Onko olemassa täysin puhtaita metalleja? Puhtaat ja ultrapuhtaat metallit

Metallit Tavallinen rauta Rauta on yksi yleisimmistä luonnon alkuaineista. Sen pitoisuus maankuoressa on noin 4,7 painoprosenttia, joten rautaa kutsutaan luonnossa esiintymisen kannalta yleensä makroelementiksi raudaksi

4. JAKSO TULENKESTÄVIEN METALLIEN (Mn, Cr, Fe, Ni, Co) tyhjötislaus

Tulenkestävimmät ja heikosti haihtuvat metallit, joita tällä hetkellä tislataan, ovat mangaani, kromi, rauta, nikkeli ja koboltti. Kaikki nämä metallit ovat osa tärkeimpiä teknisiä seoksia.

Rautaan, nikkeliin ja muihin spesifioituihin alkuaineisiin perustuvien metalliseosten mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet, erityisesti erilaisten lämmönkestävien metalliseosten ominaisuudet, määräytyvät suurelta osin lähtöaineiden puhtauden perusteella sulavia eutektiikkaa muodostavat epäpuhtaudet heikentävät jyrkästi monia metalliseosten ominaisuuksia: sitkeyttä, lämmönkestävyyttä, korroosionkestävyyttä jne. Erityisen haitallisia epäpuhtauksia kaikissa näissä metalleissa ovat lyijy, vismutti, kadmium, rikki, fosfori, typpi ja happi. 4. jakson puhtaiden metallien tuotanto on poikkeuksellisen kiinnostavaa sekä niiden ominaisuuksien tutkimisen että seostavien lisäaineiden vaikutusta metalliseosten ominaisuuksien muutoksiin. Puhtaita metalleja tarvitaan tyhjiöteknologiassa elektrodien valmistukseen, röntgenputkien anodeihin ja joidenkin ionilaitteiden osien valmistukseen. Puhdas rauta ei läheskään ole vuorovaikutuksessa elohopeahöyryn kanssa. Sitä voidaan käyttää putkissa, joissa on oksidikatodeja, jotka ovat erittäin herkkiä pienimmällekin kontaminaatiolle. Puhtaalla raudalla on korkea magneettinen permeabiliteetti, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää magneettikenttien suojaamiseen. Erittäin puhdasta nikkeliä tarvitaan erilaisten tulenkestävien metallien päällystämiseen. Kemianteollisuus kuluttaa huomattavan määrän 4. jakson puhtaita metalleja erilaisten yhdisteiden valmistukseen. Yksityiskohtaiset tiedot epäpuhtauksien vaikutuksesta kyseisten metallien ominaisuuksiin löytyvät monografioista.

Yleisin menetelmä 4. jakson tulenkestävien metallien puhdistamiseksi on epäpuhtauksien kemiallinen sitominen redox-prosessien seurauksena (usein vetykäsittelyllä), jota seuraa kaasunpoisto ja epäpuhtauksien tislaus tyhjiössä sulamisen aikana. Sulien metallien käsittely tyhjiössä on yleistynyt viimeisten 5-10 vuoden aikana. Sitä ei käytetä vain puhtaiden metallien, vaan myös terästen ja muiden metalliseosten valmistukseen. Voimatta kattaa yksityiskohtaisesti asiaankuuluvia töitä, joissa käsiteltyjen kysymysten kirjo ylittää paljon tämän aihepiirin, rajoitamme vain kuvaukseen näiden metallien tislausta ja metalliepäpuhtauksien tislausta koskevasta työstä. . Yksityiskohtaista tietoa metallien tyhjiösulattamisesta ja kaasun epäpuhtauksien poistamisesta löytyy useista artikkelikokoelmista ja monografioista.

Tässä kappaleessa käsitellyistä metalleista rauta, nikkeli ja koboltti sisältyvät jaksollisen järjestelmän ryhmän VIII raudan alaryhmään. Pääepäpuhtauksina näissä metalleissa on läheisten alkuaineiden lisäksi kupari, pii, mangaani, kromi, alumiini, hiili, fosfori, rikki ja kaasut (N 2, 0 2, H 2). Sukulaisten alkuaineiden ominaisuuksien samankaltaisuuden vuoksi niiden puhdistusaste tislauksen aikana on alhainen, mutta näiden metallien pienet lisäykset vaikuttavat vain vähän pääalkuaineen ominaisuuksiin. Kaikki raudan alaryhmän puhtaat metallit ovat sitkeitä huoneenlämmössä ja vielä alempana, ja nikkeli on sitkeää nestemäisen heliumin lämpötilaan (4,2°K) asti. Kaasupitoisuuden ja joidenkin metalliepäpuhtauksien lisääntyminen voi kuitenkin johtaa metallien siirtymälämpötilan nousuun sitkeästä tilaan hauraaseen tilaan. Siten rauta, joka sisältää >0,005 % 0 2:ta, muuttuu hauraaksi 20°C:ssa. Koboltin sitkeys on heikompi kuin raudalla tai nikkelillä, mikä saattaa johtua sen riittämättömästä puhtaudesta. Kaikilla kolmella tarkasteltavalla metallilla on samanlaiset höyrynpainearvot. Niiden tislaus suoritetaan yleensä lämpötiloissa 20-50 °C sulamispisteen yläpuolella, vaikka ne kaikki sublimoituvat tyhjiössä yli 1100 °C:n lämpötiloissa.

Toisin kuin raudan alaryhmän metallit, erittäin puhdas kromi ja mangaani ovat hauraita huoneenlämmössä. Pienetkin epäpuhtaudet, kuten hiiltä, ​​rikkiä, typpeä ja happea, heikentävät jyrkästi niiden mekaanisia ominaisuuksia. Puhtaimmalla kromilla siirtymälämpötila hauraasta plastiseen tilasta on lähellä 50°C. Tätä lämpötilaa on kuitenkin mahdollista alentaa metallia edelleen puhdistamalla.

Tällä hetkellä uskotaan, että tärkein syy kromin haurauteen huoneenlämpötilassa on typen ja hapen läsnäolo ^0,001 %:n määrinä. Lämpötila, jossa kromi muuttuu plastiseen tilaan, nousee jyrkästi alumiinia, kuparia, nikkeliä, mangaania ja kobolttia lisäämällä. On mahdollista, että suuri vaikutus kromin puhdistamisessa typestä voidaan saavuttaa tislaamalla sitä eristetyssä tilavuudessa.

Mangaani on hauras koko α-faasin olemassaolon ajan (700 °C asti), kun taas korkean lämpötilan faasit (β- ja γ-Μπ) ovat melko plastisia. α-Μn:n haurauden syitä ei ole tutkittu riittävästi.

Kromilla ja mangaanilla on merkittävät höyrynpaineet niiden sulamispisteiden alapuolella. Kromi sublimoituu tyhjiössä huomattavalla nopeudella yli 1200°C:ssa. Koska kromin sulamispiste on noin 1900°C, sitä on mahdotonta sulattaa tyhjiössä sublimoinnin vuoksi. Tyypillisesti alkuperäisen metallin tai kondensaatin sulatus suoritetaan inertissä kaasussa, jonka paine on yli 700 mm Hg. Taide. Mangaani tislataan sekä sublimaatiolla että nestefaasista.

Tyypillisesti kaikkien kyseessä olevien metallien tislaus voi tuottaa kondensaatteja, joiden puhtaus on ~99,99 %. Erittäin tehokas puhdistus on kuitenkin mahdollista vain, kun käytetään lauhduttimia, joissa on lämpötilagradientti. Kromin ja mangaanin tislausta tutkittiin yksityiskohtaisesti pääasiassa Krollin toimesta ja tekijöiden laboratoriossa.

Tiede ja Birnbrauer kuvasivat ensimmäisenä mangaanin tislauksen tyhjiössä. Geiler tutki tätä prosessia yksityiskohtaisesti ja tutki useita tuloksena olevan erittäin puhtaan mangaanin ominaisuuksia. Tislaus suoritettiin kvartsiputkessa, jonka pituus oli 600 mm ja halkaisija 100 mm. Mangaani haihdutettiin magnesiittiupokkaassa ja kondensoitiin toiseen samanlaiseen upokkaaseen. Metallia kuumennettiin suurtaajuusvirroilla. Haihdutus suoritettiin -1250 °C:n lämpötilassa 1-2 mmHg:n tyhjiössä. Taide. Lähtöaineena käytettiin aluminotermistä metallia, jonka puhtaus oli ~99 %, ja teknistä mangaania (~96-98 %). Yksittäisen tislauksen tulokset on esitetty taulukossa. 48. Puhtaan metallin saanto oli -50 % kuorman painosta. Määritellyillä prosessiparametreilla ja 2,7 kg:n kuormalla saatiin 0,76 kg puhdasta metallia 5 tunnissa. Geyler-asennuksessa metallin ja putkimateriaalin välisen vuorovaikutuksen mahdollisuutta ei eliminoitu, ja siksi useissa kokeissa tisle oli kontaminoitunut piillä.

PUHTAAT METALLIT

metallit, metallit, joissa on alhainen epäpuhtauspitoisuus. Puhtausasteesta riippuen on olemassa erittäin puhtaita metalleja (99,90-99,99%), erittäin puhtaita tai kemiallisesti puhtaita metalleja (99,99-99,999%), erikoispuhtaita metalleja tai spektripuhtaita, ultrapuhtaita metalleja (yli). 99,999 %).

Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia, TSB. 2012

Katso myös sanan tulkintoja, synonyymejä, merkityksiä ja mitä PURE METALS ovat venäjäksi sanakirjoissa, tietosanakirjoissa ja hakuteoksissa:

• PUHDAS
  YKSITYISKOHTAISET INVESTOINNIT - yksityisten kotimaisten investointien bruttomäärä vähennettynä poistoilla ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  tappiot - taloudellisten yksiköiden tappiot, jotka liittyvät monopolin keinotekoisen puutteen luomiseen, mikä johtaa hinnan määrittämiseen, joka ei ole sama kuin marginaali ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  SIIRTOMAKSUT - henkilökohtaiset ja valtion siirtomaksut muiden maiden asukkaille vähennettynä muiden maiden asukkailta saadut henkilökohtaiset ja valtion siirtomaksut...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  VAIHTOOMAISUUS - lyhytaikaiset, helposti realisoitavat omaisuuserät vähennettynä niihin liittyvillä kustannuksilla...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  OSTOKSET - Ostosten kokonaismäärä tietyltä ajanjaksolta vähennettynä alennukset, alunperin ostettujen tuotteiden palautukset ja alennukset normaalihinnoista ja ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  TUOTEVEROT - tuoteverojen ja niille myönnettyjen tukien erotus ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  TUONTIVEROT - ero tuontiverojen ja tukien välillä ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  VEROT - verot, jotka väestö maksaa valtiolle, miinus siirtomaksut, jotka väestö saa ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  LIKVIDIT VARAT - käteisen rahan määrä Raha, helppo toteuttaa arvokkaita papereita, jne. myyntisaamiset...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  PÄÄOMASIJOITUS - bruttopääomasijoitus miinus...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  ILMOITUSKUSTANNUKSET - kulut, jotka liittyvät suoraan tavaroiden osto- ja myyntiprosessiin; sisältää kuljetuskustannukset, rahdin siirtokustannukset, sen käsittelyn, ...
• PUHDAS taloustermien sanakirjassa:
  OMAISUUS - laskennallinen arvo, joka määritetään vähentämällä varojen määrästä, joka sisältää rahallisen ja ei-monetaarisen omaisuuden kirjanpitoarvolla, ...
• METALLIT taloustermien sanakirjassa:
  JALOMETALLIT - katso JALOMETALLIT...
• METALLIT Raamatun Nikephoroksen tietosanakirjassa:
  St. Pyhissä kirjoituksissa mainitaan usein metalleja: rauta, kupari, tina, lyijy, sinkki, hopea, kulta. katso jokainen omalla tavallaan...
• METALLIT Suuressa Encyclopedic Dictionaryssa:
  (Kreikkalaiset) aineet, joilla on normaaliolosuhteissa korkea sähkönjohtavuus (106-107 ohm-1 cm-1, laskee lämpötilan noustessa) ja lämmönjohtavuus, muokattavuus, "metallinen" kiilto...
• METALLIT
  yksinkertaisia ​​aineita, joita normaaleissa olosuhteissa on tyypillisiä ominaisuuksia: korkea sähkön- ja lämmönjohtavuus, sähkönjohtavuuden negatiivinen lämpötilakerroin, kyky heijastaa hyvin sähkömagneettisia...
• METALLIT
  I (ja metalloidit) (kemia) - M. on ryhmä yksinkertaisia ​​kappaleita (katso), joilla on tunnetut ominaisominaisuudet, jotka tyypillisissä edustajissa ovat teräviä ...
• METALLIT Nykyaikaisessa Encyclopedic Dictionaryssa:
  
• METALLIT tietosanakirjassa:
  yksinkertaiset aineet, joilla on normaaleissa olosuhteissa tunnusomaisia ​​ominaisuuksia - korkea sähkönjohtavuus (106-104 ohm-1?cm-1), laskee lämpötilan noustessa, korkea lämmönjohtavuus, kirkkaus, ...
• PUHDAS
  "PURE BROTHERS" ("Brothers of Purity", arabia. Ikhwan al-Safa), 10. vuosisadan filosofien ryhmä, johon kuului Irakin ajattelijoita (päänäyte kaupungista ...
• METALLIT Suuressa venäjän tietosanakirjassa:
  "METALLIT", tieteellinen. Venäjän tiedeakatemian lehti, vuodesta 1959, Moskova. Perustaja (1998) - Institute of Metallurgy nimetty. A.A. Baykova. 6 huonetta…
• METALLIT Suuressa venäjän tietosanakirjassa:
  METALLIT, aineet, joilla on normaaliolosuhteissa korkea sähkönjohtavuus (10 6 - 10 4 Ohm -1 cm -1, pienenee ...
• PUHDAS Efremovan uudessa venäjän kielen selittävässä sanakirjassa:
  
• METALLIT Modernissa selittävässä sanakirjassa, TSB:
  (Kreikka), aineet, joilla on normaaliolosuhteissa korkea sähkönjohtavuus (106-107 ohm-1 cm-1, laskee lämpötilan noustessa) ja lämmönjohtavuus, muokattavuus, "metallinen" kiilto...
• PUHDAS Efraimin selittävässä sanakirjassa:
  puhdas monikko hajoaminen Vähennysten jälkeen jäljellä olevat rahat...
• PUHDAS Efremovan uudessa venäjän kielen sanakirjassa:
  pl. hajoaminen Vähennysten jälkeen jäljellä olevat rahat...
• PUHDAS Suuressa nykyaikaisessa venäjän kielen selittävässä sanakirjassa:
  pl. hajoaminen Vähennysten jälkeen jäljellä olevat rahat...
• RAUTAA SISÄLTÄMÄTTÖMÄT METALLIT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  metallit, kaikkien metallien ja niiden metalliseosten tekninen nimi (paitsi rauta ja sen seokset, joita kutsutaan rautamealleiksi). Termi "C. m." V…
• TULENKESTÄVÄT METALLIT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  metallit, teknisen luokituksen mukaan - metallit, jotka sulavat yli 1650-1700 |C lämpötiloissa; T. m. (taulukko) sisältää titaani...
• Harvinaiset METALLIT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  metallit, metalliryhmän (yli 50) tavanomainen nimi, jonka luettelo on taulukossa. Nämä ovat metalleja, jotka ovat tekniikaltaan suhteellisen uusia tai muuten...
• JALOMETALLIT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  metallit, kulta, hopea, platina ja platinaryhmän metallit (iridium, osmium, palladium, rodium, rutenium), jotka saivat nimensä pääasiassa korkean ...
• METALLIEN VALU: METALLIT VALUUN Collierin sanakirjassa:
  Artikkeliin METALLIEN VALU Kaikki metallit voidaan valaa. Mutta kaikilla metalleilla ei ole samoja valuominaisuuksia, erityisesti juoksevuutta -...
• IMPRESSIONISMI 1900-luvun ei-klassikkojen, taiteellisen ja esteettisen kulttuurin sanakirjassa Bychkova:
  (ranskasta impressio - vaikutelma) Taiteen liike, joka syntyi Ranskassa 1800-luvun viimeisellä kolmanneksella. I:n pääedustajat: Claude...
• KIINTEÄ Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB.
• KEMIALLISET REAGENSSIT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  kemikaalit, kemialliset reagenssit, kemialliset valmisteet (aineet), joita käytetään laboratorioissa analyysiin, tieteelliseen tutkimukseen (tutkittaessa tuotantomenetelmiä, ominaisuuksia ja muunnoksia...
• METALLURGIA Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  (kreikkalaisesta metallurgista - kaivan malmia, prosessoin metalleja, metallonista - kaivos, metalli ja ergon - työ), alkuperäisessä, kapeassa ...
• LIIMAA Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  yhdistämiseen käytetyt luonnolliset tai synteettiset aineet erilaisia ​​materiaaleja johtuen liimasidoksen muodostumisesta liimakalvon ja liimattavien materiaalien pintojen välille. ...
• ILMAISEKULUT Suuressa Neuvostoliiton tietosanakirjassa, TSB:
  kierto, tavaroiden liikkumisprosessiin liittyvien kustannusten kokonaisuus. Taloudellisen luonteensa vuoksi I.o. jaetaan puhtaaseen ja ylimääräiseen. Puhdas...
• FLUORI
• TURKUKSET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  (sanan tarkka merkitys on tuntematon) - ryhmä ihmisiä, jotka puhuvat erilaisia ​​turkkilaisen kielen murteita (katso Turkin kielet) ja fyysisten ominaisuuksien mukaan ...
• SEOKSET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa.
• ISTUTUKSET Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  metsäalueita, jotka poikkeavat luonnostaan ​​naapureista puumaisen kasvillisuuden luonteeltaan. N:iden välinen ero voidaan määrittää niiden alkuperän, koostumuksen, iän, asteen...
• ORGAANISET KEINKOISMAALIT Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Keinotekoisten orgaanisten yhdisteiden tuotannon ja käytön kehitys liittyy läheisesti historiaan tieteellinen tutkimus kivihiiliterva. Tutkiessaan jälkimmäisen koostumusta, Runge vuonna ...
• TEHDAT Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Puhekielessä Z.:n ja tehtaan käsitteitä ei eroteta, eikä sille ehkä ole vieläkään erityistä tarvetta...
• SAKSAlainen FYYSINEN TYYPPI Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Rooma. kirjailijat (Tacitus ym.) kuvailivat G.:tä pitkäkasvuiseksi, vahvanvartaloiseksi, vaaleaksi tai punatukkaiseksi ja vaaleansiniseksi...
• ELPYMINEN Brockhausin ja Euphronin tietosanakirjassa:
  Alkemistit hyväksyivät, että metallit ovat monimutkaisia ​​kappaleita, jotka koostuvat hengestä, sielusta ja ruumiista tai elohopeasta, rikistä ja suolasta; hengessä...

Jos D.I. Mendelejevin elementtien jaksollisessa taulukossa piirretään diagonaali berylliumista astatiiniin, niin vasemmassa alakulmassa diagonaalia pitkin on metallielementtejä (näihin kuuluvat myös sivualaryhmien elementit, korostettu sinisellä) ja oikeassa yläkulmassa - ei-metalliset elementit (korostettu keltaisella). Lähellä diagonaalia sijaitsevilla elementeillä - puolimetallilla tai metalloidilla (B, Si, Ge, Sb jne.) on kaksoismerkki (korostettu vaaleanpunaisella).

Kuten kuvasta voidaan nähdä, suurin osa alkuaineista on metalleja.

Kemiallisen luonteensa vuoksi metallit ovat kemiallisia alkuaineita, joiden atomit luovuttavat elektroneja ulkoisista tai esiulkoisista energiatasoista muodostaen positiivisesti varautuneita ioneja.

Lähes kaikilla metalleilla on suhteellisen suuret säteet ja pieni määrä elektroneja (1 - 3) ulkoisella energiatasolla. Metalleille on ominaista alhaiset elektronegatiivisuusarvot ja pelkistävät ominaisuudet.

Tyypillisimmät metallit sijaitsevat jaksojen alussa (toisesta alkaen), sitten vasemmalta oikealle metalliset ominaisuudet heikkenevät. Ryhmässä ylhäältä alas metalliset ominaisuudet lisääntyvät atomien säteen kasvaessa (johtuen energiatasojen lukumäärän kasvusta). Tämä johtaa alkuaineiden elektronegatiivisuuden (kyky houkutella elektroneja) vähenemiseen ja pelkistysominaisuuksien lisääntymiseen (kyky luovuttaa elektroneja muille atomeille kemiallisissa reaktioissa).

Tyypillinen metallit ovat s-alkuaineita (IA-ryhmän alkuaineita Li:stä Fr:ään. PA-ryhmän alkuaineita Mg:stä Ra:han). Niiden atomien yleinen elektroninen kaava on ns 1-2. Niille on ominaista hapetusasteet + I ja + II, vastaavasti.

Pieni määrä elektroneja (1-2) tyypillisten metalliatomien ulkoenergiatasolla tarkoittaa, että nämä elektronit katoavat helposti ja niillä on voimakkaita pelkistäviä ominaisuuksia, kuten alhaiset elektronegatiivisuusarvot heijastavat. Tämä tarkoittaa rajoitettuja kemiallisia ominaisuuksia ja menetelmiä tyypillisten metallien saamiseksi.

Tyypillisille metalleille tyypillinen piirre on niiden atomien taipumus muodostaa kationeja ja ionisia kemiallisia sidoksia ei-metalliatomien kanssa. Tyypillisten metallien yhdisteet epämetallien kanssa ovat "epämetallin metalanionin" ionikiteitä, esimerkiksi K + Br -, Ca 2+ O 2-. Tyypillisten metallien kationeja sisältyy myös yhdisteisiin, joissa on kompleksisia anioneja - hydroksideja ja suoloja, esimerkiksi Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

A-ryhmän metallit, jotka muodostavat amfoteerisen diagonaalin jaksollisessa taulukossa Be-Al-Ge-Sb-Po, samoin kuin niiden vieressä olevat metallit (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) eivät osoita tyypillistä metallia. ominaisuuksia. Niiden atomien yleinen elektroninen kaava ns 2 n.p. 0-4 sisältää enemmän erilaisia ​​hapetustiloja, parempaa kykyä säilyttää omia elektronejaan, niiden pelkistyskyvyn asteittaista heikkenemistä ja hapetuskyvyn ilmaantumista erityisesti korkeissa hapetusasteissa (tyypillisiä esimerkkejä ovat yhdisteet Tl III, Pb IV, Bi v) . Samanlainen kemiallinen käyttäytyminen on ominaista useimmille (d-alkuaineille, eli jaksollisen järjestelmän B-ryhmien alkuaineille (tyypillisiä esimerkkejä ovat amfoteeriset alkuaineet Cr ja Zn).

Tämä kaksinaisuuden (amfoteeristen) ominaisuuksien, sekä metallisten (emäksisten) että ei-metallisten, ilmentymä johtuu kemiallisen sidoksen luonteesta. Kiinteässä tilassa epätyypillisten metallien ja epämetallien yhdisteet sisältävät pääasiassa kovalenttisia sidoksia (mutta vähemmän vahvoja kuin epämetallien väliset sidokset). Liuoksessa nämä sidokset katkeavat helposti ja yhdisteet hajoavat ioneiksi (kokonaan tai osittain). Esimerkiksi metalligallium koostuu kiinteässä olomuodossa olevasta Ga 2 -molekyyleistä, alumiinin ja elohopean kloridit (II) AlCl 3 ja HgCl 2 sisältävät vahvasti kovalenttisia sidoksia, mutta liuoksessa AlCl 3 dissosioituu lähes täydellisesti ja HgCl 2 - toiseksi; hyvin pienessä määrin (ja sitten HgCl + ja Cl - ioneiksi).

Metallien yleiset fysikaaliset ominaisuudet

Koska kidehilassa on vapaita elektroneja ("elektronikaasu"), kaikilla metalleilla on seuraavat tyypilliset yleiset ominaisuudet:

1) Muovi- kyky helposti muuttaa muotoa, venyttää langaksi ja rullata ohuiksi levyiksi.

2) Metallinen kiilto ja opasiteetti. Tämä johtuu vapaiden elektronien vuorovaikutuksesta metalliin osuvan valon kanssa.

3) Sähkönjohtavuus. Se selittyy vapaiden elektronien suunnatulla liikkeellä negatiivisesta navasta positiiviseen pienen potentiaalieron vaikutuksesta. Kuumennettaessa sähkönjohtavuus laskee, koska Lämpötilan noustessa atomien ja ionien värähtelyt kidehilan solmuissa voimistuvat, mikä vaikeuttaa "elektronikaasun" suunnattua liikettä.

4) Lämmönjohtokyky. Se johtuu vapaiden elektronien suuresta liikkuvuudesta, jonka vuoksi lämpötila tasaa nopeasti metallin massan yli. Korkein lämmönjohtavuus on vismutissa ja elohopeassa.

5) Kovuus. Vaikein on kromi (leikkaa lasia); pehmeimmät alkalimetallit - kalium, natrium, rubidium ja cesium - leikataan veitsellä.

6) Tiheys. Mitä pienempi metallin atomimassa on ja mitä suurempi atomin säde on, sitä pienempi se on. Kevyin on litium (ρ=0,53 g/cm3); raskain on osmium (ρ=22,6 g/cm3). Metalleja, joiden tiheys on alle 5 g/cm3, pidetään "kevytmetallina".

7) Sulamis- ja kiehumispisteet. Sulavin metalli on elohopea (sp = -39°C), tulenkestävä metalli on volframi (sp = 3390°C). Metallit, joilla on sulamislämpötila yli 1000°C pidetään tulenkestävänä, alle - matalassa sulavassa.

Metallien yleiset kemialliset ominaisuudet

Vahvat pelkistimet: Me 0 – nē → Me n +

Useat jännitteet kuvaavat metallien vertailevaa aktiivisuutta redox-reaktioissa vesiliuoksissa.

I. Metallien reaktiot epämetallien kanssa

1) Hapen kanssa:
2Mg + O2 → 2MgO

2) Rikin kanssa:
Hg + S → HgS

3) Halogeeneilla:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2

4) Typen kanssa:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3N 2

5) Fosforilla:
3Ca + 2P – t° → Ca 3P 2

6) Vedyn kanssa (vain alkali- ja maa-alkalimetallit reagoivat):
2Li + H2 → 2LiH

Ca + H2 → CaH2

II. Metallien reaktiot happojen kanssa

1) Metallit sähkökemiallisessa jännitesarjassa H asti pelkistävät hapettamattomat hapot vedyksi:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

2Al+6HCl → 2AlCl3+3H2

6Na + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2

2) Hapettavien happojen kanssa:

Kun minkä tahansa pitoisuuden typpihappo ja väkevä rikkihappo ovat vuorovaikutuksessa metallien kanssa Vetyä ei koskaan vapaudu!

Zn + 2H 2SO 4(K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2O

4Zn + 5H 2SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H2S + 4H2O

3Zn + 4H2SO4(K) → 3ZnSO4 + S + 4H2O

2H 2SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

10HNO3 + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

III. Metallien vuorovaikutus veden kanssa

1) Aktiiviset (alkali- ja maa-alkalimetallit) muodostavat liukoisen emäksen (alkali) ja vedyn:

2Na + 2H20 → 2NaOH + H2

Ca+ 2H 2O → Ca(OH)2 + H2

2) Keskiaktiiviset metallit hapetetaan vedessä, kun ne kuumennetaan oksidiksi:

Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2

3) Ei aktiivinen (Au, Ag, Pt) - älä reagoi.

IV. Vähemmän aktiivisten metallien syrjäyttäminen aktiivisemmilla metalleilla niiden suoloista:

Cu + HgCl 2 → Hg+ CuCl 2

Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4

Teollisuudessa ei useinkaan käytetä puhtaita metalleja, vaan niiden seoksia - metalliseokset, jossa yhden metallin hyödyllisiä ominaisuuksia täydentävät toisen metallin hyödylliset ominaisuudet. Siten kuparin kovuus on alhainen ja se ei sovellu koneenosien valmistukseen, kun taas kuparin ja sinkin seokset ( messinki) ovat jo melko kovia ja niitä käytetään laajalti koneenrakennuksessa. Alumiinilla on korkea sitkeys ja riittävä keveys (pieni tiheys), mutta se on liian pehmeää. Sen perusteella valmistetaan seos magnesiumin, kuparin ja mangaanin kanssa - duralumiini (duralumiini), joka menettämättä alumiinin hyödyllisiä ominaisuuksia saa korkean kovuuden ja sopii lentokoneiden rakentamiseen. Raudan ja hiilen seokset (ja muiden metallien lisäaineet) tunnetaan laajalti valurauta Ja teräs.

Ilmaiset metallit ovat restauroijat. Joillakin metalleilla on kuitenkin alhainen reaktiivisuus johtuen siitä, että ne on päällystetty pintaoksidikalvo, vaihtelevassa määrin, kestää kemiallisia reagensseja, kuten vettä, happoliuoksia ja emäksiä.

Esimerkiksi lyijy peitetään aina oksidikalvolla, sen siirtyminen liuokseen vaatii paitsi altistamista reagenssille (esimerkiksi laimealle typpihapolle), vaan myös lämmittämistä. Alumiinin oksidikalvo estää sen reaktion veden kanssa, mutta hapot ja emäkset tuhoavat sen. Löysä oksidikalvo (ruoste), muodostuu raudan pinnalle kosteassa ilmassa, ei häiritse raudan hapettumista edelleen.

Vaikutuksen alaisena keskitetty happoja muodostuu metalleihin kestävää oksidikalvo. Tätä ilmiötä kutsutaan passivointi. Siis keskittyneesti rikkihappo metallit, kuten Be, Bi, Co, Fe, Mg ja Nb passivoituvat (eivätkä sitten reagoi hapon kanssa), ja väkevässä typpihapossa metallit A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th ja U.

Vuorovaikutuksessa hapettimien kanssa happamissa liuoksissa useimmat metallit muuttuvat kationeiksi, joiden varauksen määrää tietyn alkuaineen stabiili hapetusaste yhdisteissä (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ ja Fe 3). +)

Metallien pelkistävä aktiivisuus happamassa liuoksessa välittyy sarjan jännitysten kautta. Useimmat metallit siirretään liuokseen suolahapolla ja laimealla rikkihapolla, mutta Cu, Ag ja Hg - vain rikkihapolla (väkevällä) ja typpihapolla ja Pt ja Au - "regia vodkan" kanssa.

Metallien korroosio

Ei toivottavaa kemiallinen ominaisuus metallit on niiden aktiivinen tuhoutuminen (hapettuminen) joutuessaan kosketuksiin veden kanssa ja siihen liuenneen hapen vaikutuksesta (happikorroosio). Esimerkiksi rautatuotteiden korroosio vedessä on laajalti tunnettu, jonka seurauksena muodostuu ruostetta ja tuotteet murenevat jauheeksi.

Metallien korroosiota esiintyy myös vedessä liuenneiden kaasujen CO 2 ja SO 2 vuoksi; syntyy hapan ympäristö, ja aktiiviset metallit syrjäyttävät H + -kationit vety H 2 ( vetykorroosio).

Kahden erilaisen metallin välinen kosketusalue voi olla erityisen syövyttävä ( kosketuskorroosio). Galvaaninen pari syntyy yhden metallin, esimerkiksi Fe, ja toisen metallin, esimerkiksi Sn tai Cu, välillä veteen laitettuna. Elektronien virtaus kulkee aktiivisemmasta metallista, joka on vasemmalla jännitesarjassa (Re), vähemmän aktiiviseen metalliin (Sn, Cu), ja aktiivisempi metalli tuhoutuu (syövyttää).

Tästä johtuen tölkkien tinattu pinta (tinapinnoitettu rauta) ruostuu kosteassa ilmassa säilytettynä ja huolimattomasti käsiteltäessä (rauta romahtaa nopeasti jo pienenkin naarmun ilmaantumisen jälkeen, jolloin rauta joutuu kosketuksiin kosteuden kanssa). Päinvastoin, rautakuhan galvanoitu pinta ei ruostu pitkään, koska vaikka naarmuja olisikin, rauta ei syöpy, vaan sinkki (aktiivisempi metalli kuin rauta).

Tietyn metallin korroosionkestävyys kasvaa, kun se päällystetään aktiivisemmalla metallilla tai kun ne sulatetaan; Siten raudan päällystäminen kromilla tai raudan ja kromin seoksen valmistaminen eliminoi raudan korroosion. Kromattua rautaa ja kromia sisältävää terästä ( ruostumaton teräs), niillä on korkea korroosionkestävyys.

sähkömetallurgia ts. metallien saaminen sulatteiden (aktiivisimpien metallien) tai suolaliuosten elektrolyysillä;

pyrometallurgia ts. metallien talteenotto malmeista korkeissa lämpötiloissa (esimerkiksi raudan tuotanto masuuniprosessissa);

hydrometallurgia eli metallien erottaminen niiden suolojen liuoksista aktiivisempien metallien avulla (esimerkiksi kuparin tuottaminen CuS04-liuoksesta sinkin, raudan tai alumiinin vaikutuksesta).

Luonnossa esiintyy joskus luonnollisia metalleja (tyypillisiä esimerkkejä ovat Ag, Au, Pt, Hg), mutta useammin metalleja löytyy yhdisteiden muodossa ( metallimalmit). Metallien runsaus maankuoressa vaihtelee: yleisimmistä - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) harvinaisimpiin - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.