Koji se metali ne utapaju u vodi. Kompozitni metal koji su stvorili kemičari ne tone u vodu. Biti u prirodi i značenju

Riječ metal često je povezana s težinom. To je daleko od slučaja. Svi metali imaju vrlo različita svojstva. Neki od njih su toliko lagani da se čak ni ne utapaju u vodi. Koji je metal najlakši? Koja su njegova svojstva? Otkrijmo.

Najlakši metali na svijetu

Lagani metali su metali koji imaju nisku gustoću. To nikako nije rijetka pojava. Tvari s takvim karakteristikama čine oko 20% mase zemljine kore. Oni se aktivno miniraju i široko se koriste u industriji.

Najlakši metal je litij. Pored najmanje atomske mase, ima i najmanju gustoću, koja je dva puta manja od one vode. Nakon litija dolazi kalij, natrij, aluminij, rubidij, cezij, stroncij itd. Oni uključuju titan koji ima najveću čvrstoću među metalima.

Lagan i izdržljiv je također aluminij. U zemljinoj kori treća je najčešća. Dok ljudi nisu naučili kako to industrijski dobiti, metal je bio skuplji od zlata. Sada se kilogram aluminija može kupiti za oko 2 dolara. Koristi se kako u raketnoj tehnologiji i vojnoj industriji, tako i u proizvodnji folija za hranu i kuhinjskih predmeta.

litij

Litij je u prvoj grupi periodične tablice elemenata. Stoji na broju 3, nakon vodika i helija, i ima najmanju atomsku masu među svim metalima. Jednostavna tvar je litij, u normalnim uvjetima ima srebrno bijelu boju.

To je najlakši alkalni metal s gustoćom od 0,534 g / cm³. Zbog toga lebdi ne samo u vodi, već i u kerozinu. Za njegovo skladištenje obično se koriste parafinski, benzin, mineralna ulja ili petrolej eter. Litij je vrlo mekan i plastičan, lako se reže nožem. Da bi se taj metal rastopio, mora se zagrijati na temperaturu od 180,54 ° C. Zagrize se samo na 1340 ° C.

U prirodi postoje samo dva stabilna metalna izotopa: Litij-6 i Litij-7. Pored njih, postoji 7 umjetnih izotopa i 2 nuklearna izomera. Litij je intermedijar u pretvaranju vodika u helij, te tako sudjeluje u stvaranju zvjezdane energije.

Reakcije s litijem

S obzirom na njegovu alkalnu prirodu, može se pretpostaviti da je vrlo aktivna. Međutim, metal je najmekši predstavnik svoje skupine. Pri normalnoj sobnoj temperaturi, litij slabo reagira s kisikom i mnogim drugim tvarima. Nakon zagrijavanja pokazuje svoj "nasilni temperament", a zatim reagira s kiselinama, raznim plinovima i bazama.

Za razliku od ostalih alkalnih metala, ona blago reagira s vodom, tvoreći hidroksid i vodik. Praktično nema reakcije sa suhim zrakom. Ali ako je mokra, litij polako reagira sa svojim plinovima, tvoreći nitrid, karbonat i hidroksid.

Na određenim temperaturama najslađi metal djeluje s amonijakom, etilnim alkoholom, halogenima, vodikom, ugljikom, silicijem, sumporom.

Litijske legure

Svojstva litija povećavaju pojedinačne kvalitete metala, zbog čega se često koristi u legurama. Korisna je njegova reakcija s oksidima, vodikom, sulfidima. Kada se zagrijavaju, stvara s njima netopljive spojeve, koje je lako izdvojiti iz rastaljenih metala, očisteći ih od tih tvari.

Da bi legura dala otpornost na koroziju i duktilnost, pomiješa se s magnezijem i aluminijom. Bakar u leguri postaje gušći i manje porozan, bolje provodi struju. Najlakši metal povećava tvrdoću i duktilnost olova. Istodobno, povećava talište mnogih tvari.

Zahvaljujući litiju metal postaje jak i otporan na uništavanje. Međutim, on ih ne opterećuje. Zato se legure na temelju njega koriste u svemirskom inženjerstvu i zrakoplovstvu. Najčešće se koriste smjese s kadmijem, bakrom, skandijom i magnezijem.

Biti u prirodi i značenju

Najlakši metal ima oko 30 vlastitih minerala, ali samo se njih 5 koristi u industriji: pentalit, amblygonit, lepidolit, zinnwaldit i spodumene. Osim toga, nalazi se u slanim jezerima. Ukupno, zemaljska kora sadrži 0,005% ovog metala.

Velike industrijske rezerve litija nalaze se na svim kontinentima. Iskopava se u Brazilu, Australiji, Južnoj Africi, Kanadi, SAD-u i drugim zemljama. Zatim ga primjenjuju u elektronici, metalurgiji, laserskim materijalima, nuklearnoj energiji, pa čak i u medicini.

U našem se tijelu nalazi u jetri, krvi, plućima, kostima i drugim organima. Manjak litija dovodi do poremećaja u radu živčanog sustava i mozga. Povećava otpornost tijela na bolesti, aktivira aktivnost enzima. S njom se bore protiv Alzheimerove bolesti, mentalnih poremećaja, skleroze, kao i raznih ovisnosti.

toksičnost

Unatoč važnoj biološkoj ulozi litija u našem tijelu, može biti opasno. Najlakši metal je prilično toksičan i može izazvati trovanje. Pri gorenju izaziva iritaciju i oticanje sluznice. Ako komad cijelog metala naleti na njih, dogodit će se ista stvar.

Litij se ne smije uzimati bez rukavica. Interakcija s vlagom u zraku ili vlagom na koži lako izaziva opekotinu. S rastopljenim metalom morate biti još pažljiviji, jer se njegova aktivnost znatno povećava. Kada radite s njom, morate imati na umu da je ovo alkalija. Možete smanjiti njegov učinak na kožu običnim ocatom.

U tijelu litij povećava stabilnost imunološkog sustava i poboljšava rad živčanog sustava. Ali njegova prekomjerna količina prati vrtoglavica, pospanost, gubitak apetita. Trovanje metalom dovodi do smanjenja libida, slabosti mišića i debljanja. U tom se slučaju mogu pogoršati vid, pamćenje i koma. Uvijek radite s litijem rukavicama, zaštitnim odijelom i naočalama.

Rusko-američki tim istraživača predstavio je revolucionarni razvoj: ultra lagan aluminij koji ne potone u vodi.

Kemičari s ruskog Federalnog sveučilišta i Sveučilišta u Utahu (SAD) razvili su novi ultralaki kristalni oblik aluminija. Ne tone u vodu i može se primijeniti u raznim područjima gospodarstva i industrije. Za stvaranje novog materijala primijenjen je inovativan pristup pomoću računalne tehnologije. Studija izviješta Science Daily.

Profesor Alexander Boldyrev sa Sveučilišta u Utahu, zajedno s kolegama sa Sveučilišta Južni savez, restrukturirao je obični aluminij na molekularnoj razini. Stručnjaci su za to upotrijebili računalnu simulaciju i „sastavili“ novu kristalnu rešetku.

Boldyrev objašnjava: njegov tim radio je s dijamantskom rešetkom. Na temelju njegove strukture, znanstvenici   zamijenio svaki atom ugljika   tetraedar od aluminija.
  Rezultat je novi metastabilni oblik lakog aluminija. Njegova gustoća – 0,61 grama po kubnom centimetru (za usporedbu: obični aluminij ima gustoću 2,71 grama po kubnom centimetru).
  A to znači da je aluminij s novim kristalnim oblikom će plutati na površini vode čija je gustoća jedan gram po kubnom centimetru.

Takvo svojstvo otvara goleme izglede za uporabu novog metala - relativno jeftin i jednostavan za proizvodnju, paramagnet otporan na koroziju. Svemirska konstrukcija, medicina, elektronika, automobilska industrija samo su neka od područja u kojima će ultra laki aluminij naći primjenu, sigurni su autori. Istina, još nisu testirali novi materijal u različitim uvjetima, prije svega - da provjere njegovu čvrstoću.

Pomogao mu je Denis Zelenov. 10 godina

U ljeto, Denis je plivao kanalom Volga - Don. Pogledao sam velike brodove dok hodaju kanalom, dižu se i spuštaju u bravu komore. I pomislila sam: što im omogućuje ne samo da ostanu na vodi, već i da nose velike terete?

Zašto brodovi mogu hodati po vodi?

Postoji nekoliko razloga.

1. Gustoća

Iskustvo 1

Svi znamo da ako bacate drvenu ploču u vodu, ona će ležati na njenoj površini, ali metalni lim iste veličine odmah počinje toneti.

Zašto se to događa? To se određuje ne težinom predmeta, već njegovom gustoćom. Gustoća je masa tvari zatvorene u određeni volumen.

Iskustvo 2

Uzeli smo kocke iste veličine 70 × 40 × 50 mm iz različitih materijala - metala, drveta, kamena i polistirenske pjene i izvagali ih. I vidjeli su da kocke imaju različite težine, a samim tim i različite gustoće.

Težina kocke od:

• kamen –264g.,
• polistiren - 3 gr.,
• metal - 1020 gr.,
• drvo - 70 gr.

Iz ovoga je zaključeno da je najgušći materijal kocke metal, zatim kamen, drvo i polistiren.

Iskustvo 3

A što se događa ako se ove kocke umoče u vodu? Kao što se može vidjeti iz pokusa, kamen i metal su se utopili - gustoća im je veća od gustoće vode, ali pjena i drvo nisu - njihova je gustoća manja od gustoće vode. Dakle, svaki će objekt plutati ako je njegova gustoća manja od gustoće vode.

Stoga je brod, kako bi se zadržao na vodi, potrebno paziti da njegova gustoća bude manja od gustoće vode. Pretpostavimo da ga napravite od materijala koji ima gustoću manju od gustoće vode i ne potone - na primjer, od drveta. Iz povijesti znamo da je osoba ispočetka izrađivala drvene splavove, a potom čamce koristeći svojstvo drveta - uzgon.

Danas vidimo mnoge brodove izrađene od metala, ali ne potonu. Razlog je taj što je njihov slučaj ispunjen zrakom. Zrak je mnogo manje gust od vode. Čini se da je brod uobičajen, ukupna gustoća zraka i metala. Kao rezultat toga, prosječna gustoća broda, zajedno s ogromnom količinom zraka u njegovom trupu, postaje manja od gustoće vode. Zbog toga teški brod ne tone. To potvrđujemo iskustvom.

Iskustvo 4

Bacimo ravan lim u vodu - on odmah potone, a bilo koja posuda sa stranicama ostane na površini - u njemu se formira rezerva za uzgon. Tamo čak možete staviti teret.

Uređaji za spašavanje također rade: prsluk ili krug, odjeven na osobu. Uz njihovu pomoć uspijevaju ostati na vodi do dolaska spasitelja.

2. uzdržanost

Uz to, plutajuća sila djeluje na tijelo uronjeno u vodu. Na slici vidimo da sile pritiska djeluju na tijelo sa svih strana:

Sile koje djeluju u vodoravnom smjeru, tj. na brodu se međusobno otkazuju. Tlak na donjoj površini - na dnu, prelazi pritisak odozgo. Kao rezultat toga, nastaje potisna sila prema gore.

To se jasno vidi iz sljedećeg iskustva.

Iskustvo 5

Kugla s zrakom iznutra, uronjena u vodu, leti silom prema gore.

To djeluje na silu uzgona kugle (Arhimedesova sila). Zatim drži brod na vodi i dopušta brodu da plovi.

1-Force podrška; 2-tlak vode na brodu

Zašto djelovanje sile uzgona ovisi?

prvo   - to je od volumena broda i drugo - od gustoće vode u kojoj brod pluta. Ova sila je veća, veći je volumen potopljenog tijela. To ćemo potvrditi iskustvom.

Iskustvo 6

Stavite mali teret na plutajuću dasku - utapaju se. No, volumen glisera na napuhavanje mnogo je veći, a može izdržati čak i nekoliko ljudi.

drugo   - Plovnost varira s povećanjem gustoće vode. Gustoća vode može se povećati ako je jako, jako zasoljena.

Dokazimo to sljedećim eksperimentom.