Какими свойствами обладают металлы?

Будь у меня возможность, я бы коллекционировала холодное оружие. Увы, возможности нет, поэтому я только собираю книги, фото и статьи о нем. Холодное оружие бывает разным, в том числе весьма экзотическим, но мне особо милы классические сабли и кинжалы.

Благодаря подобному интересу, кое-что о металлах я знаю.

Металлы вокруг

Жизнь человека неразрывно связана с металлами, которые используются во многих сферах. Порой весьма неожиданных. Например, литий – металл, соли которого применяют для лечения депрессии.

Возможности применения в бытовой сфере огромны. Металлы содержатся во многих привычных предметах: от кухонных ножей до компьютерных микросхем.

Ювелирные изделия также невозможно представить без металлов.

Некоторые металлические элементы (магний, калий, натрий и т.д.) содержатся в живых организмах и необходимы для их жизнедеятельности.

Металлы могут быть радиоактивными (уран, нептуний и так далее) и высокотоксичными.

Свойства металлов

Несмотря на то, что металлы бывают очень разными, им все же присущи общие свойства, которые отличают их от других элементов.

Характерные свойства металлов:

• пластичность и ковкость;
• плавкость;
• типичный металлический блеск;
• теплопроводность;
• электропроводность;
• расширение при нагревании.

Многие металлы могут обладать магнитными свойствами.

Металлы взаимодействуют с элементами окружающей среды. Яркий пример – ржавчина, которая часто образуется при взаимодействии железа с кислородом в воде или в условиях высокой влажности.

Металлы, их сплавы и оружие

Человек издавна использовал металлы для самых разных нужд, в том числе для изготовления клинкового оружия.

Для этого чаще всего используются не чистые металлы, а их сплавы. Cталь, например, это сплав железа с углеродом. Помимо стальных известны также мечи из меди, железа и бронзы (сплав меди и олова).

Кроме основных частей сплава часто используются легирующие (дополнительные) элементы. Все эта "мешанина" нужна для того, чтобы придать материалу желаемые характеристики. Именно углероду сталь обязана своими прочностью и твердостью.

В школе мне хуже всего давалась химия. Но, поскольку по остальным предметам у меня были пятерки, то разобраться в химии для меня стало делом принципа. Теперь, когда я слышу о металлах, я вспоминаю таблицу Менделеева. Ведь большая часть его таблицы – это и есть металлы.

Что такое металлы

Все мы с вами в повседневной жизни сталкиваемся с металлами. Сейчас человечеством открыто 96 их видов. Все они имеют характерные свойства, особенности, часть которых еще даже не в полной мере изучена.

Итак, что же такое металл? Металлами принято называть простые вещества, находящиеся в природе в свободном состоянии (медь, серебро) либо в соединениях (оксиды, хлориды).

При добыче металлов в составе соединений возникает необходимость восстановления чистого металла. Например, чтобы из железной руды получилось железо, применяют углерод. Широкое применение в быту получили те металлы, восстановление которых отнимает минимум материальных и временных затрат.

Какими физическими свойствами обладают металлы

Еще со школы известно, что свойства веществ можно разделить на две большие группы: физические и химические.

Для всех металлов характерны следующие физические свойства:

• Почти все из них (за исключением марганца и олова) отличаются высокой пластичностью.
• У большей части высокий показатель температуры плавления.
• Почти все (исключение ртуть и франций) при нормальных условиях находятся в твердом состоянии.

  

• Обладают характерным металлическим блеском. Большинству свойственны серебристый, серый и голубоватый оттенки.
• За счет наличия в кристаллических решетках подвижных частиц обладают высокой электро- и теплопроводностью.

Какими химическими свойствами обладают металлы

По химическим свойствам идет классификация на несколько групп:

• полуметаллы с очень низкой по сравнению с металлами электропроводностью;
• щелочные – максимально активные, легко взаимодействуют с водой и водородом;
• щелочноземельные;
• актиноиды;
• лантаноиды.

Благодаря столь разнообразным свойствам, металлы нашли широкое применение практически во всех отраслях.

Я долгое время прожил в городе-центре украинской металлургии – Запорожье. Кажется, что в каждой семье, проживающей в городе, есть кто-то, связанный со сталелитейным производством. Знакомые, работающие на крупнейших комбинатах – «Запорожсталь» и «Днепроспецсталь» - есть и у меня. Мой друг-технолог рассказывал мне о свойствах металлов, сделавших их одними из главных сырьевых ресурсов: ковкости, тепло- и электропроводности, плавкости, пластичности.

Особенные металлы

Самым популярным металлом в современном производстве остается железо. Его сплавы – сталь и чугун - применяют во многих промышленных отраслях:

• тяжелом машиностроении;
• авиастроении;
• приборостроении;
• станкостроении.

Популярными остаются алюминий, медь, олово, никель. Свойства каждого из приведенных металлов разнятся, и область их использования также отличается. Такой необычный металл, как ртуть, применяют в медицинских термометрах. С древности главным драгоценным металлом остается золото. Благодаря своей сверхвысокой пластичности оно как будто создано для чеканки монет.

Свойства металлов дороже золота

Есть в мире несколько металлов, которые, благодаря редкости и своим уникальным свойствам, по цене превзошли золото. Всего их два: платина и родий.

Цена платины в 1,5 раза выше золота (около 70$ за грамм веса). Белый металл известен достаточно давно (его часто принимали за белое золото). Удивительным сейчас звучит факт, что первыми приспособились применять металл фальшивомонетчики. Платина тяжелее золота. Ее подмешивали в монеты и ювелирные изделия для их утяжеления. Современный мир полюбил благородный металл за его красивый цвет, высокую прочность и прекрасные антикоррозионные свойства.

Цена родия в 5 раз выше золота (225$). Он был открыт двести лет назад. Металл очень редкий. За год его добывают всего несколько сотен килограммов (золота -около 3000 тонн). Родий - отличный катализатор, но из-за высокой стоимости его применяют только в случаях, когда без него не обойтись. Почти все запасы родия (98%) уходят на автомобильные катализаторы.

Я считаю, что металлы сыграли и продолжают играть огромную роль в жизни всех цивилизаций, ведь даже переход от каменного к бронзовому веку стал важной вехой в мировой истории. Да и сейчас, несмотря на популярность пластика и стекла, трудно представить квартиру, дом или автомобиль без металлических изделий. А иногда металлы становятся и жанрами музыки.

Положительные свойства металлов

Могу выделить следующие:

• Достаточная распространенность руд.
• Разработанная методика получения и производства.
• Относительная прочность и долговечность.
• Возможность переработки.

Металлы не смогли бы завоевать свое место на планете, если бы не обладали уникальными свойствами, такими как магнетизм, большой теплопроводностью (хотя ртуть - исключение), ковкостью, т. е. относительной легкостью обработки и характерным металлическим блеском.

Применение металлов в жизни человека

Помимо очевидного использования в строительстве и производстве, металлы являются микроэлементами живых организмов, так, например, без марганца невозможен фотосинтез растений, а кальций, калий и натрий отвечают, по сути, за каждое действие наших мышц и нейронов, генерируя, так называемый, потенциал действия.

Кроме того, в каждую эпоху различные металлы становились деньгами, драгоценностями и, в принципе, дорогими материалами. Так, например, в Древнем Египте ожерелье из железа ценилось гораздо больше, нежели из золота, вследствие большей распространенности второго. В те же времена монеты из серебра и золота были обыденностью, в то время как сейчас мы используем никель, сталь и медь с латунью.

Развитие технологий открывает новые возможности использования редких элементов, например, в построении космических кораблей, где не обойтись без вольфрама, титана и чистой меди (т. е. без примесей).

Негативные стороны использования металлов

Несмотря на всю технологичность современного производства, металлургия обладает достаточно значительными недостатками, а именно:

1. Несмотря на определенную возобновляемость, ресурс руд на Земле не бесконечен.
2. Происходит сильное загрязнение воздуха из-за действий металлургических предприятий.
3. Производство сильно вредит здоровью рабочих и является достаточно тяжелым.