Самый распространенный металл на земле
Летающим металлом именуют алюминий. Общеизвестно, что именно он самый распространенный на планете металл. Его доля по массе в коре земли составляет 8,6 процентов. Химическая активность этого металла делает невозможным нахождение его в природе в чистом виде, зато известна не одна сотня минералов алюминия, по большей части это алюмосиликаты.
Алюминий сочетает в себе целый комплекс ценных свойств – это высокая пластичность и теплопроводность, малая плотность и электропроводимость, кроме того — коррозийная стойкость. Благодаря этому он поддается ковке, прокатке, штамповке, волочению.
Алюминий самый распространенный металл на земле
Его наиболее распространенный сплав – дюралюмин. Его берут за основу при изготовлении крыльев для самолетов и фюзеляжей. Известно, что оболочка первого искусственного спутника Земли была из сплавов алюминия. Его применяют и в строительстве, и в промышленности. Из летающего металла делают детали разных машин, аппаратуру, с помощью которой производят разные органические вещества и кислоты, оконные рамы и наружную облицовку высоток, весельные и моторные лодки, мебель, посуду и так далее.
Дюраль самый распространенный алюминиевый сплав
Во Франции есть трехсотметровый алюминиевый океанский лайнер. Из алюминия у него не только корпус, но и переборки, и внутренние детали, и стены кают, и даже вся мебель.
Ну а самые дорогие металлы в мире не входят в списке самых распространенных. По данным uznayvse.ru, 1 грамм родия стоит примерно 225 долларов. О самых дорогих металлах вы можете так же почитать на нашем сайте.
Применение
В широком промышленном производстве осмий применяют редко из-за его дороговизны. Но там, где эффект может превысить материальные затраты, его, конечно, используют. Сырьём он выступает, чаще всего, в порошке. Сам металл хрупкий, крошится легко. Получение порошка несложное.
Еще варианты использования:
- Химическая промышленность применяет его в качестве катализатора. Иногда он срабатывает быстрей платины. Вообще, почти половина мировых запасов осмия отдана на нужды химической промышленности.
- Тетраоксид осмия применяют при синтезировании некоторых лекарств.
- В химических лабораториях помогает в окрашивании живых тканей под микроскопом. Обеспечивает сохранность микроструктуры клеток.
- В аэрокосмической промышленности.
- При производстве ядерного оружия полезен для изготовления тары под ядерные отходы. Вот тут стоимость осмий металла оправдана в полной мере.
- Благодаря отсутствию магнитных свойств такой металл приветствуется при изготовлении дорогих часов, элитных моделей. Цена «Ролексов» включает не только брендовую стоимость, качество механизма и драгоценность корпуса. Содержание корпуса с использованием благородного сплава тоже повышает цену.
- В росписи фарфора, как краситель чёрного цвета.
- Минеральное производство включает соли осмия для вытравки разных материалов, синтеза аммиака, гидрирования органических веществ.
- Придумали даже авторучки с наконечниками из осмия – это металл, который позволяет продукцией из него пользоваться вечно. Этого нельзя сказать о металлических перьях из чистого золота или других металлов.
- Высокоточные приборы. Электронная микроскопия.
- Механика использует соединения металла для улучшения прочности сплавов для узлов трения.
- Изотопы Осмия187 задействованы в ракетостроении, авиа- и кораблестроении.
- В военных боеголовках.
Не все соединения осмия применимы к использованию. Но учёные работают над этим.
Опасность и техника безопасности
Как и другие тяжёлые металлы, осмий оказывает не самое благоприятное влияние на живые организмы, не обходя и человеческий. Любые соединения с осмием поражают внутренние органы, вызывают потерю зрения. Отравление парами элемента приводит и к летальному исходу. При наблюдении за животными наблюдалось резкое развитие малокровия, и лёгкие переставали функционировать. Полагают, что это быстроразвивающийся отёк.
Что такое тетраоксид осмия OsO4? А это и есть то самое вещество, благодаря которому элемент носит своё имя. Крайне агрессивен. Его запах нельзя не заметить. Ужасней и омерзительнее запаха в природе не существует. При отравлении задеваются и кожные покровы. Дерма зеленеет, чернеет, а может и вовсе омертветь. Возможно появление пузырей, язв. Заживает всё очень долго.
Опасность отравления грозит, прежде всего, работникам производственных помещений при малейшей концентрации паров в воздухе. Ни о каких допустимых нормах учёные уже не заикаются. Поэтому предусмотренная специальная одежда, респираторы – обычное явление на производствах с применением оксида осмия. Всё герметизировано, ёмкости закупорены и хранятся в соответствии с уже испытанными правилами.
Если всё же по какой-то немыслимой причине соединение осмия попадёт в глаза, промывать их надо продолжительное, минут 20, время. Чистой проточной водой. И сразу к врачу. При попадании в организм через дыхательные пути пары осмия нейтрализуются бикарбонатом натрия. Он выпускается в аэрозольной упаковке. Много молока внутрь. И промыть желудок.
История
Осмий был обнаружен учеными при исследовании платиновой руды.
Первыми (1803 год) стали британские химики:
- Уильям Волластон экспериментировал с сырьем, намереваясь извлечь чистую платину. Опыт по растворению платины царской водкой удался, но химика заинтересовал нерастворенный черный осадок-порошок. Ученый предположил, что это неизвестные науке элементы.
- Те же результаты получил Смитсон Теннант. По его версии нерастворившимся осадком был графит. Однако дальнейшие манипуляции показали, что это металл (или металлы).
Их французские коллеги Воклен, Фуркуа и Колле-Дескоти посчитали полученное вещество единичным химическим элементом. В процессе растворения платины они зафиксировали черный дым. Поэтому вещество окрестили птеном, то есть «летучим».
Дальнейшие опыты доказали, что это соединение двух металлов, названное осмиридием. Первым их разделил, получив чистый иридий и осмий, Смитсон Теннант.
Так завершилась история открытия металла.
Первооткрыватель Теннант придумал название. Его неприятно поразило амбре (как хлорка либо гниющая редька), источаемое при растворении осадка водой или кислотой и порошком этого металла при окислении на воздухе.
Где он в природе
Найти слитки в лесах, горах, водоёмах не получится. До сих пор не найдено ни одного самородка. Добывают его на рудных месторождениях в составе с иридием, платиной, в платиново-палладиевой руде, в медных и никелевых рудах. Но содержание осмия в нём составляет 0,001%. И ещё он встречается в метеоритах. Правда, отделяются изотопы от них больше чем через 9 месяцев. Поэтому промышленные производства с применением осмия обходятся вторичным сырьём, что ненамного дешевле.
Общая выработка самого тяжёлого металла в год во всём мире составляет несколько десятков килограмм. Но увеличивается добыча платины, где осмий присутствует и попутно извлекается. Называют цифры уже 200 кг в год. Так, встаёт задача не столько искать осмий, сколько найти более дешёвый способ отделения его от «соседей».
На Норильском горно-металлургическом комбинате добились определённых успехов в этой задаче. Получили чистый металл из медно-никелевых руд. Количество его на планете – 0,000005% от всей массы горных пород. Но в России есть. И в Казахстане. А основные запасы располагаются в Тасмании, Америке, Австралии. Самые большие сосредоточены в Южной Африке. Она-то и диктует цены.
Какими бывают металлы?
Не будем разбираться в тонкостях науки, просто отметим, что металлы и их сплавы бывают очень и очень разными.
Мы считаем металлы твердыми, но ртуть плавится при -39оС, галлий — при 30оС, цезий — при 28оС (правда, заметить это сложно, т.к. он на воздухе мгновенно воспламеняется). А еще несколько металлов, хотя и твердые в комфортном для нас температурном диапазоне, но плавятся при температуре до +500оС. Это цинк (419оС), свинец (327оС), кадмий (321оС), таллий (303оС), висмут (271оС), олово (232оС), литий (170оС) (хотя он очень чувствителен к влажности воздуха), индий (157оС). И это при том, что вольфрам плавится при 3380оС!
Мы считаем, что металлы тяжелые (т.е. имеют высокую плотность). А у лития плотность (0.531 г/см3) почти вдвое меньше, чем плотность воды, что позволяло бы ему плавать в воде — если бы он не реагировал так активно с водой, начиная с ней реагировать при малейшей влажности воздуха. При этом осмий в 22.5 раза тяжелее воды.
Мы считаем, что металлы прочные, понимая под прочностью способность сопротивляться разрушению, притом что по шкале прочности металлы делятся на:
— непрочные (свинец, олово, висмут и несколько других), прутки из таких металлов без труда гнутся руками, их сопротивление не выше 50 МПа;
— прочные, чье сопротивление от 50 до 500 МПа, это титан, железо, медь, алюминий… руками их не погнуть, но хороший инструмент позволит… заставить их поменять форму.
— высокопрочные, такие как молибден, вольфрам, ниобий, чья прочность превышает 500 МПа; их крайне сложно обработать — как можно заточить победитовый наконечник?
А еще металлы распределяют по пластичности. Это способность твердых тел при снятии нагрузок сохранять часть деформации, вызванной нагрузками. По этому свойству металлы разделяют на:
— хрупкие (относительное удлинение меньше 3%), это сурьма, кобальт, марганец, хром… (приложи к ним силу — и они растрескаются).
— пластичные (относительное удлинение от 3% до 40%), это вольфрам, молибден, висмут, магний и др.
— высокопластичные — это металлы, из которых делают большинство современных конструкционных сплавов (медь, железо, титан, алюминий, свинец, олово…).
И рекордсмен по пластичности тут, несомненно, золото. Один грамм золота можно вытянуть в проволоку длиной 2500 метров. А сусальное золото, которое и в наше время широко применяют для декоративного золочения, состоит из листочков золота толщиной примерно 100 нм. Сто нанометров, или 0.0001 мм! Сусальное золото продают обычно книжками. При этом книжка в 60 листов 91.5×91.5 см (общая площадь листочков сусального золота — почти 60 кв. м) содержит 1.1 грамм золота.
Все металлы электропроводны, но их сопротивление варьируется в очень широких пределах — от 0,015 Ом·мм2/м у серебра, до 1,40 Ом·мм2/м у нихрома.
…Впрочем, нихром — сплав никеля, хрома, с добавками железа, марганца и других металлов, обладающий высокой жаропрочностью, стойкостью к коррозии и высоким электрическим сопротивлением — изначально и был придуман для изготовления электрических нагревательных элементов.
Вот так и выходит, что металлы — и пластичные, и хрупкие, и твердые, и жидкие… Совершенно разные!
Теги: физика, интересный факт, металл, свойства, химия
