Jaké kovy se neutopí ve vodě. Kompozitní kov vytvořený chemiky se ve vodě nepotopuje. Být v přírodě a smyslu
Slovo kov je často spojeno s těžkostí. To zdaleka není pravda. Všechny kovy mají velmi odlišné vlastnosti. Některé z nich jsou tak lehké, že se ani neutopí ve vodě. Který kov je nejlehčí? Jaké jsou jeho vlastnosti? Pojďme to zjistit.
Nejlehčí kovy na světě
Lehké kovy jsou kovy, které mají nízkou hustotu. V žádném případě to není vzácný případ. Látky s takovými vlastnostmi tvoří asi 20% hmotnosti zemské kůry. Jsou aktivně těženy a široce využívány v průmyslu.
Nejlehčí kov je lithium. Kromě nejmenší atomové hmotnosti má také nejmenší hustotu, která je dvakrát nižší než hustota vody. Poté, co lithium přijde draslík, sodík, hliník, rubidium, cesium, stroncium atd. Patří sem titan, který má mezi kovy nejvyšší pevnost.
Lehký a odolný je také hliník. V zemské kůře je třetí nejčastější. Dokud se lidé nedozvěděli, jak to průmyslově získat, byl kov dražší než zlato. Nyní lze za asi 2 $ koupit kilogram hliníku. Používá se jak v raketové technologii, ve vojenském průmyslu, tak při výrobě potravinových fólií a kuchyňských potřeb.
Lithium
Lithium je v první skupině periodické tabulky prvků. Stojí na čísle 3, po vodíku a heliu, a má nejmenší atomovou hmotnost ze všech kovů. Jednoduchou látkou je lithium, za normálních podmínek má stříbro-bílou barvu.
Je to nejlehčí alkalický kov s hustotou 0,534 g / cm3. Z tohoto důvodu plave nejen ve vodě, ale také v petroleji. K jeho skladování se obvykle používá parafín, benzín, minerální oleje nebo petrolether. Lithium je velmi měkké a plastové, snadno se stříhá nožem. K roztavení tohoto kovu je třeba jej zahřát na teplotu 180,54 ° C. Vaří pouze při 1340 ° C.
V přírodě existují pouze dva stabilní izotopy kovů: Lithium-6 a Lithium-7. Kromě nich existuje 7 umělých izotopů a 2 jaderné izomery. Lithium je meziprodukt v přeměně vodíku na helium, a tak se podílí na tvorbě hvězdné energie.
Reakce s lithiem
Vzhledem ke své alkalické povaze lze předpokládat, že je velmi aktivní. Kov je však nejklidnějším představitelem své skupiny. Při normální pokojové teplotě lithium slabě reaguje s kyslíkem a mnoha dalšími látkami. Po zahřátí ukazuje svou „násilnou povahu“, pak reaguje s kyselinami, různými plyny a zásadami.
Na rozdíl od jiných alkalických kovů reaguje jemně s vodou a vytváří hydroxid a vodík. Suchý vzduch prakticky nereaguje. Ale pokud je mokrý, pak lithium pomalu reaguje se svými plyny a vytváří nitrid, uhličitan a hydroxid.
Při určitých teplotách je nejlehčí kov aktivní s amoniakem, ethylalkoholem, halogeny, vodíkem, uhlíkem, křemíkem, sírou.
Slitiny lithia
Vlastnosti lithia zvyšují individuální vlastnosti kovů, proto se často používá ve slitinách. Užitečná je její reakce s oxidy, vodíkem, sulfidy. Při zahřátí tvoří s nimi nerozpustné sloučeniny, které se snadno získají z roztavených kovů a očistí je od těchto látek.
Aby byla slitina odolná vůči korozi a tažnosti, je smíchána s hořčíkem a hliníkem. Měď ve slitině s ní se stává hustší a méně porézní, lépe vede elektřinu. Nejlehčí kov zvyšuje tvrdost a tažnost olova. Zároveň zvyšuje teplotu tání mnoha látek.
Díky lithiu se kov stává silným a odolným vůči destrukci. Nezatěžuje je však. Proto se slitiny na nich založené používají v kosmickém inženýrství a letectví. Nejčastěji se používají směsi s kadmiem, mědí, skandiem a hořčíkem.
Být v přírodě a smyslu
Nejlehčí kov má asi 30 vlastních minerálů, ale pouze 5 z nich se používá v průmyslu: pentalit, amblygonit, lepidolit, zinnwaldit a spodumene. Kromě toho se nachází v solných jezerech. Celkem zemská kůra obsahuje 0,005% tohoto kovu.
Velké průmyslové zásoby lithia se nacházejí na všech kontinentech. Těží se v Brazílii, Austrálii, Jižní Africe, Kanadě, USA a dalších zemích. Poté ji aplikují v elektronice, metalurgii, laserových materiálech, jaderné energii a dokonce i medicíně.
V našem těle se nachází v játrech, krvi, plicích, kostech a dalších orgánech. Nedostatek lithia vede k narušení fungování nervového systému a mozku. Zvyšuje odolnost těla vůči nemocem, aktivuje aktivitu enzymů. S tím bojují proti Alzheimerově chorobě, duševním poruchám, skleróze a různým závislostem.
Toxicita
I přes důležitou biologickou roli lithia v našem těle to může být nebezpečné. Nejlehčí kov je docela toxický a může způsobit otravu. Při hoření vyvolává podráždění a otoky sliznic. Pokud se na ně dostane kus celého kovu, stane se to samé.
Lithium se nesmí užívat bez rukavic. Interakce s vlhkostí ve vzduchu nebo vlhkostí na kůži snadno způsobuje popálení. U roztaveného kovu musíte být ještě opatrnější, protože jeho aktivita se výrazně zvyšuje. Při práci s ním musíte mít na paměti, že se jedná o zásadu. Jeho účinek na pokožku můžete snížit běžným octem.
Lithium v \u200b\u200btěle zvyšuje stabilitu imunitního systému a zlepšuje fungování nervového systému. Jeho nadbytek však doprovází závratě, ospalost, ztráta chuti k jídlu. Otrava kovem vede ke snížení libida, svalové slabosti a nárůstu hmotnosti. V tomto případě se může zhoršit vidění, paměť a kóma. Vždy pracujte s lithiem pomocí rukavic, ochranného obleku a brýlí.
Rusko-americký tým vědců představil revoluční vývoj: ultralehký hliník, který se nepotopuje ve vodě.
Chemici z Ruské jižní federální univerzity a univerzity v Utahu (USA) vyvinuli novou ultralehkou krystalickou formu hliníku. Nezapouští se ve vodě a lze jej použít v různých oblastech hospodářství a průmyslu. Pro vytvoření nového materiálu byl použit inovativní přístup pomocí počítačové technologie. Studie podává zprávu Science Daily.
Profesor Alexander Boldyrev z Utahské univerzity spolu s kolegy z Jižní federální univerzity restrukturalizoval obyčejný hliník na molekulární úrovni. K tomu odborníci použili počítačovou simulaci a „sestavili“ novou krystalovou mříž.
Boldyrev vysvětluje: jeho tým pracoval s křišťálovou mříží. Na základě své struktury vědci nahradil každý atom uhlíku čtyřstěn hliníku.
Výsledkem je nová metastabilní forma lehkého hliníku. Jeho hustota – 0,61 gramu na centimetr krychlový
(pro srovnání: obyčejný hliník má hustotu 2,71 gramů na krychlový centimetr).
A to znamená, že hliník s novou krystalickou formou vznáší se na hladině vody
jehož hustota je jeden gram na krychlový centimetr.
Taková vlastnost otevírá gigantické vyhlídky na použití nového kovu - relativně levného a snadno vyrobitelného paramagnetu odolného vůči korozi. Prostorová konstrukce, medicína, elektronika, automobilový průmysl jsou jen některé z oblastí, ve kterých ultralehký hliník najde uplatnění, autoři jsou si jisti. Je pravda, že ještě musí vyzkoušet nový materiál v různých podmínkách, především - zkontrolovat jeho sílu.
Pomáhal Denis Zelenov. 10 let
V létě Denis plaval na kanálu Volga - Don. Díval jsem se na velké lodě, jak kráčejí podél kanálu, stoupají a padají v komoře zámku. A myslel jsem si: co jim umožňuje nejen zůstat na vodě, ale také nést těžké náklady?
Proč mohou lodě chodit po vodě?
Existuje několik důvodů.
1. Hustota
Zkušenost 1
Všichni víme, že když hodíte dřevěnou desku do vody, bude ležet na jejím povrchu, ale kovový plech stejné velikosti se okamžitě začne klesat.
Proč se to děje? To není určeno hmotností objektu, ale jeho hustotou. Hustota je hmotnost látky uzavřené ve specifickém objemu.
Zkušenost 2
Vzali jsme kostky stejné velikosti 70 × 40 × 50 mm z různých materiálů - kovu, dřeva, kamene a polystyrenu a zvážili je. A oni viděli, že kostky mají různé hmotnosti, a proto různé hustoty.
Hmotnost krychle od:
- kámen - 264 g.,
- polystyren - 3 gr.,
- kov - 1020 gr.,
- dřevo - 70 gr.
Z toho byl vyvozen závěr, že nejhustší materiál kostek je kov, pak kámen, dřevo a polystyren.
Zkušenosti 3
A co se stane, když se tyto kostky ponoří do vody? Jak je vidět z experimentu, kámen a kov se utopili - jejich hustota je vyšší než hustota vody, ale pěna a dřevo nejsou - jejich hustota je nižší než hustota vody. Takže jakýkoli objekt se vznáší, pokud je jeho hustota menší než hustota vody.
Proto, aby loď byla udržována na vodě, je nutné zajistit, aby její hustota byla nižší než hustota vody. Předpokládejme, že je vyrobena z materiálu, který má hustotu menší než hustota vody a neklesá - například ze dřeva. Z historie víme, že člověk nejprve vyrobil dřevěné vory a pak čluny, využívající vlastnost dřeva - vztlak.
Dnes vidíme mnoho lodí vyrobených z kovu, ale nepotopí se. Důvod je ten, že jejich případ je naplněn vzduchem. Vzduch je mnohem méně hustý než voda. Loď tvoří, jak to bylo, obyčejnou, celkovou hustotu vzduchu a kovu. V důsledku toho se průměrná hustota lodi spolu s obrovským objemem vzduchu v jejím trupu sníží než hustota vody. Proto těžká loď neklesne. Potvrzujeme to zkušenostmi.
Zkušenosti 4
Spusťte do vody plochý kovový plech - okamžitě klesne a jakákoli nádoba se stranami zůstává na vodě - vytvoří se v ní vztlaková rezerva. Tam můžete dokonce vložit náklad.
Záchranné prostředky také fungují: vesta nebo kruh, oblečený na osobě. S jejich pomocí se jim podaří zůstat nad vodou až do příjezdu záchranářů.
2. vztlak
Navíc vztlaková síla působí na tělo ponořené do vody. Na obrázku vidíme, že tlakové síly působí na tělo ze všech stran:
Síly působící v horizontálním směru, tj. na palubě lodi se vzájemně rušte. Tlak na spodní ploše - dole, přesahuje tlak shora. Výsledkem je vzestupná tlačná síla.
To je jasně vidět z následujícího experimentu.
Zkušenosti 5
Míč se vzduchem uvnitř, ponořený do vody, letí vzhůru od něj silou.
Toto působí na sílu vztlaku míče (Archimedesova síla). Poté udržuje loď nad vodou a umožňuje lodi plavit se.
1-Force podpora; Tlak 2-vody na palubě
Proč závisí působení vztlakové síly?
První - je to z objemu lodi a druhé - z hustoty vody, ve které loď pluje. Tato síla je větší, čím větší je objem ponořeného těla. Ověříme to na základě zkušeností.
Zkušenost 6
Položte malé zatížení na plovoucí desku - topí se. Objem nafukovacího člunu je však mnohem větší a vydrží i pár lidí.
Za druhé - vztlak se mění s rostoucí hustotou vody. Hustota vody může být zvýšena, pokud je velmi, velmi solená.
Dokážeme to pomocí následujícího experimentu.