Никель. Ваши пять центов, мистер Кронштедт
Знатоки английского языка, вероятно, уже догадались, что речь пойдет о никеле – металле, в честь которого названа американская монета номиналом в пять центов.
Достаточно сложно найти изделие, выполненное из чистого никеля, однако любая нержавеющая сталь содержит в себе этот металл. Он повышает коррозийную стойкость сплава, а также увеличивает его вязкость. Экспериментально доказано, что из одного килограмма никеля возможно изготовить провод длинной в 300 км! Из-за этого сплавы, содержащие никель, используют при производстве брони, кто знает, возможно, некоторые солдаты обязаны этому металлу жизнью. Как уже было отмечено ранее, никель входит в состав сплава, из которого чеканят монеты, в том числе и американский «никель». Как это ни парадоксально, массовая доля никеля в этой монете составляет примерно 25 %, остальное же приходится на медь. Несколько тысяч – такое количество никелевых сплавов использует человечество на сегодняшний день.
Открыт никель был случайно в 1751 году шведским минерологом Кронштедтом, который предпринимал попытки выделить медь из никелина NiAs. В ходе своих экспериментов он получил металл белого цвета, который назвал никелем.
В 1900 году Томас Эдисон изобрел железоникелевый аккумулятор. С тех пор оксиды никеля применяются в качестве катодов в самых различных химических источниках тока, в то время как соединения этого металла используются в производстве щелочных аккумуляторов.
|
|
|
К сожалению, никель является основной причиной аллергии на металлы, в связи с чем был признан в 2008 году Американским обществом контактного дерматита «Аллергеном года».
Подгруппа меди (IБ)
Оставим же наши разговоры о родственных связях среди элементов и продолжим наше путешествие по самой крупной и разнообразной группе химических элементов – переходным металлам. На очереди подгруппа меди, в которую входят помимо нее серебро и золото. Можно было бы назвать эту группу «олимпийской», ведь бронза – сплав меди с оловом.
Серебро в соединениях проявляет степень окисления +1, для меди наиболее устойчива +2, а для золота, как известно, +3. Эти металлы известны человечеству с незапамятных времен, так как встречаются часто в свободном состоянии. У этих металлов отличны не только наиболее устойчивые степени окисления, но и внешний вид: медь имеет красноватый оттенок, серебро в свою очередь является образцом металлического блеска, а золото окрашено в желтый цвет.
Медь. Металл для проводов
Медь известна человеку с древности. Археологи до сих пор находят на территории древнего Египта различные изделия, сделанные из этого металла. Недаром в честь меди названа целая эпоха в истории культурного развития человечества – медный век.
|
|
|
Электротехническая промышленность – самый крупный потребитель чистой меди. Около 65 % этого металла уходит на производство проводов, а также других изделий этой отрасли промышленности, в том числе полупроводниковых материалов, микрочипов и т. п. Другой важнейшей областью применения меди является изготовление труб, это обусловлено бактериостатическими свойствами металла, а также его ковкостью и коррозийной стойкостью.
Латуни – сплавы меди с цинком, легированные иногда оловом, используются при производстве патронных гильз, медалей, различных технологических аппаратов. К важнейшим сплавам меди относится бронза, которой люди нашли применение еще давным-давно. Бронза состоит из меди и олова в соотношении примерно 9 к 1 по массе. Ее открытие оказало большое влияние на ход истории и развитие человечества. Сегодня из этого сплава производят долговечные пружины, чеканят монеты.
На Земле встречается самородная медь. Наиболее крупные самородки весили сотни килограммов. Важнейшими минералами меди являются халькопирит CuFeS2, халькозин, состав которого отражает химическая формула Cu2S, а также малахит, состоящий из основного карбоната меди Cu2(OH)2CO3, который может сделать дома любой желающий, смешивая пищевую соду NaHCO3 и медный купорос CuSO4×5H2O.
|
|
|
«Медный всадник»
Медь необходима всем высшим растениям и животным, она входит в состав большого количества ферментов (биологических катализаторов), однако для членистоногих и брюхоногих моллюсков медь просто жизненно необходима, ведь она является частью гемоцианина, который выполняет у этих животных роль, принадлежащую гемоглобину у человека.
Медный купорос CuSO4×5H2O применяется в качестве удобрения, так как медь участвует в процессе фотосинтеза, а также помогает растениям усваивать азот, синтезировать белки и сахара.
Серебро. Белое золото
Пришла пора поговорить о металле, который известен человеку уже больше семи тысяч лет! в честь которого назван целый век. Да-да, вы не ошиблись, речь пойдет о серебре.
Серебро, как и золото с медью, составляет так называемую подгруппу меди. В земной коре серебра примерно в 470 раз меньше, чем меди, однако примерно в 5000 раз больше, чем золота. Серебро встречается преимущественно в составе различных сульфидных минералов, наиболее распространенным является «серебряный блеск» (Ag2S). Самородного серебра однако в природе не так уж много.
|
|
|
В организме взрослого человека находится в среднем несколько десятых одного грамма. Суточная норма потребления составляет 7 микрограмм в сутки (7 микрограмм = 7×10-6 грамм). Соединения серебра токсичны, поэтому при отравлении следует промыть немедленно желудок раствором пищевой соли, то есть хлорида натрия NaCl, для того, чтобы связать катионы серебра Ag+ в нерастворимый в воде хлорид серебра AgCl (стоит отметить, что абсолютно нерастворимых соединений не существует).
Серебро можно назвать рекордсменом среди всех металлов в области электро- и теплопроводности, этим фактом и обусловлены сферы применения этого металла: около 35 % добытого серебра уходит на нужды электротехники. С древних времен серебро использовали для изготовления монет, ведь этот металл достаточно устойчив к окислению, однако уступает в этом показателе золоту (его применяли в меньших количествах из-за крайне высокой стоимости). Читатель, вероятно, спросит: «А как же ювелирное дело?». А мы ответим, что лишь 6 % серебра уходит на производство украшений, а также упомянем, что серебру свойственно тускнеть, что очень нежелательно для ювелиров. Из-за того, что серебро было открыто значительно позже золота, оно ценилось выше последнего до середины 2 тысячелетия до н. э.
Серебро – крайне тягучий металл и уступает в этом только золоту: 29,8 г серебра можно растянуть почти на 2,5 километра! Перечисляя интересные факты, мы так увлеклись, что забыли упомянуть важность серебра для любителей красивых фотографий, галогениды серебра играют значительную роль в фототехнике.
Всем элементам голова
На очереди металл, не требующий отдельного представления, ведь он знаком каждому из нас с детства. Мы его встречали в сказках, потом на уроках истории, взрослые люди много раз видели его в ювелирных магазинах.
Принято считать, что именно золото стало первым металлом, с которым познакомился древний человек. Естественно, те золотые предметы, которые находят археологи, сделаны из золота с большим количеством примесей в виде серебра и меди. Почему древние люди стали использовать среди прочих металлов первым этот? Во-первых, оно встречается в свободном состоянии, поэтому не составляет особого труда его добыть. Во-вторых, золото не окисляется кислородом воздуха, а следовательно не тускнеет, что делает его идеальным металлом для ювелирного дела. В-третьих, золото очень тягучее и ковкое, поэтому из него было удобно изготавливать оружие. Очень важную роль сыграла его повсеместная распространенность, о чем свидетельствует разная этимология слов, обозначающих этот металл, у различных народов на разных континентах. Этот металл люди ассоциировали с солнцем, возможно, из-за цвета. Именно золото старались безуспешно получить алхимики в результате трансмутации.
Как уже было отмечено выше, золото встречается преимущественно в самородном состоянии благодаря своей химической инертности. Самые крупные золотые слитки имели массу в десятки килограммов. Интересно, что все золото, которое было добыто за всю историю человечества, занимает объем в 8 миллионов литров (это 8 миллионов пакетов молока).
Главными достоинствами золота являются ковкость, тягучесть и химическая устойчивость. Эти свойства обусловили возможность использования золота в микроэлектронике: им либо покрывают отдельные детали, либо чисто из него делают электрические контакты. Авиационная и космическая промышленности используют этот металл там, где нельзя ни в коем случае допустить коррозию. Например, окна шаттлов или же места соединения деталей двигателей покрываются этим металлом.
С древнейших времен из желтого металла изготавливают зубные протезы. Сейчас это не чистое золото, а его сплавы с другими металлами. Такие протезы не окисляются, их достаточно легко отливать и, кроме того, эти протезы обладают хорошим спектром механических характеристик. Стоит отметить, что примерно десятая часть добываемого золота уходит на нужды медицины. Правда, не только на изготовление зубных протезов, но и для производства большого количества лекарств.
Подгруппа цинка (IIБ)
Во IIБ подгруппу входят цинк, кадмий и ртуть. На первый взгляд непонятно, чем они похожи, и по какому принципу объединены. Напомним, что химики во главу угла ставят строение электронной оболочки, которое для этой подгруппы можно описать формулой (n-1)d10ns2. Поэтому наиболее устойчивой степенью окисления является +2, причем для всех элементов данной подгруппы. Интересно, что все эти металлы имеют серебристо-белый цвет с голубоватым оттенком.
Физические свойства рассматриваемых металлов различны. Например, при нормальных условиях цинк и кадмий – твердые тела, в то время как ртуть – жидкая и крайне летучая (это обуславливает ее токсичность). Многие удивятся, но металл способен растворить в себе другой металл. Это и другие удивительные свойства мы постарались изложить в ходе этой части главы.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!