоты (HNO3)
  • 7.4 Легирование
  • 8 Электронное строение
  • 9 Структура металлов
  • 10 Применение металлов
      10.1 Конструкционные материалы
  • 10.2 Электротехнические материалы
  • 10.3 Инструментальные материалы
  • 11 История развития представлений о металлах
  • 12 См. также
  • 13 Примечания
  • 14 Литература
  • 15 Ссылки
  • Добыча и запасы

    В земной коре содержится около (4,7-5,5)·10−3% меди. Содержание в морской воде — 3·10−7% и 10−7%. Основной способ добычи медной руды — открытый. Содержание меди в одной части руды — 1%.

    По оценке экспертов, на 2000 год мировое содержание меди доступной для добычи достигало 954 млн тонн. Из этого числа 687 млн тонн является подтвержденным количеством. Российская доля от подтвержденных запасов — 3,2%.

    Производство меди — процесс, который состоит из нескольких этапов:

    1. Руда измельчается с помощью специальных дробилок.
    2. Крупицы дробятся мельницами шарового типа.
    3. Процесс флотации. Измельченный расходный материал смешивается с флотореагентом, засыпается во флотационную машину.
    4. Руда загружается в моноподовые печи, происходит процесс обжига. Он нужен, чтобы вывести из расходного сырья остаточную серу.
    5. Обожженная руда загружается в печное оборудование отражательного типа, производится плавка шихты.
    6. Медный порошок смешивается с кварцевым флюсом, продувается конвектором. Длительность процедуры — 24 часа.
    7. Металл расплавляется, рафинируется с помощью специальных нагревательных установок.

    Последний этап производства — электролитическое рафинирование.

    Особенности распространения в природе самых токсичных металлов

    Ртуть в природе более всего локализуется в водной и воздушной среде. В воды мирового океана ртуть поступает из промышленных сливов, также встречаются пары ртути, образующиеся вследствие горения угля. Токсичные соединения аккумулируются в живых организмах, особенно в морепродуктах.

    Свинец имеет широкую область распространения. Он накапливается и в горах, и в почве, и в воде, и в живых организмах, и даже в воздухе, в виде выхлопных газов от автомобилей. Конечно, свинец поступает в окружающую среду и в результате антропологического действия в виде отходов от промышленной отрасли и неутилизированных отходов (аккумуляторы и батарейки).

    А источником загрязнения окружающей среды кадмием являются сточные воды промышленных предприятий, а также природные факторы: выветривание медных руд, вымывание почв, а также результаты вулканической активности.

    Сплавы

    Далеко не всегда в промышленности применяется чистая медь. Чтобы изменить технические характеристики цветного металла к нему добавляются различные компоненты. В итоге получаются сплавы, которые имеют медную основу. Самые распространенные:

    1. Бронза — изготавливается путем добавления олова.
    2. Латунь — производится из медной основы, к которой добавляется цинк.

    Это далеко не все соединения, где медь — главный компонент.

    Бронзовая статуэтка (Фото: Instagram / antik_kiev_ua)

    Классификация[ | ]

    Из 118 химических элементов, открытых на 2020 год, к металлам часто относят (единого общепринятого определения нет, например, полуметаллы и полупроводники не всегда относят к металлам):

    6 элементов в группе щелочных металлов: , , , , , ;

    4 в группе щёлочноземельных металлов: , , , ; к щёлочноземельным также иногда относят , и ;

    38 в группе переходных металлов:

    — Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn; — Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd; — Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg; — Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn;

    7 в группе лёгких металлов: Al, Ga, In, Sn, Tl, Pb, Bi;

    7 в группе полуметаллов[1]: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po;

    14 в группе лантаноиды + лантан (La): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu;

    14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний (Ac): Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.

    Также металлическими свойствами может обладать водород[2][3].

    Таким образом, к металлам могут относится более 90 элементов из всех открытых.

    В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность)

    .

    Кроме того, в физике металлам, как проводникам, противопоставляется полупроводники и диэлектрики (см. также Полуметалл (спинтроника)


    Некоторые группы/семейства металлов (по разным классификациям)[ | ]

    Осмий Алюминий Барий Металлы по химическим свойствам

    • Щелочные (например: Литий, Натрий, Калий)
    • Щёлочноземельные (например: Кальций, Стронций, Барий) Другие, которые зачастую относят к щёлочноземельным: Бериллий, Магний
  • Переходные (например: Уран, Титан, Железо, Никель, Кобальт, Молибден, Вольфрам, Платина)
  • Постпереходные:
      Лёгкие (например: Алюминий, Олово, Свинец)
  • Металлы по физическим свойствам и отраслям экономики

    • Тяжёлые (например: Свинец, Медь, Ртуть, Кадмий, Кобальт)
    • Тугоплавкие (например: Молибден, Вольфрам)
    • Цветные (например: Свинец, Медь, Олово, Цинк, Никель)
    • Благородные: Золото, Серебро и металлы платиновой группы


    Комментариев нет:

    Все о сварке

    [Все о сварке][stack]

    Токарные работы

    [Токарные работы][grids]

    Фрезерные работы

    [Фрезерные работы][btop]