Металлы
Большинство химических элементов периодической системы (почти две трети) — это металлы. Первый и самый важный отличительный признак металлов — их внешний вид. Для всех металлов характерен металлический блеск, более того, им присущи пластичность, ковкость, высокие тепло- и электропроводность.
Свойства металлов - от чего они зависят?
Атомы металлов устроены так, что они очень легко теряют свои электроны. И эти «потерявшиеся» электроны присоединяются к другим атомам, которые временно оказались без электронов. Эта способность электронов постоянно свободно перемещаться придает металлам характерный блеск.
Более того, высокая подвижность электронов в межатомном пространстве усиливает теплопроводность и электропроводность металлов, т.е. электроны способны очень быстро отреагировать на любые изменения и передать эту информацию всему кристаллу. Ковкость и пластичность металлов также объясняются способностью слоев атомов скользить по другим слоям.
Какими бывают металлы
Металлы бывают разными, и все они отличаются друг от друга. Одни — твердые, другие — очень мягкие... Если внимательно посмотреть на некоторые предметы, которые нас окружают дома, например канцелярские принадлежности, украшения, ключи и т.д., то можно увидеть, что они сделаны из разных металлов. Кнопка, скрепка и зажим сделаны из стали, ключ — из латуни, серьги, кольцо и корона — из золота, а браслет — из серебра.
В периодической системе металлы перечислены в виде химических элементов, т.е. атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Среди таких элементов уже знакомые тебе железо, серебро, золото, алюминий и многие другие.
Сплавы
Сплавы известны человеку с древних времен. Первые металлические предметы, которые удалось найти археологам, были сделаны из бронзы — сплава меди с оловом. Основным промышленным металлом считается железо. Оно используется не только в чистом виде, но и как компонент чугуна и стали — сплавов железа с углеродом. Углерод делает их тверже, чем чистое железо. В настоящее время большинство металлов используется в виде сплавов.
Сплав - это физическая смесь или химическое соединение?
Попытаемся разобраться на примерах.
- Берем два кубика — один из натрия (Na), другой из калия (К) — и плотно прижимаем друг к другу. Спустя короткое время атомы натрия и калия начинают перемешиваться, и в месте соприкосновения кубиков образуется жидкость серебристого цвета. Да, именно так: сплав этих двух металлов при комнатной температуре представляет собой жидкость, даже несмотря на то, что оба они — твердые вещества. На основании этого эксперимента можно утверждать, что, смешав эти два металла, мы получаем вещество с новыми свойствами, которые нехарактерны исходным металлам.
- Марганцевая бронза — сплав марганца и меди (Мп + Си). Известно, что эта смесь способна намагничиваться, хотя ни один из исходных металлов (ни марганец, ни медь) не обладает магнитными свойствами.
Все эти примеры дают однозначный ответ на поставленный вопрос. При сплавлении металлов происходит не только их физическое перемешивание друг с другом, но и физические реакции, благодаря чему образуется новое вещество. А это первый и самый верный признак химической реакции.
Нитинол — сплав никеля с титаном (Ni + Ti). Химики выяснили, что нитинол способен принимать после деформации свою прежнюю форму. Если пружину, сделанную из нитинола, деформировать, то после нагревания до определенной температуры она снова превращается в изначальную спираль правильной формы.
Где применяется алюминий?
Еще одним элементом, нашедшим широкое применение в сплавах, является алюминий. Причины тому — как большие природные запасы этого металла, так и его физические и химические свойства. По содержанию в земной коре алюминий является одним из самых распространенных металлов, а его высокие прочность и стойкость к коррозии, хорошие тепло- и электропроводность делают его очень востребованным техническим материалом.
Сплавы на основе алюминия находят широкое применение в судостроении (конструкции специальных надстроек и дополнительного оборудования), авиации и космической технике, железнодорожном и автомобильном транспорте (кузова и рамы вагонов, цистерны для перевозки продуктов нефтехимической промышленности и т.д.), строительстве, нефтяной и электротехнической промышленности (провода, цоколи ламп, обмотки моторов, кабели).
Ежегодно огромное количество алюминия используется для производства фольги, применение которой весьма разнообразно. Это одноразовые формы для запекания, упаковка конфет, лекарств, различных косметических средств и многое другое.
Уран
В атоме урана 92 протона и 92 электрона, в том числе шесть валентных.
В обычных условиях уран — это твердый металл серебристого цвета.
Он достаточно ковкий (можно протянуть в тонкий лист) и пластичный (можно вытянуть в виде проволоки). Чистый уран является радиоактивным элементом и вступает в химические реакции с большинством неметаллов. Основное применение металлического урана и его соединений — горючее в ядерных реакторах и ядерное оружие.
В геологии уран применяется для определения возраста горных пород и минералов. Благодаря ему у ученых появилась возможность выяснить, каким образом протекали различные геологические процессы.
В началеXX в. некоторые соединения урана использовались как краски для живописи, а также в фотографии в качестве усилителя негативов.