Металды адамдар ерте заманнан қолданып келеді. Табиғаттағы ең қолжетімді және жұмысқа жарамды металл – мыс. Тұрмыстық ыдыс түріндегі мыс бұйымдарын археологтар көне қоныстарды қазу кезінде тауып алады. Техникалық прогресс өскен сайын адам әртүрлі металдардан құйма жасауды үйренді, бұл оған тұрмыстық заттар мен қару-жарақ жасауда пайдалы болды. Және ең көп күшті металлӘлемде.
Титан
Бұл ерекше әдемі күміс ақ металды 18 ғасырдың аяғында екі ғалым – ағылшын В.Грегорий мен неміс М.Клапрот бір мезгілде дерлік ашты. Бір нұсқаға сәйкес, титан өз атауын ежелгі грек мифтерінің кейіпкерлерінің, құдіретті титандардың құрметіне алды, екіншісінде - герман мифологиясындағы пері ханшайымы Титаниядан - жеңілдігі үшін. Алайда, ол кезде олар оны пайдалануды таба алмады.
Содан кейін 1925 жылы Голландия физиктері таза титанды бөліп алып, оның көптеген артықшылықтарын анықтады. Бұл өндірістің жоғары көрсеткіштері, меншікті беріктік пен коррозияға төзімділік, жоғары температурада өте жоғары беріктік. Ол сондай-ақ коррозияға қарсы жоғары төзімділікке ие. Бұл фантастикалық фигуралар инженерлер мен дизайнерлерді бірден қызықтырды.
1940 жылы ғалым Крол магний-термиялық әдіс арқылы таза титан алды, содан бері бұл әдіс негізгі болып табылады. Жердегі ең берік металл әлемнің көптеген жерлерінде өндіріледі - Ресейде, Украинада, Қытайда, Оңтүстік Африкада және т.б.
Титан механикалық параметрлері бойынша темірден екі есе, алюминийден алты есе берік. Титан қорытпалары болып табылады осы сәтәлемдегі ең берік, сондықтан әскери (сүңгуір қайықтар, зымырандар дизайны), кеме жасау және авиация өнеркәсібінде (дыбыстан жылдам ұшақтарда) қолдануды тапты.
Бұл метал да керемет икемді, сондықтан одан кез келген пішінді жасауға болады - парақтар, құбырлар, сым, таспа. Титан медициналық протездерді жасау үшін кеңінен қолданылады (сонымен бірге ол адам ағзасының тіндерімен биологиялық тұрғыдан өте жақсы үйлесімді), зергерлік бұйымдар, спорттық жабдықтар және т.б.
Ол коррозияға қарсы қасиеттеріне байланысты химиялық өндірісте де қолданылады, бұл металл агрессивті ортада коррозияға ұшырамайды. Сонымен, сынақ мақсатында теңіз суына титан пластинасы қойылды және 10 жылда ол тіпті тот баспады!
Жоғары электр кедергісі мен магниттелмейтін қасиеттеріне байланысты ол радиоэлектроникада, мысалы, құрылымдық бөліктерде кеңінен қолданылады. Ұялы телефондар. Стоматология саласында титанды пайдалану өте перспективалы, оның адам сүйек тінімен біріктіру қабілеті әсіресе маңызды, бұл протездеу кезінде күш пен беріктік береді. Ол медициналық аспаптар жасауда кеңінен қолданылады.
Уран
Уранның табиғи тотықтырғыш қасиеті ерте заманнан (б.з.б. 1 ғ.) қыш ыдыстарда сары глазурь жасауда қолданылған. Әлемдік тәжірибеде ең белгілі берік металдардың бірі, радиоактивтілігі әлсіз және оны өндіруде қолданылады. ядролық отын. 20 ғасыр тіпті «Уран ғасыры» деп аталды. Бұл металдың парамагниттік қасиеттері бар.
Уран темірден 2,5 есе ауыр, көптеген химиялық қосылыстар түзеді, оның қалайы, қорғасын, алюминий, сынап, темір сияқты элементтері бар қорытпалары өндірісте қолданылады.
Вольфрам
Бұл әлемдегі ең берік металл ғана емес, сонымен қатар өте сирек, тіпті еш жерде өндірілмейді, бірақ 1781 жылы Швецияда химиялық жолмен алынған. Әлемдегі температураға ең төзімді металл. Оның жоғары отқа төзімділігіне байланысты ол соғуға жақсы бейімделеді, ал ол жұқа жіпке тартылады.
Оның ең танымал қолданылуы - электр шамдарындағы вольфрам жіпі ретінде. Ол арнайы құралдарды (кескіш, кескіш, хирургиялық) өндіру үшін және зергерлік бұйымдар өндірісінде кеңінен қолданылады. Радиоактивті сәулелерді өткізбейтін қасиетіне байланысты ол ядролық қалдықтарды сақтауға арналған контейнерлер жасау үшін қолданылады. Ресейдегі вольфрам кен орындары Алтайда, Чукоткада және Солтүстік Кавказда орналасқан.
Рений
Ол 1925 жылы табылған Германияда (Рейн өзені) өз атауын алды, металдың өзі ақ түсті. Ол таза күйінде де (Курил аралдары), молибден мен мыс шикізатын алуда да, бірақ өте аз мөлшерде өндіріледі.
Жердегі ең берік металл өте қатты және тығыз, ол тамаша балқиды. Беріктілігі жоғары және температураның өзгеруіне байланысты емес, кемшілігі - жоғары құны, адам үшін улы. Электроника және авиация өнеркәсібінде қолданылады.
Осмий
Ең ауыр элемент, мысалы, бір килограмм осмий қолға оңай түсетін допқа ұқсайды. Ол алтыннан бірнеше есе жоғары бағамен платина металдар тобына жатады. Ағылшын ғалымы С.Теннант 1803 жылы жүргізген химиялық реакция кезіндегі жағымсыз иіске байланысты атау алды.
Сыртқы жағынан, ол өте әдемі көрінеді: көк және көк реңктері бар жылтыр күміс кристалдар. Ол әдетте өнеркәсіпте басқа металдарға қоспа ретінде қолданылады (беріктілігі жоғары металл-керамикалық кескіштер, медициналық пышақтардың жүздері). Оның магниттік емес және берік қасиеттері жоғары дәлдіктегі аспаптарды жасауда қолданылады.
Бериллий
Оны 19 ғасырдың аяғында химик Пол Лебо алған. Алғашында бұл металды кәмпит дәміне байланысты «тәтті» деп атаған. Содан кейін оның басқа да тартымды және өзіндік қасиеттері бар екені белгілі болды, мысалы, сирек ерекшеліктермен (галоген) басқа элементтермен ешқандай химиялық реакцияларға түскісі келмейді.
Дүние жүзіндегі ең берік металл бір мезгілде қатты, сынғыш және жеңіл, сонымен қатар өте улы. Оның ерекше беріктігі (мысалы, диаметрі 1 мм сым адамның салмағына төтеп бере алады) лазерлік және ғарыштық техникада, ядролық энергетикада қолданылады.
Жаңа ашылымдар
Біз өте күшті металдар туралы айта аламыз, бірақ техникалық прогресс алға жылжуда. Жақында Калифорния ғалымдары титаннан күштілігі жағынан жоғары «сұйық металдың» («сұйық» сөзінен шыққан) пайда болғанын әлемге жариялады. Сонымен қатар, ол өте жеңіл, икемді және жоғары берік болып шықты. Сондықтан ғалымдар жаңа металды қолданудың жолдарын жасап, дамытуы керек және болашақта, мүмкін, тағы да көптеген жаңалықтар ашуы керек.
Біз мұны бала кезімізден жақсы білеміз төзімді металл- бұл болат. Темірдің бәрі онымен байланысты.
Темір адам, темір ханым, болат кейіпкер. Бұл тіркестерді айта отырып, біз керемет күшті, күшті, қаттылықты айтамыз.
Ұзақ уақыт бойы болат өндіріс пен қару-жарақтың негізгі материалы болды. Бірақ болат металл емес. Дәлірек айтсақ, бұл мүлдем таза металл емес. Бұл көміртегіге қатысты, оның құрамында басқа металл қоспалары да бар. Қоспаларды қолдану арқылы, яғни. оның қасиеттерін өзгерту. Осыдан кейін ол өңделеді. Болат балқыту – тұтас ғылым.
Ең берік металды болатқа сәйкес қорытпаларды енгізу арқылы алады. Ол сондай-ақ ыстыққа төзімділік беретін хром, болатты қатты және серпімді ететін никель және т.б.
Кейбір позицияларда болат алюминийді ығыстыра бастады. Уақыт өтті, жылдамдық артты. Алюминий де шыдамады. Мен титанға жүгінуім керек болды.
Иә, титан - ең берік металл. Болатқа жоғары беріктік сипаттамаларын беру үшін оған титан қосылды.
Ол XVIII ғасырда ашылды. Оның нәзіктігіне байланысты оны пайдалану мүмкін болмады. Уақыт өте келе, таза титанды алған инженерлер мен конструкторлар оның жоғары меншікті беріктігіне, төмен тығыздығына, коррозияға төзімділігіне және жоғары температураға қызығушылық танытты. Оның физикалық күші темірдің беріктігінен бірнеше есе асып түседі.
Инженерлер титанды болатқа қоса бастады. Нәтижесі өте жоғары температура жағдайында қолдануды тапқан ең берік металл болды. Ол кезде оларға басқа ешбір қорытпа төтеп бере алмады.
Егер сіз елестеткеннен үш есе жылдам ұшатын ұшақты елестетсеңіз, қаптама металы қалай қызады. Мұндай жағдайларда ұшақ жабынының қаңылтыр металы +3000С дейін қызады.
Бүгінгі таңда титан өндірістің барлық салаларында шексіз қолданылады. Бұл медицина, ұшақ жасау, кеме жасау.
Барлық айқындықпен біз жақын арада титанның қозғалуы керек деп айта аламыз.
АҚШ ғалымдары Остиндегі Техас университетінің зертханаларында жер бетіндегі ең жұқа және ең берік материалды тапты. Олар оны графен деп атады.
Қалыңдығы бір атомның қалыңдығына тең пластинаны елестетіңіз. Бірақ мұндай пластина гауһарға қарағанда күшті және электр тогын кремний компьютерлік чиптерінен жүз есе жақсы өткізеді.
Графен - таңғажайып қасиеттері бар материал. Жақында ол зертханалардан шығып, ғаламдағы ең берік материалдардың қатарында өз орнын алады.
Тіпті футбол алаңын жабу үшін бірнеше грамм графен жеткілікті болатынын елестету мүмкін емес. Міне, металл. Мұндай материалдан жасалған құбырларды көтеру және тасымалдау механизмдерін пайдаланбай қолмен салуға болады.
Графен, алмаз сияқты, ең таза көміртек. Оның икемділігі таңқаларлық. Мұндай материал оңай бүгіледі, тамаша бүктеледі және тамаша оралады.
Сенсорлық экран өндірушілері бұған қарай бастады, күн панельдері, ұялы телефондаржәне, сайып келгенде, өте жылдам компьютерлік чиптер.
Оқу уақыты: 5 минут.
Металдар адамзаттың саналы ғұмырында дерлік бірге жүреді. Ол, әрине, мыстан басталды, өйткені ол ең иілгіш материал және табиғатта бар.
Эволюция адамдарға айтарлықтай дамуға көмектесті техникалық терминдержәне уақыт өте келе олар күшті және күшті болатын қорытпаларды ойлап таба бастады. Біздің уақытымызда эксперименттер жалғасуда және жыл сайын жаңа күшті қорытпалар пайда болады. Олардың ең жақсысын қарастырайық.
Титан
Титан - көптеген салаларда кеңінен қолданылатын жоғары берік материал. Қолданудың ең кең таралған саласы - авиация. Төмен салмақ пен жоғары беріктіктің сәтті үйлесімі кінәлі. Сондай-ақ титанның қасиеттері жоғары меншікті беріктігі, физикалық әсерлерге, температураға және коррозияға төзімділігі болып табылады.
Уран
Ең берік элементтердің бірі. AT табиғи жағдайларбұл әлсіз радиоактивті металл. Ол бос күйінде болуы мүмкін, өте ауыр және парамагниттік қасиеттеріне байланысты дүние жүзінде кең таралған. Уран икемді, жоғары соғу икемділігі және салыстырмалы икемділігі бар.
Вольфрам
Бүгінгі таңда ең отқа төзімді металл. Күміс-сұр түсті өтпелі элемент деп аталады. Вольфрамның қасиеттері оны химиялық әсерге төзімді және иілгіш етеді. Қолданудың ең танымал саласы қыздыру шамдарында қолданылады.
Рений
Күміс ақ металл. Табиғатта оны таза түрінде табуға болады, бірақ молибден шикізаты да бар, ол да кездеседі. Ренийдің айырықша белгісі - отқа төзімділік. Ол қымбат металдарға жатады, сондықтан оның құны да ауқымды емес. Қолданудың негізгі саласы - электроника.
Осмий
Осмий - аздаған көк реңктері бар күміс-ақ металл. Ол платина тобына жатады және отқа төзімділік, қаттылық және сынғыштық сияқты қасиеттері бойынша иридиймен ерекше үлкен ұқсастыққа ие.
Бериллий
Бұл металл ашық сұр реңкті және жоғары уыттылығы бар элемент болып табылады. Осындай ерекше қасиеттерге ие бола отырып, материал ядролық энергетика және лазерлік технология саласында кең қолданыс тапты. Бериллийдің жоғары беріктігі оны легирленген қорытпаларды өндіруде қолдануға мүмкіндік береді.
Chromium
Көкшіл-ақ реңк хромды тізімнен ерекше етеді. Ол сілтілер мен қышқылдарға төзімді. Табиғатта оны таза түрінде табуға болады. Хром көбінесе медицина мен химиялық жабдықтар саласында қолданылатын әртүрлі қорытпаларды жасау үшін қолданылады.
Феррохром – хром мен темірдің қорытпасы. Ол металл кесетін аспаптарды жасауда қолданылады.
Тантал
Бұл қаттылығы мен тығыздығы жоғары күміс метал. Металлдағы қорғасын реңктері бетінде оксидті қабықшаның пайда болуына байланысты пайда болады. Металл жақсы өңделген.
Бүгінгі таңда тантал ядролық реакторлардың құрылысында және металлургиялық өндірісте сәтті қолданылып келеді.
Рутений
Платина тобына жататын күміс түсті металл. Оның ерекше құрамы бар: оған тірі ағзалардың бұлшықет тіндері кіреді. Тағы бір ерекше факт - рутений көптеген химиялық реакциялар үшін катализатор ретінде пайдаланылады.
Иридий
Біздің рейтингімізде бұл металл бірінші қатарда. Оның күміс ақ түсі бар. Иридий де платина тобына жатады және жоғарыда аталған металдардың ең қатты қаттылығына ие. Қазіргі әлемде ол өте жиі қолданылады. Негізінен ол басқа металдарға олардың қышқылдық орталарға төзімділігін арттыру үшін қосылады. Металлдың өзі өте қымбат, өйткені ол табиғатта өте нашар таралған.
Сондай-ақ оқыңыз:
көптеген ғашықтар қызықты фактілерМаған қызық, қай металл ең қиын? Ал бұл сұраққа алдын ала жауап беру оңай болмайды. Әрине, кез келген химия мұғалімі ойланбастан оңай дұрыс айта алады. Бірақ мектепте химияны соңғы рет оқыған қарапайым азаматтардың арасында дұрыс және жылдам жауап бере алмайтындар көп. Себебі, әркім бала кезінен сымнан түрлі ойыншықтар жасауға дағдыланған және мыс пен алюминий жұмсақ әрі оңай иілуге болатынын жақсы есте сақтаған, ал болаттан, керісінше, қалаған пішінді беру оңай емес. Адам аталған үш металмен жиі айналысады, сондықтан ол қалған үміткерлерді де қарастырмайды. Бірақ болат әлемдегі ең қатты металл емес. Әділдік үшін, бұл химиялық мағынада мүлдем металл емес, темірдің көміртегімен қосылысы екенін атап өткен жөн.
Титан дегеніміз не?
Ең қатты металл - титан. Таза титан алғаш рет 1925 жылы алынды. Бұл жаңалық ғылыми ортада шу шығарды. Өнеркәсіпшілер жаңа материалға бірден назар аударып, оны пайдаланудың артықшылықтарын жоғары бағалады. Ресми нұсқаға сәйкес, жердегі ең қатты металл өз атауын ежелгі грек мифологиясы бойынша әлемнің негізін қалаушы жойылмайтын титандардың құрметіне алды.
Ғалымдардың айтуынша, титанның жалпы әлемдік қоры бүгінде шамамен 730 миллион тоннаны құрайды. Қазба шикізатын өндірудің қазіргі қарқыны бойынша ол тағы 150 жылға жетеді. Титан барлық белгілі металдар арасында табиғи қоры бойынша 10-шы орында. Әлемдегі ең ірі титан өндіруші ресейлік компания VSMPO-Avisma, ол әлемдік қажеттіліктердің 35% дейін қанағаттандырады. Кәсіпорын кен өндіруден бастап әртүрлі өнімдерді шығаруға дейінгі өңдеудің толық циклімен айналысады. Ол шамамен 90% алады Ресей нарығытитан өндіруге арналған. Шамамен 70% дайын өнімдерэкспортқа шығады.
Титан - жеңіл металлбалқу температурасы 1670 градус Цельсий күміс түсті. Ол тек қыздырғанда ғана жоғары химиялық белсенділік көрсетеді, қалыпты жағдайда ол көптеген химиялық элементтермен және қосылыстармен әрекеттеспейді. Ол табиғатта таза күйінде кездеспейді. Ол рутил (титан диоксиді) және ильменит (титан диоксиді мен темір оксидінен тұратын күрделі зат) кендері түрінде кең таралған. Таза титан кенді хлормен агломерациялау, содан кейін алынған тетрахлоридтен неғұрлым белсенді металды (көбінесе магний) ығыстыру арқылы алынады.
Титанның өнеркәсіптік қолданылуы
Ең қатты металдың көптеген салаларда қолдану аясы өте кең. Аморфты реттелген атомдар титанға ең жоғары созылу және бұралу беріктігін, жақсы соққыға төзімділігін және жоғары магниттік қасиеттерін береді. Металл әуе көлігінің корпустары мен зымырандарын жасау үшін қолданылады. Ол үлкен биіктікте машиналар бастан кешіретін орасан зор жүктемелерді жақсы жеңеді. Титан суасты қайықтарының корпустарын жасауда да қолданылады, өйткені ол үлкен тереңдікте жоғары қысымға төтеп бере алады.
Медицина өнеркәсібінде металл протездер мен тіс имплантаттарын, сондай-ақ хирургиялық құралдарды жасауда қолданылады. Легірлеуші элемент ретінде элемент кейбір болат маркаларына қосылады, бұл оларға беріктік пен коррозияға төзімділікті арттырады. Титан құюға өте қолайлы, өйткені ол мінсіз тегіс беттерді алуға мүмкіндік береді. Ол да жасалған зергерлік бұйымдаржәне сәндік бұйымдар. Титан қосылыстары да белсенді қолданылады. Бояулар, ақ диоксидтен жасалған, олар қағаз және пластиктің құрамына қосылады.
Күрделі органикалық титан тұздары лак-бояу өндірісінде қатайтатын катализатор ретінде қолданылады. Титан карбиді басқа металдарды өңдеуге және бұрғылауға арналған әртүрлі аспаптар мен қондырмаларды жасау үшін қолданылады. Дәл инженерияда титан алюминиді қауіпсіздіктің жоғары шегі бар тозуға төзімді элементтерді өндіру үшін қолданылады.
Көпшілігі қатты қорытпаметалды американдық ғалымдар 2011 жылы алған. Ол палладий, кремний, фосфор, германий және күмістен тұрады. жаңа материал«металл шыны» деп аталады. Ол шынының қаттылығы мен металдың пластикасын біріктірді. Соңғысы стандартты шыныдағыдай жарықтардың таралуына жол бермейді. Әрине, материал кең өндіріске енгізілмеді, өйткені оның құрамдас бөліктері, әсіресе палладий, сирек металдар және өте қымбат.
Қазіргі уақытта ғалымдардың күш-жігері алынған қасиеттерді сақтайтын, бірақ өнімнің өзіндік құнын айтарлықтай төмендететін балама компоненттерді табуға бағытталған. Дегенмен, алынған қорытпадан аэроғарыш өнеркәсібіне арналған жеке бөлшектер қазірдің өзінде шығарылады. Егер құрылымға балама элементтерді енгізу мүмкін болса және материал кеңінен таралса, онда ол болашақта ең сұранысқа ие қорытпалардың біріне айналуы әбден мүмкін.
Периодтық жүйе элементтерінің көпшілігі металдарға жатады. Олар физикалық және химиялық сипаттамалары бойынша ерекшеленеді, бірақ ортақ қасиеттері бар: жоғары электр және жылу өткізгіштік, пластикалық, оң температура. Қалыпты жағдайда металдардың көпшілігі қатты күйде болады, бұл ережеден бір ғана ерекшелік бар - сынап. Хром ең қатты металл болып саналады.
1766 жылы Екатеринбург маңындағы шахталардың бірінде қаныққан қызыл түсті бұрын белгісіз минерал табылды. Оған «Сібір қызыл қорғасыны» деген ат берілді. Оның қазіргі атауы «крокоит», оның PbCrO4. Жаңа минерал ғалымдардың назарын аударды. 1797 жылы француз химигі Вокелен онымен тәжірибе жүргізе отырып, кейінірек хром деп аталатын жаңа металды бөліп алды.
Хром қосылыстары түрлі түсті ашық түсті болады. Бұл үшін ол өз атын алды, өйткені грек тілінде «хром» «бояу» дегенді білдіреді.
Таза түрінде ол көкшіл-күміс түсті металл. Ол легирленген (тот баспайтын) болаттардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады, оларға коррозияға төзімділік пен қаттылық береді. Хром электроплантацияда, әдемі және тозуға төзімді қорғаныс жабындарын жағу үшін, сондай-ақ теріні өңдеуде кеңінен қолданылады. Негізгі қорытпалардан ракета бөлшектерін, ыстыққа төзімді саптамаларды және т.б. Көптеген дереккөздерде хром бар металдардың ішіндегі ең қаттысы екені айтылады. Хромның қаттылығы (тәжірибелік жағдайға байланысты) Бринелл шкаласы бойынша 700-800 бірлікке жетеді.
Хром жер бетіндегі ең қатты металл болып саналғанымен, қаттылығы жағынан вольфрам мен ураннан сәл ғана төмен.
Хромды өнеркәсіпте қалай алады
Хром көптеген минералдардың бөлігі болып табылады. Хром кендерінің ең бай кен орындары Оңтүстік Африкада (ОАР Республикасы) орналасқан. Қазақстанда, Ресейде, Зимбабведе, Түркияда және кейбір басқа елдерде хром кендері көп. Хром темір рудасы Fe (CrO2) 2 ең көп таралған. Бұл минералдан хромды электр пештерінде кокс қабатының үстінде күйдіру арқылы алады. Реакция жалғасады келесі формула: Fe (CrO2) 2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.
Хром темір рудасынан ең қатты металды басқа жолмен алуға болады. Ол үшін минералды алдымен сода күлімен біріктіреді, нәтижесінде натрий хроматы Na2CrO4 түзіледі. Содан кейін ерітіндіні қышқылдандырғаннан кейін хром бихроматқа (Na2Cr2O7) айналады. Натрий бихроматынан көмірмен күйдіру арқылы негізгі хром оксиді Cr2O3 алынады. Үстінде соңғы кезең, жоғары температурада осы оксид алюминиймен әрекеттескенде таза хром түзіледі.