Что называется чистыми металлами
Применение чистых металлов в промышленности крайне ограничено. Это объясняется тем, что чистые металлы не всегда экономически выгодны. Обладая высокой пластичностью, они имеют низкую прочность и твердость. Многие металлы имеют высокую электропроводность, но с повышением температуры электропроводность их падает. [1]
В случае применения чистых металлов также сцепление создается без всякой грунтовки за счет имеющейся обычно на поверхности металла окисной пленки, которая, с одной стороны, прочно сцеплена с металлом, а с другой, растворяется в нанесенном слое эмали. [2]
Современная техника не ограничивается применением чистых металлов и двойных сплавов. В большинстве случаев практически применяемые сплавы являются сплавами многих компонентов. Поэтому, естественно, возникает необходимость изучения тройных и более сложных систем. [4]
Современная техника все чаще требует применения чистых металлов и металлов в монокристаллической форме. Они обладают характерными и несколько лучшими механическими и другими свойствами. Из монокристаллического металла уже изготовлены, например, опытные образцы лопастей турбин. В Дрездене и Фрайберге ученые постоянно работают над дальнейшим развитием методов получения металлов высокой чистоты и определенной структуры. [5]
Техника в настоящее время не ограничивается применением чистых металлов и двойных сплавов. В большинстве случаев практически применяемые сплавы являются сплавами многих компонентов. Поэтому, естественно, возникает необходимость изучения тройных и более сложных систем. [6]
В настоящее время в результате легирования сплавов и применения более чистого металла свойства магниевых сплавов значительно повысились. Оказалось, что резкое понижение коррозионной стойкости магниевых сплавов вызывает железо и никель Магниевый сплав, в котором железа содержится менее 0 02 %, обладает в промышленной атмосфере такой же коррозионной стойкостью, как и малоуглеродистая сталь. [7]
Применение чистых металлов и кислот ( не загрязненных As) при всех операциях, где возможно их соприкосновение или действие водорода на металл. [8]
Иридий применяется для упрочнения платины. В литературе приводится мало примеров применения чистого металла , что объясняется тр д-ностью его обработки. Из иридия были изготовлены несколько небольших тиглей для проведения реакций при высоких температурах, а также мундштуки для выдавливания тугоплавкого стекла. [9]
Широко применяемые материалы представляют собой сплавы, которые содержат в сравнительно небольших количествах пленкообразующие элементы, такие, например, как хром. Тем не менее Гюртлер привел несколько случаев ( табл. 37) применения чистых металлов в промышленности в качестве материалов, стойких по отношению к кислотам; в каждом отдельном случае стойкость металла зависит или от слабой растворимости или от малой скорости растворения продуктов коррозии. [11]
В нек-рых марках свинцовых сплавов содержатся еще никель, мышьяк, кадмии, теллур, а также кальций, натрий, магний и нек-рые др. добавки. В случае применения чистых металлов наиболее тугоплавкие из них употребляются в виде лигатур. Процесс заливки должен обеспечивать прочное сцепление анти-фрикц. Поело ааливки подшипник растачивается до требуемых размеров. Толщина слоя составляет обычно 0 5 - 4 мм, а в крупных подшипниках-до 10 - 12 мм. Приработка осуществляется путем пластпч. [12]
Хорошей коррозионной стойкостью в воде обладает цирконий и его сплавы, которые к тому же имеют более высокую по сравнению с алюминием прочность при повышенных температурах. При изготовлении оборудования должен применяться цирконий, очищенный от примесей, особенно от азота. Коррозионная стойкость циркония в водяном паре заметно снижается при повышении давления. Практически применение чистого металла возможно до 300 - 350 С. Небольшие добавки ( около 1 %) железа, никеля, олова и хрома способствуют улучшению антикоррозионных свойств циркония. Аналогичный эффект достигается легированием циркония добавкой 2 % палладия или 2 % молибдена. Этот сплав обладает коррозионной стойкостью в воде при температуре до 350 С. [13]
Структура смешанных катализаторов была изучена для порошкообразного состояния с помощью рентгенограмм, активность их определена при гидрогенизации бензола в циклогексан. Найдено, что константа решетки и тип решетки смешанных кристаллов зависят от состава смеси и природы компонентов. В реакции гидрогенизации при применении чистых металлов или их смесей катализаторы с гранецентрированными решетками каталитически активны, в то время как катализаторы с объемно центрированными решетками каталитически неактивны. Предполагают также, что активность зависит от величины констант решетки. [14]
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Технически чистые металлы характеризуются низкими прочностными свойствами, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа называют черными, к ним относят стали и чугуны; на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющие малую плотность - легкими цветными; на основе меди, свинца, олова и др. - тяжелыми цветными; на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута и других металлов - легкоплавкими цветными; на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и других металлов - тугоплавкими цветными. [1]
Технически чистые металлы характеризуются низким пределом прочности, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа называют черными, к ним относят стали и чугуны; на основе алюминия и магния - легкими цветными; на основе меди, свинца, олова - тяжелыми цветными; на основе цветных тугоплавких металлов титана, молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и др. - тугоплавкими. [2]
Технически чистые металлы всегда загрязнены примесями, а сплавы содержат еще и легирующие добавки. [3]
Технически чистые металлы ( 99 9 % основного металла), как правило, характеризуются низкими прочностными свойствами, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа в зависимости от содержания в них углерода называют сталями или чугунами; на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющих малую плотность, - легкими цветными сплавами; на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута и других металлов - легкоплавкими цветными сплавами; на основе меди, свинца, олова и др. - тяжелыми цветными сплавами; на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и др. - тугоплавкими цветными сплавами. [4]
Технически чистые металлы , к которым относятся конструкционные материалы, всегда содержат в структуре примесные атомы внедрения и / или замещения ( рис. 2.1, г), являющиеся дефектами не только физической, но и химической природы. Примесные атомы замещения располагаются в узлах кристаллической решетки, замещая атомы основного металла. [5]
Технически чистые металлы всегда содержат примеси, которые попадают при выплавке их из руд. Иногда примеси добавляют искусственно для придания определенных свойств металлу. [7]
Технически чистые металлы всегда загрязнены примесями, а сплавы содержат еще и легирующие добавки. Поверхность технически чистых металлов структурно и термодинамически неоднородна, поэтому в реальных условиях происходит коррозия многокомпонентного металлического материала с неравновесным состоянием поверхности. [8]
Технически чистые металлы - условный термин, применяемый для характеристики металлов широкого, а не специального назначения. Строго говоря, они являются сплавами, содержащими основной компонент в количестве 98 - 99 999 % с некоторыми колебаниями в ту и другую стороны. [9]
Технически чистые металлы , к которым относятся конструкционные материалы, всегда содержат в структуре примесные атомы внедрения и / или замещения ( рис. 2.1, г), являющиеся дефектами не только физической, но и химической природы. Примесные атомы замещения располагаются в узлах кристаллической решетки, замещая атомы основного металла. [10]
Технически чистые металлы имеют ограниченное применение в промышленности. Большинство наиболее распространенных металлов в технике применяются в виде металлических сплавов, которые обладают более ценными механическими, технологическими и другими свойствами, чем чистые металлы. [11]
Технически чистые металлы характеризуются низким пределом прочности, поэтому в машиностроении применяют главным образом их сплавы. Сплавы на основе железа называют черными, к ним относят стали и чугуны; на основе алюминия и магния - легкими цветными; на основе меди, свинца, олова - тяжелыми цветными; на основе цветных тугоплавких металлов титана, молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и др. - тугоплавкими. [12]
Технически чистые металлы ( железо, медь, алюминий) имеют в химическом машиностроении ограниченное применение. В качестве конструкционных материалов применяют, главным образом, сплавы двух или нескольких металлов. [13]
Технически чистые металлы , которые по механическим свойствам могли бы оказаться пригодными для сопротивлений и реостатов, как правило, имеют невысокое удельное электрическое сопротивление ( порядка 1 6 - 10 - 6 - 9 8 - 10 - 6 ом см) при температурном коэффициенте сопротивления около 4 - 10 - 3 l / град. Такие металлы применяются в качестве элементов сопротивления в специальных установках: например, вольфрам ( р0 5 5 - 10 - 6 ом см) для работы в вакууме, никель ( ро 7 23 10 - б ом см) в качестве спиралей для печей и нагревателей. Но в сопротивлениях и реостатах допустимая температура нагрева нередко определяется другими факторами, например, нагревостойкостью изоляции или среды, с которой соприкасаются элементы сопротивления. В этих условиях допустимая температура нагрева может быть существенно ниже той, которая определяется собственно материалом сопротивления. [14]
Технически чистые металлы , к которым относятся конструкционные материалы, всегда содержат в структуре примесные атомы внедрения и / или замещения ( рис. 2.1, г), являющиеся дефектами не только физической, но и химической природы. Примесные атомы замещения располагаются в узлах кристаллической решетки, замещая атомы основного металла. [15]
Серебро
Металлы: Золотой самородок
Золото (Au): Чистое золото - жёлтый металл, мягкий, очень пластичный. Его можно проковать в листки толщиной до 8·10 -5 мм или протянуть в проволоку, 2 км которой весят 1 г. Чистое золото хорошо проводит тепло и электричество, весьма стойко к химическому воздействию. Чистое золото почти в 2,5 раза тяжелее железа (плотность чистого золота при 20°С- 19,32 г/см3, а чистого железа 7,82 г/см3). С неметаллами (кроме галогенов: фтор, хлор, бром, йод, астат) золото не реагирует.
С галогенами золото вступает в химическую реакцию. Также не рекомендуется носить золото в присутствии сероводорода, серы и аммиака (в хозяйстве - нашатырный спирт).
На воздухе чистое золото не изменяется, даже при сильном нагревании, легко растворяется в хлорной воде (не рекомендуется контакт с хлоркой) и в растворах цианидов щелочных металлов (например, ядовитом цианистом калии). На золото не действуют разбавленные и концентрированные кислоты серная, соляная, азотная. Но если на золото воздействовать соляной кислотой с добавлением хлористого железа (тёмно-коричневый раствор, используемый при травлении электронных плат) – то этот металл легко растворяется.
Чистое золото легко растворяется также в смеси, состоящей из 3 объёмов соляной и 1 объёма азотной кислоты (царская водка).
Если у Вас окислилось золото, то его можно восстановить. Восстановителями могут быть перекись водорода, двух хлористое олово, сернокислое железо, треххлористый титан, окись свинца, двуокись марганца. Для восстановления золота используют также различные органические вещества: муравьиную и щавелевую кислоты, гидрохинон, гидразин, метол, ацетилен и др.
Металлы: Платина Металлы: Осмий Платина
Платиновые металлы
Платина (Pt) — серебристый металл серовато-белого цвета, пластичный, довольно мягкий и ковкий.
Есть шесть платиновых металлов. Все платиновые металлы - тугоплавкие серебристо-серые простые вещества, различающиеся по твёрдости и температуре плавления: платина (tпл=1769°С) и палладий (tпл=1554°С) — мягкие и пластичные, осмий (tпл=3027 °С) и рутений (tпл=2334 °С)— хрупкие, родий (tпл=1963 °С) и иридий (tпл = 2447 °С) — твёрдые и прочные.
Применение платиновых металлов основано главным образом на их химической инертности, а также на высокой каталитической активности. Посуда из металлической платины необходима при работе с сильно коррозионными веществами, например расплавами фторидов. Сетка из платино-родиевого сплава служит катализатором в производстве азотной кислоты на стадии окисления аммиака.
Интересное свойство одного из платиновых металлов, палладия, — способность обратимо поглощать водород: при 80 °С и атмосферном давлении 1 объём металла поглощает до 900 объёмов водорода. Водород находится в металле в атомарном виде и обладает высокой химической активностью.
Химия платиновых металлов очень сложна. Не последнюю роль в этом играет «избирательная благородность» металлов. Например, на металлический осмий не действует даже царская водка, растворяющая золото!
Металлы : серебро Серебро в слитках
Металл серебро
Металл серебро (Ag) — серебристый металл блестящий, белого цвета (tпл=962 °С), ковкий и пластичный, легко поддающийся обработке. Серебро занимает лидирующее место среди металлов - проводников тепла и электричества.
Хотя серебро с кислородом непосредственно не реагирует, оно может растворять в себе немало этого газа. Растворимость кислорода в твёрдом кристаллическом серебре максимальна при температуре 450 °С, когда 1 объём металла способен поглотить 5 объёмов кислорода. Значительно больше кислорода (до 20 объёмов на 1 объём серебра) растворяется в жидком серебре. Этот процесс сопровождается красивым (и опасным) явлением, которое известно с древних времён, — разбрызгиванием серебра. Происходит оно вот почему. Когда жидкое серебро затвердевает (при температуре 962 °С), сначала, как правило, застывает верхний слой металла. На поверхности образуется корка, под которой ещё находится жидкое серебро. Если расплавленный металл серебро поглотил много кислорода, то затвердевание сопровождается обильным высвобождением газа. Под давлением выделяющегося кислорода корка разрывается, и происходит взрывное разбрызгивание металла, словно серебро плюётся.
Серебро с патиной
Серебренная чернь. Патина
Серебро можно покрыть чернью. Процесс чернения заключается в нанесении плёнки сульфида серебра на поверхность серебряного изделия, по которой острой иглой процарапан (гравирован) рисунок. Сера застревает в бороздках, нанесённых гравировальной иглой. При нагревании изделия сера сплавляется с серебром, окрашивая бороздки в чёрный цвет. Серебро не окисляется кислородом, однако, покрывается чёрным слоем сульфида серебра: 4Ag+2H2S+О2=2Ag2S+2Н2О. Затем поверхность предмета аккуратно полируют до достижения металлического блеска.
Поверхность серебра можно не только почернить, но и окрасить в другие цвета. Зеленовато-серый цвет приобретают серебряные предметы, выдержанные в течение нескольких минут в кипящем растворе, который готовят, растворяя 10 г иодида калия в 10 мл воды с последующим добавлением 30 мл концентрированной соляной кислоты. Металл серебро покрывается тончайшей плёнкой йодида серебра, которая и придаёт изделию зеленовато-серый оттенок. Плёнка разлагается на свету с образованием мельчайших частичек серебра, также окрашивающих поверхность.
Особый интерес представляет патинирование поверхности изделий из меди и бронзы. Патиной называют тонкую плёнку, которая не только предохраняет металл от коррозии, но и окрашивает в определённый цвет. Для нанесения патины необходимо тщательно очистить поверхность от жировых загрязнений, пыли и продуктов коррозии. Оксидные плёнки снимают, обрабатывая изделие растворами кислот. Затем его надо обязательно промыть под струёй воды. Легче всего провести патинирование, погрузив предмет в специально приготовленный раствор. Для получения золотисто-коричневого оттенка в литре воды растворяют 20 г медного купороса (CuSO4•5Н2О) и 5 г перманганата калия КMnO4, выдерживают предмет 4—5 минут, а затем вынимают и полируют поверхность сухой ветошью. При использовании того же раствора, но нагретого до температуры кипения, удаётся получить патину тёмно-коричневого цвета. Патину серо-чёрного или тёмно-коричневого цвета можно создать, пользуясь раствором серной печени. Матово-зелёная патина образуется при погружении медных или бронзовых изделий в раствор 20 г карбоната аммония (NH4)2CO3 и 2 г хлорида аммония NH4Cl в 100 мл воды. По химическому составу такая патина близка малахиту — основному карбонату меди (CuOH)2CO3.
Бактерицидное действие ничтожно малых концентраций ионов серебра (Ag+) объясняется тем, что они вмешиваются в жизнедеятельность микробов, мешая работе биологических катализаторов — ферментов. Соединяясь с цистеином — аминокислотой, входящей в состав фермента, ионы серебра нарушают его нормальную работу. Замечено, что болезнетворные бактерии в воде погибают уже при содержании в ней серебра 10-9 г/л — такая концентрация ионов Ag+ создаётся при внесении в воду серебряных предметов. Недаром наши предки предпочитали есть из серебряной посуды! Вода, настоянная на серебре, хранится сколь угодно долго.
Тот, кто вынужден в течение многих лет иметь дело с серебром и его солями, рискует заболеть аргирией: поступающее в организм серебро медленно отлагается в соединительной ткани, на стенках капилляров почек, костного мозга, селезёнки и т. д. Накапливаясь в коже и слизистых оболочках, оно придаёт им серо-зелёную или голубоватую окраску, наиболее ярко выраженную на открытых участках тела, подвергающихся действию света. Развивается аргирия достаточно медленно: сильное потемнение кожи наблюдается лишь спустя десятки лет. Вернуть ей прежний цвет уже не удаётся. При аргирии человек может не испытывать никаких болезненных ощущений или расстройств (если, конечно, не поражены роговица и хрусталик глаза), а поэтому её лишь условно называют болезнью. Есть тут даже один плюс — аргирия исключает инфекционные заболевания: человек настолько «пропитан» серебром, что оно убивает все болезнетворные бактерии, попадающие в организм.
Получение сверхчистых металлов
Известно, что все металлы без исключения содержат примеси различных химических элементов. К примесям могут относиться сера (S), фосфор (P), кремний (Si), углерод (C), а также многие металлы, например, молибден (Mo), ванадий (V), хром (Cr), железо (Fe), алюминий (Al) и т.д. Примеси металлов в значительной степени способны менять их физико-механические свойства, в некоторых случаях ухудшая, а в некоторых случаях улучшая эксплуатационные свойства. Не существует металлов, в которых полностью отсутствуют примеси, то есть даже самый сверхчистый металл содержит примеси, но в сверхчистом металле таких примесей в 100 и более раз меньше. Процентное содержание примесей может составлять всего 0,0001%. Сверхчистые металлы можно получать различными методами. Например, тонкая очистка металлов достигается перегонкой и переплавкой этих металлов в вакууме, диссоциацией летучих соединений и зонной плавкой. Этот метод основан на различной летучести металлов. При определённой температуре отделяют примеси от менее летучего металла или, наоборот, отгоняют более летучий металл от менее летучих примесей.
Получение сверхчистых металлов при термической диссоциации летучих соединений основано на способности некоторых соединений металлов разлагаться при высокой температуре. Например, титан (Ti) , цирконий (Zr), образуют с йодом при сравнительно низкой температуре летучие соединения - йодиды, которые легко отделяются от примесей. При более высокой температуре пары йодидов разлагаются на чистый металл и йод (этот метод ещё называют транспортная реакция).
Метод зонной плавки основан на различной растворимости примесей в твёрдом и расплавленном металле. Процесс основан на том, что через высокотемпературную зону очень медленно передвигается стержень из очищаемого металла. При этом он плавится. По мере передвижения узкая жидкая зона, которая образуется в нём, перемещается в противоположном направлении.В этой зоне расплавленного металла собираются примеси, которые постепенно перемещаются в конец стержня (конец стержня входит в зону последним).Такая операция повторяется многократно. Конец стержня, содержащий примеси, механически отделяется от более чистого металла.
Сверхчистые металлы отличаются по своим свойствам от обыкновенных. Если это сверхчистый хром, то он имеет более высокую пластичность. Увеличивается электрическая проводимость и теплопроводность.
Перейти на английский
Gold. Silver. Platinum. Ultrapure metals
Читайте также: