Jaké kovy patří do lehké skupiny?

Slovo „kov“ ​​je běžně spojováno s těžkou váhou. To ale vůbec není pravda – některé kovy jsou tak lehké, že se ve vodě ani nepotopí. A některé váží stokrát méně než pěna a stále zůstávají odolným kovem. Také by vás mohl zajímat článek o nejdražších kovech světa.

Nejlehčí kov na světě

Lithium

Nejlehčím kovem, který věda zná, je samozřejmě lithium. Stejně jako ostatní lehké kovy patří do skupiny alkalických kovů, které se vyznačují vysokou chemickou aktivitou. Hustota lithia je 0,534 gramů na centimetr krychlový, tzn. je téměř dvakrát lehčí než voda. Navíc lithium může plavat i v petroleji, takže k jeho skladování se obvykle používá minerální olej, petrolej, benzín nebo parafín. Lithium je 40krát lehčí než některé z nejtěžších a nejpevnějších kovů známých vědě – osmium a iridium (22,587 g/cm3). Molární hmotnost lithia je 6,941 g/mol. Pořadové číslo v periodické tabulce je 3. Lithium izoloval z minerálu petalit švédský chemik Johann Arfvedson v roce 1817. V přírodě se lithium nachází především v horninách (přibližně 21 gramů na tunu). O sedm let později bylo lithium poprvé syntetizováno v laboratoři. Navenek tento plast a měkký kov připomíná led a má dokonce podobný stříbřitý odstín. K roztavení lithia je zapotřebí teplota 181 C0. Ostatní alkalické kovy jsou také považovány za nejlehčí, i když jsou horší než lithium. Za lithiem následuje draslík (0,856 g/cm3) a sodík (0,971 g/cm3). Také se netopí ve vodě. Zbývající alkalické kovy (rubidium, cesium, francium) jsou těžší než voda.

Nejlehčí a nejpevnější kov

Hliník

Při hledání zlaté střední cesty mezi lehkostí a pevností se většina chemiků shoduje na tom, že hliník je takovým kovem. Hliník objevil v roce 1825 Dán Oersted. Prvním výrobkem vyrobeným z hliníku bylo dětské chrastítko. Od té doby našel kov, který je nenáročný na zpracování, tak široké uplatnění, že tato látka právem získala titul kov XNUMX. století. Vyrábí se z něj vše, bez čeho si náš moderní život nelze představit: od stavebních konstrukcí až po zahradní nářadí, kování a příbory.

Nejlehčí umělý kov

Microlattis

Je známo, že nejlehčím přírodním kovem je lithium. V roce 2015 však vědci z Kalifornské univerzity prokázali ultralehký materiál podobný pevností jako kovy, ale stokrát lehčí než pěna. Je to z 99,99 % vzduch. Navíc tloušťka jeho stěn je pouhých 100 nanometrů – tisíckrát tenčí než lidský vlas.

Položíte-li kousek microlattis na pampelišku, květ, jehož „klobouček“ může zničit i mírný vánek, se nezdeformuje. Struktura microlattis připomíná lidské kosti. Materiál má stejnou buněčnou strukturu, sestávající z dutých niklových trubek, které se kříží křížem. Díky své struktuře je materiál schopen odolat enormnímu zatížení na svou váhu. Boeing okamžitě oznámil svůj záměr použít microlattis pro „letadla budoucnosti“.

12 způsobů, jak vás muž nebude mít rád na prvním rande

Mnoho dívek sní o tom, že potěší muže, který se jim líbí, a ukáže úžasné zázraky vynalézavosti a kreativity. Ale výsledek zůstává.

7 alternativních Olivierových receptů

Olivier je nezbytným tradičním salátem na oslavu Nového roku, ale už vás unavuje pokaždé připravovat to samé: chcete překvapit své hosty a rodinu.

4 tipy na zdravé stravování, které využije každý

Zdravé stravování není tak těžké, jak by se na první pohled mohlo zdát. Jak se liší zdravé stravování od diety, proč byste neměli čekat na pondělí.

14 legendárních filmů o Velké vlastenecké válce

22. červen 1941 je datum poseté slzami a krví milionů sovětských občanů. Výročí začátku Velké vlastenecké války bylo vyhlášeno Dnem památky.

11 zábavných věcí z Aliexpressu pro zábavu na vodě

Co je to za léto bez koupání? Zvláště pokud si obvyklé koupání a opalování zpestříte zábavnými hrami, na které budou vzpomínat dospělí i děti. Připravili jsme se.

Jak skrýt stopy bouřlivého večera: 12 tipů od vizážistů

Bouřlivý večer má jedinou nevýhodu – vždy po něm následuje nudné ráno. Nejhorší je, když musíš dnes ráno do práce, co.

Životopisy

Olga Belova kronika vztahů

Anna Rudneva raná léta

Vanya Chebanov východní horoskop

Příběh úspěchu Alexandry Yakovleva

Hermiona Grangerová, jak stará

Jak vypadá Sherlock Holmes?

V současné době neexistuje v nomenklatuře IUPAC pojem jako „lehké kovy“. Obvykle se jedná o kovy, které mají nízkou hustotu (obvykle do 4,5 g/cm 3 ) nebo hmotnost. Stojí za zmínku, že v současné době existují kovy, které snadno plavou na vodě, a některé z nich váží několikrát méně než pěna, ale stále zůstávají poměrně odolné.

Do skupiny lehkých kovů obecně patří: hliník, cín, hořčík, titan, berylium a lithium. Kromě toho se do této skupiny kovů často přidává také gallium, indium, thalium, vizmut a kadmium.

Nejvýznamnějšími kovy této skupiny z hlediska technické aplikace jsou hliník, hořčík, titan a berylium. Právě tyto kovy slouží jako základ slitin. Nejvýznamnější a nejrozšířenější skupinou jsou hliníkové slitiny, přesto jsou však pro specifické aplikace nabízeny i materiály z titanu a berylia.

Vlastnosti lehkých kovů

Hliník

Hliník je kov, který ve svých vlastnostech ideálně kombinuje lehkost a pevnost. Jeho objevitelem byl dánský fyzik Hans Oersted, který v roce 1825 při vystavení vysokým teplotám redukoval chlorid hlinitý amalgámem draselným, v důsledku čehož došlo k izolaci tohoto kovu.

Má charakteristickou stříbrno-bílou barvu. Hustota kovu je 2712 kg/m3. Taví při teplotách: 658 0 C (pro technický hliník) a 660 0 C (pro vysoce čistý hliník). Měrné skupenské teplo tání hliníku je 390 kJ/kg. Vře při teplotě 2515,8 0 C. Má měrnou tepelnou kapacitu 897 J/kg*K. Má poměrně vysokou tažnost, která je 35 % pro technický hliník a 50 % pro čistý kov.

Prvním výrobkem, na jehož výrobu byl použit hliník, bylo dětské chrastítko. Od těch vzdálených časů se však hliník stal poměrně běžným materiálem. V současné době našel své široké uplatnění v mnoha oblastech lidské činnosti. Největší procento spotřeby tohoto kovu je však v obalovém průmyslu, zejména u plechovek od nápojů.

Je třeba také poznamenat, že hliník se aktivně používá spolu s ocelí ve strojírenství. V současné době existuje obrovské množství hliníkových slitin, které splňují obrovské množství specifických a nezbytných požadavků. Mezi těmito slitinami lze rozlišit dvě hlavní skupiny: lité a tvářené. Slitiny z každé skupiny lze také rozdělit na ty, které jsou schopné disperzního vytvrzování, a na ty, které ne. Aby byl materiál odolnější, použijte:

• kalení;
• doping;
• disperzní vytvrzování (stárnutí).

Aby se dosáhlo optimálního výkonu ze stárnoucích slitin, musí být podrobeny broušení. V tomto ohledu se tepelné zpracování používá pro disperzní stárnutí tvářených slitin. Může být také použit pro zvýšení síly.

Z nejvýznamnějších slévárenských slitin stojí za vyzdvihnutí Al-Si, které tvoří eutektický systém s eutektickým bodem při 11,7 % Si a 577 0 C. Slitiny obsahující obsah Si v rozmezí 11-13 % se nazývají blízké eutektický. Kromě toho jsou také známé jako siluminové odlévání. Stojí za zmínku, že pokud se ochlazování slitiny s obsahem Si 13 % provádí pomalu, pak primární pevný roztok Si tvoří velké, hranaté, jehličkovité krystaly, které jsou zase plné výrazné křehkosti. takových slitin. Stručně řečeno, taková struktura je extrémně nepříznivá. Aby k tomu nedocházelo, používá se rafinace kovů – tzn. přidat 0,1 % Na do taveniny. V tomto případě dochází k čištění krystalů křemíku, jejich zaoblení a v konečném důsledku ke vzniku jemně rozptýleného eutektika. Vlivem příměsi sodíku do slitiny klesá eutektická teplota na 564 0 C.

Pokud dojde k ochlazení slitiny v relativně krátkém časovém úseku, k čemuž dochází při kokilovém lití, pak dochází k akci podobné rafinaci kovů – posunu eutektického bodu pomocí přechlazení. V důsledku toho se vytvoří docela čistá eutektická struktura, která eliminuje potřebu rafinace kovů přidáním sodíku.

Tvářené slitiny obsahují na rozdíl od litých slitin výrazně menší množství legujících prvků a nečistot. Tvářené slitiny obecně splňují vyšší požadavky. V tomto ohledu se pro jejich tavení používá hutní hliník. Mezi nestárnoucí deformované slitiny patří slitiny AlMg. Vyznačují se vysokou tvrdostí a pevností díky legování. Tyto vlastnosti jsou zachovány i při žíhání a svařování.

Mezi vysokopevnostní slitiny nové generace patří slitiny Al-Li.

Titan

Je to lehký, žáruvzdorný kov s charakteristickou stříbřitě bílou barvou. Vyznačuje se vysokou odolností proti korozi. Za tuto vlastnost vděčí stabilní pasivované oxidové vrstvě, která se vytvoří v poměrně krátké době se slabými oxidačními činidly.

Titanové slitiny se vyznačují vysokou tepelnou odolností, která může dosahovat 1200 – 1400 N/mm2. Právě slitiny titanu zabírají prostor mezi slitinami hliníku a žáruvzdornými oceli, protože je lze použít do teplot 500 0 C, ale i do 1000 0 C pro krátkodobé použití.

Titanová slitina se používá k výrobě dílů, které jsou vystaveny velkému zatížení, aby byly lehčí. Například ojnice pro vysoce výkonné motory jsou vyrobeny ze slitin titanu. Je to dáno tím, že tento materiál má ideální poměr pevnosti v tahu k hustotě Rm/p.

Slitiny titanu se však vyznačují poměrně vysokou cenou, což brání jejich širokému použití, na rozdíl od slitin Al.

Titan, stejně jako železo, se vyznačuje alotropní přeměnou. Titan si zachovává svou hexagonální strukturu až do teploty 882 0 C.

Mezi nejdůležitější legující prvky, kterými jsou technické slitiny titanu obohaceny, patří vanad, cín, molybden, zirkonium, niob, dále chrom a hliník.

Nejlehčí kov

Lithium

Je to lehký alkalický kov s charakteristickou stříbrnobílou barvou, vysoce měkký a tažný. Lithium je tvrdší než sodík, ale měkčí než olovo. Lze zpracovat lisováním a válcováním. Při pokojové teplotě má lithium kubickou mřížku centrovanou na tělo. Krystalová mřížka patří do prostorové grupy P6₃/mmc.

Lithium má nejvyšší body tání a varu (180,54 0 C, resp. 1340 0 C) ze všech ostatních alkalických kovů a také nejnižší hustotu při pokojové teplotě (0,533 g/cm 3, což je téměř polovina hustoty vody). Díky své nízké hustotě může lithium plavat nejen na hladině vody, ale také plavat na hladině petroleje.

Lithium má poměrně malý atom, díky kterému je lithium obdařeno speciálními vlastnostmi. Například smíchání lithia a sodíku lze provádět pouze při teplotách pod 380 0 C. Ale s roztaveným draslíkem, rubidiem a cesiem nelze lithium na rozdíl od jiných párů alkalických kovů, které se navzájem mísí v jakémkoli poměru, mísit vůbec .

Objevitelem lithia je švédský chemik Johann Arfvedson, který v roce 1817 izoloval lithium z minerálu petalitu.

Použití lithia v jeho čisté formě není možné kvůli jeho aktivní interakci s prostředím. Lithium našlo široké uplatnění v lékařství, potravinářství, textilním a silikátovém průmyslu. Používá se také při výrobě pyrotechniky, termonukleárních zbraní a optiky. Často může lithium působit jako oxidační činidlo. Některé jeho slitiny se používají také v elektronice a leteckém průmyslu.

Kromě lithia mají na vodě tendenci plavat také draslík a sodík, zatímco zbývající kovy z lehké skupiny jsou těžší než voda.

Hutnictví lehkých kovů

Výroba lehkých kovů, stejně jako jiné, začíná těžbou rud nebo jiných druhů surovin. Těžba lehkých neželezných kovů patří do neželezné metalurgie.

Pro výrobu hliníku se používají přírodní suroviny – oxid hlinitý, který se získává z bauxitu. Kromě toho lze pro extrakci hliníku použít i nefeliny a alunity. Výroba hliníku má dvě hlavní fáze – výrobu hliníku a výrobu hliníku.

K výrobě titanu se používají titanové rudy. V Rusku se nacházejí v 19 ložiskách, z nichž sedm jsou rýžoviště.

Rudy lehkých kovů, zejména hliníku, jsou na rozdíl od těžkých obsahově podobné železné rudě a jsou transportovatelné. V tomto ohledu je zcela racionální přepravovat je na velké vzdálenosti.