Ce metale nu se îneacă în apă. Metalul compus creat de chimiști nu se scufundă în apă. Fiind în natură și sens

Cuvântul metal este adesea asociat cu greutatea. Acest lucru este departe de caz. Toate metalele au proprietăți foarte diferite. Unele dintre ele sunt atât de ușoare încât nici măcar nu se înecă în apă. Ce metal este cel mai ușor? Care sunt proprietățile sale? Să aflăm.

Cele mai ușoare metale din lume

Metalele ușoare sunt metale care au o densitate mică. Aceasta nu este în niciun caz o întâmplare rară. Substanțele cu astfel de caracteristici reprezintă aproximativ 20% din masa scoarței terestre. Sunt exploatate activ și utilizate pe scară largă în industrie.

Cel mai ușor metal este litiu. Pe lângă cea mai mică masă atomică, are și cea mai mică densitate, care este de două ori mai mică decât cea a apei. După litiu vine potasiu, sodiu, aluminiu, rubidiu, cesiu, stronțiu, etc. Acestea includ titanul, care are cea mai mare rezistență printre metale.

Ușor și rezistent este, de asemenea, aluminiu. În scoarța pământului, este a treia cea mai frecventă. Până când oamenii au aflat cum să-l obțină industrial, metalul era mai scump decât aurul. Acum se poate cumpăra un kilogram de aluminiu pentru aproximativ 2 dolari. Este utilizat atât în \u200b\u200btehnologia rachetelor, cât și în industria militară, precum și pentru fabricarea de folie alimentară și articole de bucătărie.

litiu

Litiu se află în primul grup al tabelului periodic al elementelor. Acesta se află la numărul 3, după hidrogen și heliu, și are cea mai mică masă atomică dintre toate metalele. O substanță simplă este litiu, în condiții normale are o culoare alb-argintiu.

Este cel mai ușor metal alcalin cu o densitate de 0,534 g / cm³. Din această cauză, plutește nu numai în apă, ci și în kerosen. Parafina, benzina, uleiurile minerale sau eterul de petrol sunt utilizate de obicei pentru depozitarea sa. Litiu este foarte moale și plastic, ușor de tăiat cu un cuțit. Pentru a topi acest metal, acesta trebuie încălzit la o temperatură de 180,54 ° C. Se fierbe doar la 1340 ° C.

În natură, există doar doi izotopi stabili ai metalului: litiu-6 și litiu-7. Pe lângă acestea, există 7 izotopi artificiali și 2 izomeri nucleari. Litiu este un intermediar în conversia hidrogenului în heliu, participând astfel la formarea de energie stelară.

Reacții cu litiu

Având în vedere natura sa alcalină, se poate presupune că este foarte activ. Cu toate acestea, metalul este cel mai calm reprezentant al grupului său. La temperatura normală a camerei, litiu reacționează slab cu oxigenul și cu multe alte substanțe. Își arată „temperamentul violent” după încălzire, apoi reacționează cu acizi, diverse gaze și baze.

Spre deosebire de alte metale alcaline, reacționează ușor cu apa, formând hidroxid și hidrogen. Practic nu există reacție cu aerul uscat. Dar dacă este umed, litiu reacționează încet cu gazele sale, formând nitrură, carbonat și hidroxid.

La anumite temperaturi, cel mai ușor metal este activ cu amoniac, alcool etilic, halogeni, hidrogen, carbon, siliciu, sulf.

Aliajele de litiu

Proprietățile litiului cresc calitățile individuale ale metalelor, motiv pentru care este folosit adesea în aliaje. Utila este reacția sa cu oxizi, hidrogen, sulfuri. Când este încălzit, formează compuși insolubili cu ei, ușor de extras din metale topite, curățându-i de aceste substanțe.

Pentru a conferi aliajului rezistența la coroziune și ductilitate, este amestecat cu magneziu și aluminiu. Cuprul din aliaj cu acesta devine mai dens și mai puțin poros, conduce mai bine energia electrică. Cel mai ușor metal crește duritatea și ductilitatea plumbului. În același timp, crește punctul de topire al multor substanțe.

Datorită litiului, metalul devine puternic și rezistent la distrugere. Cu toate acestea, el nu le împovără. De aceea, aliajele bazate pe acesta sunt utilizate în inginerie spațială și aviație. Cele mai utilizate sunt amestecurile cu cadmiu, cupru, scandiu și magneziu.

Fiind în natură și sens

Cel mai ușor metal are aproximativ 30 de minerale proprii, dar doar 5 dintre ele sunt utilizate în industrie: pentalit, amblygonite, lepidolite, zinnwaldite și spodumene. În plus, este localizat în lacurile sărate. În total, scoarța terestră conține 0,005% din acest metal.

Pe toate continentele se găsesc mari rezerve industriale de litiu. Este extras în Brazilia, Australia, Africa de Sud, Canada, SUA și alte țări. Apoi îl folosesc în electronică, metalurgie, materiale laser, energie nucleară și chiar medicină.

În corpul nostru se găsește în ficat, sânge, plămâni, oase și alte organe. Lipsa litiului duce la tulburări ale funcționării sistemului nervos și a creierului. Crește rezistența organismului la boli, activează activitatea enzimelor. Odată cu aceasta, ele combat lupta cu Alzheimer, tulburările mentale, scleroza, precum și diverse dependențe.

toxicitate

În ciuda rolului biologic important al litiului în corpul nostru, acesta poate fi periculos. Cel mai ușor metal este destul de toxic și poate provoca intoxicații. Când arde, provoacă iritarea și umflarea mucoaselor. Dacă o bucată de metal întreg ajunge pe ele, același lucru se va întâmpla.

Litiu nu trebuie ridicat fără mănuși. Interacționând cu umezeala din aer sau umiditatea pielii, provoacă cu ușurință o arsură. Cu metalul topit, trebuie să fiți și mai atenți, deoarece activitatea sa crește semnificativ. Când lucrați cu acesta, trebuie să vă amintiți că acesta este un alcalin. Îi puteți reduce efectul asupra pielii cu oțet obișnuit.

În organism, litiu crește stabilitatea sistemului imunitar și îmbunătățește funcționarea sistemului nervos. Dar supraabundența sa este însoțită de amețeli, somnolență, pierderea poftei de mâncare. Intoxicațiile cu metale duc la scăderea libidoului, slăbiciune musculară și creștere în greutate. În acest caz, vederea, memoria și coma se pot agrava. Lucrați întotdeauna cu litiu cu mănuși, un costum de protecție și ochelari.

Echipa ruso-americană de cercetători a prezentat o evoluție revoluționară: un aluminiu ultra-ușor, care nu se scufundă în apă.

Chimiștii de la Universitatea Federală din Sudul Rusiei și de la Universitatea din Utah (SUA) au dezvoltat o nouă formă cristalină ultralumină de aluminiu. Nu se scufunda în apă și poate fi aplicat în diverse domenii ale economiei și industriei. Pentru a crea un material nou, a fost aplicată o abordare inovatoare folosind tehnologia computerului. Studiul raportează Science Daily.

Profesorul Alexander Boldyrev de la Universitatea din Utah, împreună cu colegii de la Universitatea Federală de Sud, au restructurat aluminiu obișnuit la nivel molecular. Pentru aceasta, experții au folosit simularea computerului și au „asamblat” o nouă rețea de cristal.

Boldyrev explică: echipa sa a lucrat cu o rețea de cristal de diamant. Pe baza structurii sale, oamenii de știință   a înlocuit fiecare atom de carbon   tetraedru din aluminiu.
  Rezultatul este o nouă formă metastabilă de aluminiu ușor. Densitatea sa – 0,61 grame pe centimetru cub (pentru comparație: aluminiul obișnuit are o densitate de 2,71 grame pe centimetru cub).
  Și asta înseamnă că aluminiul cu o nouă formă cristalină va pluti pe suprafața apei a cărei densitate este de un gram pe centimetru cub.

Această proprietate deschide perspective gigantice pentru utilizarea unui metal nou - un paramagnet relativ ieftin și ușor de fabricat, rezistent la coroziune. Construcția spațiului, medicina, electronica, industria auto sunt doar câteva dintre domeniile în care aluminiul ultraligor va găsi aplicație, sunt siguri autorii. Adevărat, încă nu trebuie să testeze material nou în diferite condiții, în primul rând - pentru a-i verifica rezistența.

Ajutat de Denis Zelenov. 10 ani

În vară, Denis a înotat pe canalul Volga - Don. M-am uitat la corăbiile mari în timp ce merg pe lungul canalului, se ridică și cad în camera de blocare. Și m-am gândit: ce le permite nu numai să stea pe apă, ci și să poarte sarcini grele?

De ce vapoarele pot merge pe apă?

Există mai multe motive.

1. Densitatea

Experiență 1

Știm cu toții că dacă aruncați o scândură de lemn în apă, aceasta va sta pe suprafața sa, dar o foaie de metal de aceeași dimensiune începe imediat să se scufunde.

De ce se întâmplă asta? Aceasta este determinată nu de greutatea obiectului, ci de densitatea acestuia. Densitatea este masa unei substanțe închise într-un volum specific.

Experiența 2

Am luat cuburi de aceeași dimensiune 70 × 40 × 50 mm din diferite materiale - metal, lemn, piatră și polistiren și le-am cântărit. Și au văzut că cuburile au greutăți diferite și, prin urmare, densități diferite.

Greutatea cubului de la:

• piatră –264 g.,
• polistiren - 3 gr.,
• metal - 1020 gr.,
• lemn - 70 gr.

Din aceasta s-a ajuns la concluzia că cel mai dens material al cuburilor este metalul, apoi piatra, lemnul și polistirenul.

Experiența 3

Și ce se întâmplă dacă aceste cuburi sunt scufundate în apă? După cum se poate observa din experiment, piatra și metalul înecate - densitatea lor este mai mare decât densitatea apei, dar spuma și lemnul nu sunt - densitatea lor este mai mică decât densitatea apei. Deci, orice obiect va pluti dacă densitatea sa este mai mică decât densitatea apei.

Prin urmare, nava, pentru a fi păstrată pe apă, este necesar să vă asigurați că densitatea acesteia a fost mai mică decât densitatea apei. Să presupunem că o faceți dintr-un material care are o densitate mai mică decât densitatea apei și nu se scufundă - de exemplu, din lemn. Din istorie, știm că o persoană a făcut plute din lemn la început și apoi bărci, folosind proprietatea lemnului - flotabilitate.

Astăzi vedem multe nave din metal, dar ele nu se scufundă. Motivul este că cazul lor este umplut cu aer. Aerul este mult mai puțin dens decât apa. Nava formează, ca atare, densitatea totală, totală a aerului și a metalului. Ca urmare a acestui fapt, densitatea medie a navei, împreună cu volumul imens de aer din coca sa, devine mai mică decât densitatea apei. De aceea, o navă grea nu se scufundă. Confirmăm acest lucru cu experiență.

Experiența 4

Aruncăm o foaie de metal plată în apă - se scufundă imediat și orice vas cu laturile rămâne la suprafață - se formează o rezervă de flotabilitate. Acolo poți pune chiar și o încărcătură.

Aparatele care salvează viața funcționează și ele: o vestă sau un cerc, îmbrăcate pe o persoană. Cu ajutorul lor, reușesc să rămână la linie până la sosirea salvatorilor.

2. flotabilitate

În plus, o forță flotantă acționează asupra unui corp scufundat în apă. În figura vedem că forțele de presiune acționează asupra corpului din toate părțile:

Forțele care acționează în direcția orizontală, adică. la bordul navei, se anulează reciproc. Presiunea pe suprafața inferioară - pe partea inferioară, depășește presiunea de sus. Drept urmare, apare o forță de împingere în sus.

Acest lucru se vede clar din următoarea experiență.

Experiența 5

O bilă cu aer înăuntru, cufundată în apă, zboară în sus din ea cu forță.

Aceasta acționează asupra forței de flotabilitate a bilei (forța lui Arhimede). Apoi ține nava la linie și permite navei să navigheze.

1-Suport de forță; 2-Presiunea apei la bord

De ce depinde acțiunea forței de flotabilitate?

în primul rând   - aceasta este din volumul navei și a doua - din densitatea apei în care plutește nava. Această forță este mai mare, cu atât este mai mare volumul corpului scufundat. Vom verifica acest lucru prin experiență.

Experiența 6

Puneți o mică sarcină pe o placă plutitoare - se îneacă. Dar volumul bărcii gonflabile este mult mai mare și poate rezista chiar și la câteva persoane.

în al doilea rând   - flotabilitatea variază odată cu creșterea densității apei. Densitatea apei poate fi crescută dacă este foarte, foarte sărată.

Să dovedim acest lucru prin următorul experiment.