Химические металлы Печать
Оценка пользователей: / 8
ПлохоОтлично 
Химические элементы

С металлами человечество познакомилось 7 тыс. лет назад. С тех пор металл преобразил жизнь людей, а люди довели его свойства до совершенства. Благодаря этому, у некоторых металлов появилась память.

Интересно, что еще в XV—XVI веках индейцы культуры Чонос (Эквадор) выплавляли медь с содержанием 99,5 %. Из меди они изготавливали монеты в виде топориков 2 мм по сторонам и 0,5 мм толщиной. Данная монета имела хождение по всему западному побережью Южной Америки, и в том числе в государстве Инков.

Металл (с греческого «metallon») означает «шахта, копи». Несмотря на то, что металлы отличаются по внешнему виду друг от друга, как, например, золото и ртуть, их объединяет сходное внутреннее строение. Между атомами металлов «гуляют» свободные электроны, образуя особый тип связи, благодаря которому металлы и обладают такой пластичностью. Большим количеством свободных электронов объясняется способность металлов проводить электрический ток и тепло. Металлы также отличаются способностью отражать световые волны, что придаёт этим химическим элементам характерный блеск.

На данный момент известно более 80 химических элементов, имеющих металлические свойства. К металлам относятся как собственно металлы, так и их сплавы, металлические соединения, в том числе интерметаллиды (химическое соединение из двух или более металлов).

Самый распространённый среди металлов элемент - это железо, известный в таблице Менделеева как Fe («феррум»). Железо сыграло огромную роль в человеческой истории, так как, научившись его выплавлять, человечество смогло быстро усовершенствовать орудия труда. Если к железу добавить углерод, а в небольших количествах другие металлы, например, молибден, то можно получить чугун и разные сорта сталей. Железо и его сплавы обычно называют «черными металлами».

К довольно редким металлам относится золото, которое было известно раньше железа. В периодической системе элементов Менделеева этот благородный металл числится под знаком Au («аурум»). Если в прошлом золото использовалось только с целью создания ювелирных изделий и монет, то теперь оно необходимо для создания деталей компьютеров и другой техники.

Серебро также относится к драгоценным металлам, но оно гораздо дешевле золота. Ag («аргентум») широко применяется в технике, входит в состав многих лекарственных средств. Вода, настоянная на серебре, обладает лечебными свойствами.

Ртуть — удивительный жидкий металл. Ее номер 80, знак Hg («гидраргирум»). В природе ртуть распространена довольно широко, встречается и в чистом виде, и вместе с другими элементами. Некоторым металлическим сплавам, например нитинолу (55% никеля и 45% титана), присущ эффект памяти формы. Он заключается в том, что деформированное изделие из такого материала при нагреве до определённой температуры возвращается к своей первоначальной форме.

В химическом отношении все металлы характеризуются сравнительной легкостью отдачи валентных электронов и способностью образовывать положительно заряженные ионы. Следовательно, металлы в свободном состоянии являются восстановителями. К ним относятся: Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au.   Это электрохимический ряд напряжений. В этом ряду металлы расположены по восстановительной способности. Самые активные восстановители (легко отдающие свои электроны) – щелочные и щелочноземельные металлы ( K, Ca, Na). Труднее всех отдают электроны – Ag, Au, Pt. Химическая активность данного ряда элементов протекает в водной среде только в окислительно-восстановительных реакциях.

Химическая реакция

Химическая реакция — это превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности, не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.

Химические реакции происходят при смешении или физическом контакте реагентов самопроизвольно, при нагревании, участии катализаторов (катализ), действии света (фотохимические реакции), электрического тока (электродные процессы), ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции), механического воздействия (механохимические реакции), в низкотемпературной плазме (плазмохимические реакции) и т. п. Взаимодействие молекул между собой происходит по цепному маршруту: ассоциация – электронная изомеризация – диссоциация, в котором активными частицами являются радикалы, ионы, координационно-ненасыщенные соединения. Скорость химической реакции определяется концентрацией активных частиц и разницей между энергиями связи разрываемой и образуемой.

В некоторых американских и английских клиниках наблюдались странные явления. Время от времени из раковин раздавались звуки, напоминающие пистолетные выстрелы, а в одном случае неожиданно взорвалась сливная трубка. Виной сему оказался очень слабый (0,01%) раствор азида натрия NaN3, который использовали в качестве консерванта физиологических растворов. Излишки раствора азида в течение многих месяцев сливали в раковины — доходило до 2-х л в день.

Сам по себе азид натрия — соль азидоводородной кислоты HN3 — не взрывается. Однако азиды тяжёлых металлов (меди, серебра, ртути, свинца и др.) — весьма неустойчивые кристаллические соединения, которые взрываются при трении, ударе, нагревании, действии света.

Выяснилось, что сливные трубки под раковинами, которые были изготовлены из меди или латуни (такие трубки легко гнутся, особенно после нагревания, поэтому их удобно устанавливать в сливной системе), реагировали с раствором, выливаемым в раковину,  образуя азид свинца Pb(N3)2, используещийся как инициирующее взрывчатое вещество, с помощью которого подрывают основную массу взрывчатки. Для этого достаточно всего двух десятков миллиграммов Pb(N3)2. Специалисты, которые занимались «разминированием» сливных труб, чтобы не рисковать, подорвали эти трубки на месте, сложив их в металлический бак массой 1 т. Взрыв был настолько силён, что сдвинул бак на несколько сантиметров!

Интересный факт установили польские учёные – в тех водоёмах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными размерами. В прудах или озёрах, где медь отсутствует, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

Самый крупный существующий в настоящий момент платиновый самородок хранится в Алмазном фонде Московского Кремля. Этот самородок весом 7 кг 860,5 г называют «Уральский гигант».