Металдар ежелгі заманнан бері адамдар қолданатын ең көп таралған материал (пластик пен шынымен бірге). Сол кездің өзінде-ақ металдардың қасиеті адамға белгілі болды, ол олардың барлық қасиеттерін әдемі өнер туындыларын, ыдыс-аяқтарды, тұрмыстық заттарды, құрылымдарды жасау үшін тиімді пайдаланды.
Бұл заттарды қарастырған кездегі басты белгілердің бірі олардың қаттылығы мен отқа төзімділігі болып табылады. Дәл осы қасиеттер белгілі бір металды пайдалану аймағын анықтауға мүмкіндік береді. Сондықтан біз барлық физикалық қасиеттерді қарастырамыз және балқымашылық мәселелеріне ерекше назар аударамыз.
Металдардың физикалық қасиеттері
Металдардың физикалық қасиеттері бойынша сипаттамасын төрт негізгі тармақпен көрсетуге болады.
- Металл жылтырлығы - мыс пен алтынды қоспағанда, барлығының бірдей күміс-ақ әдемі жылтырлығы бар. Олардың сәйкесінше қызыл және сары реңктері бар. Кальций - күміс көк.
- Агрегатты күй - қалыпты жағдайда сұйық күйдегі сынаптан басқа барлық қатты заттар.
- Электр және жылу өткізгіштік - барлығына тәнметалдар, бірақ әртүрлі дәрежеде көрсетілген.
- Соғылғыштық пен иілгіштік те барлық металдарға тән параметр болып табылады, ол белгілі бір өкілге байланысты өзгеруі мүмкін.
- Балу және қайнау температурасы - қай металдың отқа төзімді, қайсысы балқитынын анықтайды. Бұл параметр барлық элементтер үшін әртүрлі.
Барлық физикалық қасиеттер металл кристалдық тордың ерекше құрылымымен түсіндіріледі. Оның кеңістіктегі орналасуы, пішіні және күші.
Балқитын және балқитын металдар
Бұл параметр қарастырылып отырған заттардың қолдану салаларына қатысты өте маңызды. Отқа төзімді металдар мен қорытпалар машина жасау мен кеме жасаудың, көптеген маңызды бұйымдарды балқыту мен құюдың, жоғары сапалы жұмыс құралдарын алудың негізі болып табылады. Сондықтан балқу және қайнау температураларын білу маңызды.
Металдарды беріктігі бойынша сипаттай отырып, оларды қатты және сынғыш деп бөлуге болады. Егер отқа төзімділік туралы айтатын болсақ, онда екі негізгі топ бар:
- Еріткіш - бұл 1000 оС төмен температурада агрегация күйін өзгертуге қабілетті. Мысалдар: қалайы, қорғасын, сынап, натрий, цезий, марганец, мырыш, алюминий және т.б.
- Балқу температурасы көрсетілген мәннен жоғары болатын отқа төзімділер. Олардың саны онша көп емес, тіпті азырақ тәжірибеде қолданылады.
Бақу температурасы 1000-тан жоғары металдар кестесі оС төменде көрсетілген. Дәлең отқа төзімді өкілдер онда орналасқан.
| Металл атауы | Балу температурасы, oC | Қайнау температурасы, oC |
| Алтын, Au | 1064.18 | 2856 |
| Берилий, Бол | 1287 | 2471 |
| Кобальт, Ко | 1495 | 2927 |
| Chrome, Cr | 1907 | 2671 |
| Мыс, Cu | 1084, 62 | 2562 |
| Темір, Фе | 1538 | 2861 |
| Гафний, Hf | 2233 | 4603 |
| Иридий, Ир | 2446 | 4428 |
| Марганец, Mn | 1246 | 2061 |
| Молибден, Мо | 2623 | 4639 |
| Ниобий, Nb | 2477 | 4744 |
| Никель, Ни | 1455 | 2913 |
| Палладий, Pd | 1554, 9 | 2963 |
| Платина, Pt | 1768.4 | 3825 |
| Рениум, Re | 3186 | 5596 |
| Родий, Rh | 1964 | 3695 |
| Рутений, Ru | 2334 | 4150 |
| Тантал, Та | 3017 | 5458 |
| Технетий, Tc | 2157 | 4265 |
| Торий, Th | 1750 | 4788 |
| Титан, Ti | 1668 | 3287 |
| Ванадий, V | 1910 | 3407 |
| Вольфрам, В | 3422 | 5555 |
| Цирконий, Zr | 1855 | 4409 |
Бұл металдар кестесі балқу температурасы 1000 oC жоғары болатын барлық өкілдерді қамтиды. Дегенмен, іс жүзінде олардың көпшілігі әртүрлі себептермен қолданылмайды. Мысалы, экономикалық тиімділікке байланысты немесе радиоактивтілікке, тым жоғары сынғыштыққа, коррозиялық шабуылға бейімділікке байланысты.
Кестедегі деректерден де дүниедегі ең отқа төзімді металл вольфрам екені анық. Алтын ең төменгі құндылыққа ие. Металлдармен жұмыс істегенде жұмсақтық маңызды. Сондықтан жоғарыда аталғандардың көпшілігі техникалық мақсатта пайдаланылмайды.
Ең отқа төзімді металл - вольфрам
Периодтық жүйеде ол 74 реттік нөмірмен орналасқан. Бұл атау әйгілі физик Стивен Вольфрамның атымен берілген. Қалыпты жағдайда бұл күміс-ақ түсті қатты, отқа төзімді металл. Оның айқын металл жылтырлығы бар. Химиялық тұрғыдан іс жүзінде инертті, реакцияға түспейді.
Табиғатта минералдар түрінде кездеседі:
- волфрамит;
- scheelite;
- хуебнерит;
- ферберит.
Ғалымдар вольфрамның ең отқа төзімді металл екенін дәлелдеді. Дегенмен, сиборгиумның теориялық тұрғыдан бұл металдың рекордын жаңарта алатындығы туралы ұсыныстар бар. Бірақ бұл өмір сүру мерзімі өте қысқа радиоактивті элемент. Сондықтан оны әлі дәлелдеу мүмкін емес.
Белгілі бір температурада (1500 оС) вольфрам иілгіш және иілгіш болады. Сондықтан оның негізінде жіңішке сым жасауға болады. Бұл қасиет қарапайым тұрмыстық шамдарда жіптерді жасау үшін пайдаланылады.
3400-ден жоғары температураға төтеп бере алатын ең отқа төзімді металл ретінде oС, вольфрам технологияның келесі салаларында қолданылады:
- аргонмен дәнекерлеуге арналған электрод ретінде;
- қышқылға төзімді, тозуға төзімді және ыстыққа төзімді қорытпалар алу үшін;
- қыздыру элементі ретінде;
- вакуумдық түтіктерде жіп және басқа заттар сияқты.
Металл вольфрамнан басқа, оның қосылыстары технологияда, ғылымда және электроникада кеңінен қолданылады. Дүние жүзіндегі ең отқа төзімді металл ретінде ол өте жоғары сапалық сипаттамалары бар қосылыстар түзеді: берік, химиялық әсердің барлық түрлеріне дерлік төзімді, коррозияға ұшырамайды, төмен және жоғары температураға (вон, вольфрам сульфиді, оның монокристалдары және т.б.) төзімді. заттар).
Ниобий және оның қорытпалары
Nb немесе ниобий – қалыпты жағдайда күмістей ақ жылтыр металл. Ол сондай-ақ отқа төзімді, өйткені оның сұйық өту температурасы 2477 oC. Дәл осы сапа, сондай-ақ төмен химиялық белсенділік пен асқын өткізгіштік үйлесімі ниобийдің жыл сайын адамның практикалық іс-әрекетінде көбірек танымал болуына мүмкіндік береді. Бүгінгі күні бұл металл мұндайда қолданыладысияқты салалар:
- зымыран ғылымы;
- аэроғарыш өнеркәсібі;
- ядролық энергия;
- химиялық аппараттар жасау;
- радиотехника.
Бұл металл өзінің физикалық қасиеттерін өте төмен температурада да сақтайды. Оған негізделген өнімдер коррозияға төзімділігімен, ыстыққа төзімділігімен, беріктігімен және тамаша өткізгіштігімен ерекшеленеді.
Бұл металл химиялық төзімділікті жақсарту үшін алюминий материалдарына қосылады. Одан катодтар мен анодтар жасалады, онымен түсті қорытпалар қорытпаланады. Тіпті кейбір елдердегі монеталар құрамында ниобий бар.
тантал
Металл, еркін күйде және қалыпты жағдайда оксидті қабықпен қапталған. Оның кең таралуына және адамдар үшін өте маңызды болуына мүмкіндік беретін физикалық қасиеттердің жиынтығы бар. Оның негізгі сипаттамалары келесідей:
- 1000 жоғары температурада oC асқын өткізгішке айналады.
- Бұл вольфрам мен ренийден кейінгі ең отқа төзімді металл. Балқу температурасы 3017 oC.
- Газды тамаша сіңіру.
- Жұмыс істеу оңай, өйткені ол аздап қиындықпен парақтарға, фольгаларға және сымдарға айналады.
- Қаттылығы жақсы және сынғыш емес, икемділікті сақтайды.
- Химиялық заттарға өте төзімді (тіпті суда ерімейді).
Осы сипаттамалардың арқасында ол көптеген ыстыққа төзімді және қышқылға төзімді, коррозияға қарсы қорытпалардың негізі ретінде танымал бола алды. Оның көптеген қосылыстары ядролық физикада, электроникада және есептеуіш құрылғыларда қолданылады. Олар асқын өткізгіштер ретінде қолданылады. Бұрын тантал қыздыру шамдарында элемент ретінде қолданылған. Енді оның орнын вольфрам алды.
Хром және оның қорытпалары
Табиғи көкшіл-ақ түсті ең қатты металдардың бірі. Оның балқу температурасы осы уақытқа дейін қарастырылған элементтерден төмен және 1907 oC. Дегенмен, ол әлі де барлық жерде машина жасауда және өнеркәсіпте қолданылады, өйткені ол механикалық кернеуге жақсы бейімделеді, өңделеді және қалыпталады.
Хром әсіресе спрей ретінде құнды. Ол бұйымдарға әдемі жылтыр беру, коррозиядан қорғау және тозуға төзімділікті арттыру үшін қолданылады. Процесс хромдау деп аталады.
Хром қорытпалары өте танымал. Өйткені, қорытпадағы бұл металдың аз ғана мөлшері соңғысының қаттылығын және соққыға төзімділігін айтарлықтай арттырады.
Цирконий
Ең қымбат металдардың бірі, сондықтан оны техникалық мақсатта пайдалану қиын. Дегенмен, оның физикалық сипаттамалары оны көптеген басқа салаларда таптырмас етеді.
Қалыпты жағдайда бұл әдемі күмістей ақ металл. Оның жеткілікті жоғары балқу температурасы бар - 1855 оС. Оның қаттылығы жақсы, коррозияға төзімділігі бар, өйткені ол химиялық белсенді емес. Сондай-ақ ол адам терісімен және бүкіл ағзамен тамаша биологиялық үйлесімділікке ие. Бұл оны құнды етедімедицинада қолдануға арналған металл (құралдар, протездер және т.б.).
Цирконийдің және оның қосылыстарының, соның ішінде қорытпалардың негізгі қолданылуы төмендегідей:
- ядролық энергия;
- пиротехника;
- металды легирлеу;
- дәрі;
- биологиялық құралдарды өндіру;
- құрылымдық материал;
- өткізгіш сияқты.
Тіпті адам денсаулығын жақсартатын зергерлік бұйымдар цирконийден және оның негізіндегі қорытпалардан жасалған.
Молибден
Егер қай металдың отқа төзімді екенін білсеңіз, онда белгіленген вольфрамнан басқа молибденді де атауға болады. Оның балқу температурасы 2623 oC. Сонымен қатар ол өте қатты, иілгіш және өңдеуге жарамды.
Негізінен таза күйінде емес, қорытпалардың құрамдас бөлігі ретінде қолданылады. Олар молибденнің болуына байланысты тозуға төзімділікте, ыстыққа төзімділікте және коррозияға қарсы күшті күшейтілген.
Кейбір молибден қосылыстары техникалық майлау материалдары ретінде пайдаланылады. Сондай-ақ, бұл металл бір мезгілде беріктік пен коррозияға қарсы әсер ететін легирленген материал болып табылады, бұл өте сирек кездеседі.
Ванадий
Күміс жылтыры бар сұр металл. Ол жеткілікті жоғары балқу индексіне ие (1920 оС). Негізінен инерттілігіне байланысты көптеген процестерде катализатор ретінде қолданылады. Энергетикада химиялық ток көзі ретінде, бейорганикалық қышқылдар өндірісінде қолданылады. Негізгі мағынасытаза металл емес, оның кейбір қосылыстары бар.
Рени және оның негізіндегі қорытпалар
Вольфрамнан кейінгі ең отқа төзімді металл қандай? Бұл рений. Оның балқу температурасы 3186 oC. Ол беріктігі бойынша вольфрамнан да, молибденнен де асып түседі. Оның пластикасы тым жоғары емес. Ренийге сұраныс өте жоғары, бірақ оны алу қиын. Нәтижесінде бұл қазіргі кездегі ең қымбат металл.
Жасау үшін пайдаланылады:
- реактивті қозғалтқыштар;
- термопар;
- спектрометрлер мен басқа құрылғыларға арналған жіптер;
- мұнай өңдеуде катализатор ретінде.
Барлық қолданбалар қымбат, сондықтан ол төтенше жағдайда, оны басқа нәрсемен ауыстыру мүмкіндігі болмаған кезде ғана пайдаланылады.
Титан қорытпалары
Титан - металлургия өнеркәсібінде және металл өңдеуде кеңінен қолданылатын өте жеңіл, күмістей ақ металл. Жақсы күйде жарылуы мүмкін, сондықтан тұтанғыш.
Ұшақ пен зымыран жасауда, кеме жасауда қолданылады. Ағзамен биологиялық үйлесімділігіне байланысты медицинада кеңінен қолданылады (протездер, пирсингтер, имплантаттар және т.б.).
