โลหะชนิดใดที่ไม่จมน้ำ โลหะผสมที่สร้างขึ้นโดยนักเคมีไม่ได้จมอยู่ในน้ำ อยู่ในธรรมชาติและความหมาย

คำว่าโลหะมักเกี่ยวข้องกับความหนักแน่น สิ่งนี้อยู่ไกลจากกรณี โลหะทุกชนิดมีคุณสมบัติแตกต่างกันมาก บางคนเบามากจนไม่จมน้ำ โลหะชนิดใดที่เบาที่สุด? คุณสมบัติของมันคืออะไร? มาหาคำตอบกัน

โลหะที่เบาที่สุดในโลก

โลหะเบาเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นต่ำ นี่ไม่ได้เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยาก สารที่มีคุณสมบัติเช่นนี้ทำขึ้นประมาณ 20% ของมวลของเปลือกโลก พวกเขาขุดอย่างแข็งขันและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

โลหะที่เบาที่สุดคือลิเธียม นอกจากมวลอะตอมที่เล็กที่สุดแล้วมันยังมีความหนาแน่นน้อยที่สุดซึ่งต่ำกว่าน้ำสองเท่า หลังจากลิเธียมมาโพแทสเซียมโซเดียมอลูมิเนียมรูบิเดียมซีเซียมสตรอนเทียม ฯลฯ ซึ่งรวมถึงไทเทเนียมซึ่งมีความแข็งแรงสูงสุดในหมู่โลหะ

น้ำหนักเบาและทนทานยังเป็นอลูมิเนียม ในเปลือกโลกมันเป็นเรื่องธรรมดามากที่สุดเป็นอันดับสาม จนกว่าผู้คนจะเรียนรู้วิธีที่จะทำให้มันเป็นอุตสาหกรรมโลหะมีราคาแพงกว่าทองคำ ตอนนี้อลูมิเนียมกิโลกรัมสามารถซื้อได้ประมาณ $ 2 มันถูกใช้ทั้งในเทคโนโลยีจรวดและอุตสาหกรรมทางทหารและสำหรับการผลิตฟอยล์อาหารและรายการครัว

ลิเธียม

ลิเธียมอยู่ในกลุ่มแรกของตารางธาตุ มันอยู่ที่เลข 3 หลังจากไฮโดรเจนและฮีเลียมและมีมวลอะตอมที่เล็กที่สุดในโลหะทั้งหมด สารง่าย ๆ คือลิเธียมภายใต้สภาวะปกติมันมีสีเงินสีขาว

มันเป็นโลหะอัลคาไลที่เบาที่สุดที่มีความหนาแน่น 0.534 g / cm³ ด้วยเหตุนี้มันลอยอยู่ในน้ำไม่เพียง แต่ในน้ำมันก๊าด พาราฟิน, น้ำมันเบนซิน, น้ำมันแร่หรือปิโตรเลียมอีเธอร์มักจะใช้สำหรับการจัดเก็บ ลิเธียมมีความอ่อนนุ่มและพลาสติกมีดตัดง่าย ในการหลอมโลหะนี้จะต้องได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิ 180.54 องศาเซลเซียส มันเดือดที่อุณหภูมิ 1,340 องศาเซลเซียสเท่านั้น

ในธรรมชาติมีเพียงไอโซโทปโลหะที่เสถียรสองชนิดคือ Lithium-6 และ Lithium-7 นอกจากนั้นยังมีไอโซโทปประดิษฐ์ 7 ชนิดและไอโซโทปนิวเคลียร์ 2 อัน ลิเทียมเป็นตัวกลางในการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมดังนั้นจึงมีส่วนร่วมในการก่อตัวของพลังงานดวงดาว

ปฏิกิริยากับลิเธียม

ด้วยธรรมชาติที่เป็นด่างของมันจึงสามารถสันนิษฐานได้ว่ามันมีฤทธิ์มาก อย่างไรก็ตามโลหะเป็นตัวแทนที่สงบที่สุดของกลุ่ม ที่อุณหภูมิห้องปกติลิเธียมจะทำปฏิกิริยาอย่างอ่อนต่อออกซิเจนและสารอื่น ๆ อีกมากมาย เขาแสดงให้เห็นว่า "อารมณ์รุนแรง" หลังจากความร้อนจากนั้นเขาก็ทำปฏิกิริยากับกรดก๊าซและเบสต่าง ๆ

ซึ่งแตกต่างจากโลหะอัลคาไลอื่น ๆ มันทำปฏิกิริยาเบา ๆ กับน้ำสร้างไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจน ไม่มีปฏิกิริยากับอากาศแห้ง แต่ถ้ามันเปียกน้ำลิเธียมจะทำปฏิกิริยากับแก๊สอย่างช้าๆทำให้เกิดไนไตรด์คาร์บอเนตและไฮดรอกไซด์

ที่อุณหภูมิที่แน่นอนโลหะที่เบาที่สุดจะทำงานกับแอมโมเนีย, เอทิลแอลกอฮอล์, ฮาโลเจน, ไฮโดรเจน, คาร์บอน, ซิลิคอน, กำมะถัน

ลิเทียมอัลลอยด์

คุณสมบัติของลิเธียมช่วยเพิ่มคุณภาพของโลหะซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมันจึงมักถูกใช้ในโลหะผสม มีประโยชน์คือมีปฏิกิริยากับออกไซด์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ เมื่อถูกความร้อนมันจะเกิดสารประกอบที่ไม่ละลายในตัวซึ่งง่ายต่อการสกัดจากโลหะหลอมเหลวทำความสะอาดสารเหล่านี้

เพื่อให้ความต้านทานของโลหะผสมต่อการกัดกร่อนและความเหนียวมันผสมกับแมกนีเซียมและอลูมิเนียม ทองแดงในโลหะผสมที่มีความหนาแน่นมากขึ้นและมีรูพรุนน้อยลง โลหะที่เบาที่สุดจะเพิ่มความแข็งและความเหนียวของตะกั่ว ในเวลาเดียวกันมันเพิ่มจุดหลอมเหลวของสารหลายชนิด

ด้วยลิเธียมโลหะจะแข็งแรงและทนทานต่อการถูกทำลาย อย่างไรก็ตามเขาไม่ได้เป็นภาระพวกเขา นั่นคือเหตุผลที่โลหะผสมที่ใช้เป็นพื้นฐานในวิศวกรรมอวกาศและการบิน ส่วนใหญ่ใช้เป็นของผสมกับแคดเมียมทองแดงสแกนเดียมและแมกนีเซียม

อยู่ในธรรมชาติและความหมาย

โลหะที่เบาที่สุดมีแร่ประมาณ 30 ตัว แต่มีเพียง 5 ชนิดเท่านั้นที่ใช้ในอุตสาหกรรม: pentalite, amblygonite, lepidolite, zinnwaldite และ spodumene นอกจากนี้ยังตั้งอยู่ในทะเลสาบเกลือ โดยรวมเปลือกโลกประกอบด้วยโลหะนี้ 0.005%

ลิเธียมสำรองอุตสาหกรรมขนาดใหญ่นั้นพบได้ในทุกทวีป มีการขุดในบราซิล, ออสเตรเลีย, แอฟริกาใต้, แคนาดา, สหรัฐอเมริกาและประเทศอื่น ๆ จากนั้นนำไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, โลหะ, วัสดุเลเซอร์, พลังงานนิวเคลียร์และแม้แต่ยา

ในร่างกายของเราพบได้ในตับเลือดปอดกระดูกและอวัยวะอื่น ๆ การขาดลิเธียมทำให้เกิดการรบกวนการทำงานของระบบประสาทและสมอง มันเพิ่มความต้านทานของร่างกายต่อโรคเปิดใช้งานกิจกรรมของเอนไซม์ พวกเขาต่อสู้กับโรคอัลไซเมอร์ความผิดปกติทางจิตเส้นโลหิตตีบและการเสพติดต่างๆ

ความเป็นพิษ

แม้จะมีบทบาททางชีวภาพที่สำคัญของลิเธียมในร่างกายของเรามันอาจเป็นอันตรายได้ โลหะที่เบาที่สุดนั้นค่อนข้างเป็นพิษและสามารถทำให้เกิดพิษได้ เมื่อเผาไหม้จะกระตุ้นให้เกิดการระคายเคืองและบวมของเยื่อเมือก หากชิ้นส่วนของโลหะทั้งหมดได้รับพวกเขาสิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้น

ต้องไม่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโดยไม่มีถุงมือ การมีปฏิสัมพันธ์กับความชื้นในอากาศหรือความชื้นบนผิวหนังทำให้เกิดแผลไหม้ได้ง่าย ด้วยโลหะที่หลอมเหลวคุณจะต้องระมัดระวังให้มากขึ้นเนื่องจากกิจกรรมนั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อทำงานกับมันคุณต้องจำไว้ว่านี่เป็นด่าง คุณสามารถลดผลกระทบต่อผิวหนังด้วยน้ำส้มสายชูธรรมดา

ในร่างกายลิเธียมช่วยเพิ่มความเสถียรของระบบภูมิคุ้มกันและปรับปรุงการทำงานของระบบประสาท แต่ความอุดมสมบูรณ์นั้นมาพร้อมกับอาการวิงเวียนศีรษะง่วงนอนเบื่ออาหาร พิษจากโลหะทำให้ความใคร่ลดลงกล้ามเนื้ออ่อนแรงและน้ำหนักเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้การมองเห็นความจำและอาการโคม่าอาจแย่ลง ทำงานกับแบตเตอรี่ลิเธียมพร้อมถุงมือชุดป้องกันและแว่นตาเสมอ

ทีมนักวิจัยชาวรัสเซีย - อเมริกันนำเสนอการพัฒนาที่ปฏิวัติวงการ: อลูมิเนียมที่บางเบาซึ่งไม่จมในน้ำ

นักเคมีจากมหาวิทยาลัยสหพันธรัฐรัสเซียตอนใต้และมหาวิทยาลัยยูทาห์ (สหรัฐอเมริกา) ได้พัฒนาอลูมิเนียมรูปผลึกที่เบาเป็นพิเศษ มันไม่ได้จมในน้ำและสามารถนำไปใช้ในด้านเศรษฐกิจและอุตสาหกรรมต่าง ๆ ในการสร้างวัสดุใหม่ได้มีการนำวิธีการที่เป็นนวัตกรรมมาใช้โดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ รายงานการศึกษาวิทยาศาสตร์รายวัน

ศาสตราจารย์ Alexander Boldyrev จาก University of Utah ร่วมกับเพื่อนร่วมงานจาก Southern Federal University ได้ทำการปรับโครงสร้างอลูมิเนียมธรรมดาในระดับโมเลกุล สำหรับสิ่งนี้ผู้เชี่ยวชาญใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และ“ ประกอบ” ตาข่ายคริสตัลใหม่

Boldyrev อธิบายว่า: ทีมของเขาทำงานร่วมกับตาข่ายคริสตัลเพชร ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของนักวิทยาศาสตร์   แทนที่ทุกอะตอมคาร์บอน  จัตุรมุขของอลูมิเนียม
  ผลลัพธ์ที่ได้คืออลูมิเนียมน้ำหนักเบารูปแบบใหม่ที่สามารถแพร่กระจายได้ ความหนาแน่นของมัน – 0.61 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร (สำหรับการเปรียบเทียบ: อลูมิเนียมธรรมดามีความหนาแน่น 2.71 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร)
  และนี่หมายความว่าอลูมิเนียมที่มีรูปแบบผลึกใหม่ จะลอยอยู่บนผิวน้ำ มีความหนาแน่นหนึ่งกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

คุณสมบัติดังกล่าวเปิดโอกาสให้ลูกค้าขนาดใหญ่สำหรับการใช้งานของโลหะใหม่ - ราคาไม่แพงและง่ายต่อการผลิต, paramagnet ที่ทนต่อการกัดกร่อน การก่อสร้างอวกาศ, ยา, อิเล็กทรอนิกส์, อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นเพียงบางส่วนของพื้นที่ที่อลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเบาจะหาใบสมัครผู้เขียนมั่นใจ ทรูพวกเขายังไม่ได้ทดสอบวัสดุใหม่ในเงื่อนไขต่าง ๆ ก่อนอื่น - เพื่อตรวจสอบความแข็งแรง

ช่วยโดย Denis Zelenov 10 ปี

ในช่วงฤดูร้อนเดนิสว่ายน้ำบนแม่น้ำโวลก้า - ดอน ฉันดูเรือลำใหญ่ขณะที่พวกเขาเดินไปตามช่องทางขึ้น ๆ ลง ๆ ในห้องล็อค และฉันคิดว่า: อะไรที่ช่วยให้พวกเขาไม่เพียง แต่อยู่บนน้ำ แต่ยังสามารถรับของหนักได้อีกด้วย

ทำไมเรือสามารถเดินบนน้ำได้?

มีสาเหตุหลายประการ

1. ความหนาแน่น

ประสบการณ์ 1

เราทุกคนรู้ว่าถ้าคุณโยนกระดานไม้ลงไปในน้ำมันจะอยู่บนพื้นผิวของมัน แต่แผ่นโลหะที่มีขนาดเท่ากันก็จะเริ่มจมทันที

ทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยน้ำหนักของวัตถุ แต่โดยความหนาแน่น ความหนาแน่นคือมวลของสารที่อยู่ในปริมาตรจำเพาะ

ประสบการณ์ 2

เราเอาลูกบาศก์ขนาดเดียวกัน 70 × 40 × 50 มม. จากวัสดุที่แตกต่างกัน - โลหะ, ไม้, หิน, โฟมโพลีสไตรีนและชั่งน้ำหนัก และพวกเขาเห็นว่าก้อนมีน้ำหนักแตกต่างกันดังนั้นความหนาแน่นต่างกัน

น้ำหนักก้อนจาก:

• หิน - 264 กรัม
• สไตรีน - 3 กรัม
• โลหะ - 1,020 กรัม
• ไม้ - 70 กรัม

จากนี้สรุปได้ว่าวัสดุที่หนาแน่นที่สุดของลูกบาศก์คือโลหะแล้วหินไม้และสไตรีน

ประสบการณ์ 3

และจะเกิดอะไรขึ้นถ้าก้อนเหล่านี้จุ่มลงในน้ำ? ดังที่เห็นได้จากการทดลองหินและโลหะจมน้ำตาย - ความหนาแน่นของพวกมันสูงกว่าความหนาแน่นของน้ำ แต่โฟมและไม้ไม่ได้ - ความหนาแน่นของพวกมันต่ำกว่าความหนาแน่นของน้ำ ดังนั้นวัตถุใด ๆ จะลอยถ้าความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ

ดังนั้นเรือดังนั้นมันจึงถูกเก็บไว้ในน้ำมีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าความหนาแน่นของมันน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ สมมติว่าคุณทำมาจากวัสดุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำและไม่จมตัวอย่างเช่นจากไม้ จากประวัติศาสตร์เรารู้ว่าคนทำแพไม้ในตอนแรกและจากนั้นเรือโดยใช้ทรัพย์สินของทุ่นลอยน้ำ

วันนี้เราเห็นเรือจำนวนมากที่ทำจากโลหะ แต่พวกเขาไม่ได้จม เหตุผลคือคดีของพวกเขาเต็มไปด้วยอากาศ อากาศมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำมาก รูปแบบของเรือราวกับว่ามันเป็นความหนาแน่นทั่วไปของอากาศและโลหะ เป็นผลให้ความหนาแน่นเฉลี่ยของเรือรวมทั้งปริมาณอากาศจำนวนมากในตัวเรือกลายเป็นน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ นั่นเป็นสาเหตุที่เรือขนาดใหญ่ไม่จม เรายืนยันสิ่งนี้ด้วยประสบการณ์

ประสบการณ์ 4

ปล่อยโลหะแผ่นแบนลงไปในน้ำ - มันจะจมทันทีและเรือที่มีด้านใดด้านหนึ่งยังคงลอยอยู่ - มีการสร้างทุ่นลอยน้ำไว้ในนั้น คุณสามารถโหลดได้ที่นี่

เครื่องใช้ช่วยชีวิตยังใช้งานได้: เสื้อกั๊กหรือวงกลมสวมใส่กับคน ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาพวกเขาจัดการอยู่จนลอยไปถึงการมาถึงของผู้ช่วยชีวิต

2. การลอยตัว

นอกจากนี้แรงลอยตัวทำหน้าที่ในร่างกายที่แช่อยู่ในน้ำ ในรูปเราเห็นว่าแรงกดดันกระทำต่อร่างกายจากทุกด้าน:

บังคับให้ทำหน้าที่ในทิศทางแนวนอนเช่น บนเรือให้ยกเลิกซึ่งกันและกัน ความดันบนพื้นผิวด้านล่าง - ที่ด้านล่างเกินความดันจากด้านบน เป็นผลให้เกิดแรงผลักดันขึ้น

เห็นได้อย่างชัดเจนจากประสบการณ์ต่อไปนี้

ประสบการณ์ 5

ลูกบอลที่มีอากาศอยู่ในน้ำจมอยู่ในน้ำลอยขึ้นจากแรงด้วย

สิ่งนี้ทำหน้าที่บังคับกำลังพยุงบอล (Archimedes force) จากนั้นเธอก็ทำให้เรือลอยและอนุญาตให้เรือแล่น

1-Force support; แรงดันน้ำ 2 ระดับบนเครื่อง

เหตุใดการกระทำของแรงลอยตัวจึงขึ้นอยู่กับ?

เป็นครั้งแรก  - นี่คือจากปริมาณของเรือและที่สอง - จากความหนาแน่นของน้ำที่เรือลอย แรงนี้ยิ่งใหญ่เท่าไหร่ปริมาตรของร่างกายที่จมอยู่ใต้น้ำก็ยิ่งมากขึ้น เราจะตรวจสอบสิ่งนี้จากประสบการณ์

ประสบการณ์ 6

วางภาระเล็ก ๆ ไว้บนกระดานลอยน้ำ - พวกมันจมน้ำอยู่ แต่ปริมาณของเรือทำให้พองได้มากขึ้นและสามารถทนได้แม้แต่น้อยคน

ที่สอง  - ทุ่นลอยน้ำแตกต่างกันไปตามความหนาแน่นของน้ำที่เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของน้ำสามารถเพิ่มขึ้นได้หากมีความเค็มมาก

ให้เราพิสูจน์เรื่องนี้โดยการทดลองต่อไปนี้