Ľudstvo začalo aktívne využívať kovy už v rokoch 3000-4000 pred Kristom. Potom sa ľudia zoznámili s najbežnejšími z nich, sú to zlato, striebro, meď. Tieto kovy bolo veľmi ľahké nájsť na povrchu zeme. O niečo neskôr sa naučili chémiu a začali z nich izolovať také druhy ako cín, olovo a železo. V stredoveku získali popularitu veľmi toxické druhy kovov. Bežne sa používal arzén, ktorým bola otrávená viac ako polovica kráľovského dvora vo Francúzsku. Je to ten istý, ktorý pomáhal liečiť rôzne choroby tých čias, od angíny až po mor. Už pred dvadsiatym storočím bolo známych viac ako 60 kovov a na začiatku XXI storočia - 90. Pokrok sa nezastaví a vedie ľudstvo vpred. Vynára sa však otázka, ktorý kov je ťažký a svojou hmotnosťou prevyšuje všetky ostatné? A vôbec, aké sú tieto najťažšie kovy na svete?

Mnohí si mylne myslia, že zlato a olovo sú najťažšie kovy. Prečo sa to presne stalo? Mnohí z nás vyrastali na starých filmoch a videli, ako hlavný hrdina používa olovenú dosku, aby sa chránil pred zlými guľkami. Okrem toho sa olovené pláty dodnes používajú v niektorých typoch nepriestrelnej vesty. A pri slove zlato sa mnohým ľuďom vynára obrázok s ťažkými ingotmi tohto kovu. Ale myslieť si, že sú najťažšie, je nesprávne!

Na určenie najťažšieho kovu je potrebné vziať do úvahy jeho hustotu, pretože čím väčšia je hustota látky, tým je ťažšia.

TOP 10 najťažších kovov na svete

1. Osmium (22,62 g / cm 3),
2. irídium (22,53 g/cm3),
3. Platina (21,44 g / cm 3),
4. rénium (21,01 g/cm3),
5. Neptúnium (20,48 g/cm3),
6. plutónium (19,85 g/cm3),
7. Zlato (19,85 g/cm3)
8. volfrám (19,21 g / cm 3),
9. urán (18,92 g/cm 3),
10. Tantal (16,64 g/cm3).

A kde je vedenie? A nachádza sa v tomto zozname oveľa nižšie, v strede druhej desiatky.

Osmium a irídium sú najťažšie kovy na svete

Zoberme si hlavné ťažké váhy, ktoré sa delia o 1. a 2. miesto. Začnime irídiom a zároveň poďakujme anglickému vedcovi Smithsonovi Tennatovi, ktorý v roku 1803 tento chemický prvok získal z platiny, kde sa nachádzal spolu s osmiom ako nečistota. Iridium zo starovekej gréčtiny možno preložiť ako „dúha“. Kov má bielu farbu so strieborným odtieňom a možno ho nazvať nielen ťažkým, ale aj najodolnejším. Na našej planéte je ho veľmi málo a ročne sa ho vyťaží len do 10 000 kg. Je známe, že väčšinu ložísk irídia možno nájsť na miestach dopadov meteoritov. Niektorí vedci dospeli k záveru, že tento kov bol predtým rozšírený na našej planéte, ale kvôli svojej hmotnosti sa neustále približoval k stredu Zeme. Irídium je v súčasnosti široko žiadané v priemysle a používa sa na výrobu elektrickej energie. Radi ho využívajú aj paleontológovia, ktorí pomocou irídia určujú vek mnohých nálezov. Okrem toho sa tento kov môže použiť na náter niektorých povrchov. Ale je ťažké to urobiť.

Ďalej zvážte osmium. Je to najťažší kov v periodickej tabuľke Mendelejeva, respektíve, a najťažší kov na svete. Osmium je cínovobiele s modrým odtieňom a objavil ho aj Smithson Tennat súčasne s irídiom. Osmium je takmer nemožné spracovať a nachádza sa hlavne na miestach dopadov meteoritov. Nepríjemne zapácha, vôňa je podobná zmesi chlóru a cesnaku. A zo starovekej gréčtiny sa prekladá ako "vôňa". Kov je dosť žiaruvzdorný a používa sa v žiarovkách a iných spotrebičoch so žiaruvzdornými kovmi. Len za jeden gram tohto prvku treba zaplatiť viac ako 10 000 dolárov, z čoho je zrejmé, že kov je veľmi vzácny.

Osmium

Či sa nám to páči alebo nie, najťažšie kovy sú veľmi vzácne, a preto sú drahé. A do budúcnosti si musíme pamätať, že ani zlato, ani olovo nie sú najťažšie kovy na svete! Irídium a osmium sú víťazmi vo váhe!

Pozostáva z atómov jedného chemického prvku. V periodickej tabuľke sa kovové vlastnosti prvkov zvyšujú sprava doľava. Všetky čisté kovy (ako prvky) sú jednoduché látky.

Kryštalický kremík - polovodič fotoelektrický efekt

Rozlišujte medzi fyzikálnymi a chemickými vlastnosti kovu. Vo všeobecnosti sú vlastnosti kovov dosť rôznorodé. Rozlišujte kovy zásadité, alkalickej zeminy, čierna, farebné, lantanoidy(alebo vzácne zeminy – svojimi chemickými vlastnosťami sú blízke alkalickej zemine), aktinidy(väčšina z nich sú rádioaktívne prvky), ušľachtilý a platina kovy. Okrem toho jednotlivé kovy vykazujú kovové aj nekovové vlastnosti. Takéto kovy sú amfotérne (alebo, ako sa hovorí, prechodné).

Takmer všetky kovy majú niektoré spoločné vlastnosti: kovový lesk, štruktúru kryštálovej mriežky, schopnosť prejavovať vlastnosti redukčného činidla pri chemických reakciách, pričom sú oxidované. Pri chemických reakciách tvoria ióny rozpustených kovov pri interakcii s kyselinami soli, pri interakcii s vodou (v závislosti od aktivity kovu) tvoria zásadu alebo zásadu.

Prečo sa kovy lesknú?

Uzly kryštálovej mriežky kovov obsahujú atómy. Elektróny pohybujúce sa okolo atómov tvoria „elektrónový plyn“, ktorý sa môže voľne pohybovať rôznymi smermi. Táto vlastnosť vysvetľuje vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť kovov.

Elektrónový plyn odráža takmer všetky svetelné lúče. Preto sú kovy také lesklé a najčastejšie majú sivú alebo bielu farbu. Väzby medzi jednotlivými kovovými vrstvami sú malé, čo umožňuje posúvať tieto vrstvy pri zaťažení rôznymi smermi (inými slovami deformovať kov). Čisté zlato je jedinečný kov. Kovaním čistého zlata vyrobíte fóliu s hrúbkou 0,002 mm! taký tenký plech je priesvitný a má zelený odtieň, ak sa cez neho pozriete do slnečného svetla.

Elektrofyzikálne vlastnosti kovov vyjadrené jeho elektrickou vodivosťou. Všeobecne sa uznáva, že všetky kovy majú vysokú elektrická vodivosť, to znamená dobre viesť prúd! Ale nie je to tak a okrem toho všetko závisí od teploty, pri ktorej sa meria prúd. Predstavte si kryštálovú mriežku kovu, v ktorej sa prúd prenáša pohybom elektrónov. Elektróny sa pohybujú z jedného uzla kryštálovej mriežky do druhého. Jeden elektrón „vytlačí“ z miesta mriežky ďalší elektrón, ktorý sa ďalej pohybuje smerom k inému miestu mriežky atď. To znamená, že elektrická vodivosť závisí aj od toho, ako ľahko sa môžu elektróny pohybovať medzi miestami mriežky. Môžeme povedať, že elektrická vodivosť kovu závisí od kryštálovej štruktúry mriežky a hustoty častíc v nej. Častice v miestach mriežky majú oscilácie a tieto oscilácie sú tým väčšie, čím vyššia je teplota kovu. Takéto vibrácie výrazne bránia pohybu elektrónov v kryštálovej mriežke. Čím nižšia je teplota kovu, tým vyššia je jeho schopnosť viesť prúd!

Z toho pochádza koncept supravodivosť, ktorý sa vyskytuje v kove pri teplote blízkej absolútnej nule! Pri absolútnej nule (-273 0 C) sú vibrácie častíc v kryštálovej mriežke kovu úplne utlmené!

Elektrofyzikálne vlastnosti kovov spojený s prechodom prúdu je tzv teplotný koeficient elektrického odporu!

Elektrofyzikálne vlastnosti kovov

Elektrofyzikálne vlastnosti kovov

Zistil sa zaujímavý fakt, že napríklad v olove (Pb) a ortuti (Hg) pri teplote len niekoľko stupňov nad absolútnou nulou elektrický odpor takmer úplne zmizne, teda nastáva stav supravodivosti.

Najvyššiu elektrickú vodivosť má striebro (Ag), nasleduje meď (Cu), nasleduje zlato (Au) a hliník (Al). Vysoká elektrická vodivosť týchto kovov je spojená s ich využitím v elektrotechnike. Niekedy je to zlato (pozlátené kontakty), ktoré sa používa na zabezpečenie chemickej odolnosti a antikoróznych vlastností.

Treba poznamenať, že elektrická vodivosť kovov je oveľa vyššia ako elektrická vodivosť nekovov. Napríklad uhlík (C - grafit) alebo kremík (Si) majú 1000-krát menšiu elektrickú vodivosť ako napríklad ortuť. Okrem toho nekovy z väčšej časti nie sú vodičmi elektriny. Ale medzi nekovmi sú polovodiče: germánium (Ge), kryštalický kremík, ako aj niektoré oxidy, fosfity (chemické zlúčeniny kovov s fosforom) a sulfidy (chemické zlúčeniny kovov a síry).

Tento jav je vám pravdepodobne známy – ide o vlastnosť kovov uvoľňovať elektróny vplyvom teploty alebo svetla.

Čo sa týka tepelnej vodivosti kovov, dá sa odhadnúť z periodickej tabuľky – je rozdelená presne tak, ako elektronegativita kovov. (Najvyššiu elektronegativitu majú kovy vľavo hore, napr. elektronegativita sodíka Na je -2,76 V). Tepelná vodivosť kovov sa zase vysvetľuje prítomnosťou voľných elektrónov, ktoré nesú tepelnú energiu.

Edelman V. Kovy // Kvant. - 1992. - č. 2. - S. 2-9.

Po osobitnej dohode s redakčnou radou a redakciou časopisu "Kvant"

Čo sú kovy?

„Kov je ľahké telo, ktoré sa dá kovať,“ napísal Lomonosov v roku 1763. Nahliadnite do svojej učebnice chémie a uvidíte, že kovy majú charakteristický kovový lesk („jasné telo“) a sú dobrými vodičmi tepla a elektriny. Pravda, práve tam sa dočítate, že existujú prvky, ktoré vykazujú vlastnosti kovov aj nekovov. Inými slovami, neexistuje žiadna jasná čiara oddeľujúca jedno od druhého. Chemik, ktorého zaujímajú predovšetkým chemické reakcie a pre ktorého je každý prvok jeho zvláštnym svetom, sa z takejto nejednoznačnosti veľmi hanbí. Ale fyzika nie je spokojná. Ak fyzika rozdeľuje telesá na kovy a nekovy, potom musíte pochopiť, aký je ich zásadný rozdiel. Preto je potrebné definovať, čo je kov, tak, aby, ako aj v iných prípadoch v oblasti exaktných vied, boli splnené dve požiadavky:

1. všetky kovy musia mať bez výnimky všetky atribúty, ktoré sa im pripisujú;
2. iné predmety by nemali mať aspoň jednu z týchto vlastností.

Vyzbrojení týmito úvahami sa pozrime, či všetky kovy bez výnimky majú všetky vlastnosti, ktoré im pripisuje učebnica. Začnime tým, že „môžeš kovať“, teda plasticitou, moderne povedané. A potom si súzvukom pripomíname plasty: veď nie nadarmo sa tak volajú, mnohé z nich sa vyznačujú plasticitou – schopnosťou nenávratne meniť tvar bez zničenia. Samozrejme, meď, železo, hliník sa kutia ľahko, s olovom ešte ľahšie, indium je pomerne vzácny a drahý kov - dá sa drviť takmer ako vosk (a vosk nie je kov!), alkalické kovy sú ešte mäkšie. A skúste udrieť na obyčajnú liatinu – a tá sa rozbije na kúsky! Nuž, potom hutníci povedia: to preto, že liatina nie je jednoduchá látka. Pozostáva z kryštálov železa oddelených medzivrstvami uhlíka, teda grafitu. Práve na týchto vrstvách sa liatina láme. No to je v poriadku. Len tu je problém - krehký grafit, ako sa ukazuje, moderná fyzika označuje kovy! Áno, a nejeden grafit: medzi kovmi sú zaradené napríklad arzén, antimón a bizmut, no dajú sa kovať s rovnakým úspechom ako sklo – roztrieštia sa na malé kúsky!

Urobte tento jednoduchý experiment: rozbite balónik vyhorenej lampy, vyberte odtiaľ volfrámovú cievku a skúste ju roztočiť. Nič z toho nebude, rozpadne sa na prach! Ale nejako to dokázali prekrútiť vo fabrike? To znamená, že to môže byť niečo také - buď sa môže deformovať, alebo nie, v závislosti od toho, čo sa stalo so vzorkou v minulosti. Zdá sa, že je potrebné rozlúčiť sa s týmto znakom - plasticitou. Okrem toho je súčasťou mnohých nekovov; koniec koncov, to isté sklo - zahrejte ho a bude mäkké a poddajné.

Takže skrátime formuláciu a ideme ďalej.

Ďalším v poradí je „brilancia“ alebo, vedecky povedané, optické vlastnosti. Existuje veľa lesklých predmetov: voda, sklo, leštené kamene a nikdy neviete, čo ešte. Takže len „brilancia“ nestačí, preto sa hovorí: kovy sa vyznačujú kovovým leskom. No, toto je celkom dobré: ukázalo sa, že kov je kov. Pravdaže, intuitívne cítime, že leštená meď, zlato, striebro a železo sa lesknú kovovým leskom. A rozšírený minerál pyrit - neleskne sa ako kovy? O typických polovodičoch germániu a kremíku sa netreba baviť, vzhľadom sa nedajú odlíšiť od kovov. Na druhej strane, nie tak dávno sa naučili, ako získať dobré kryštály takých zlúčenín, ako je oxid molybdénový; tieto kryštály sú hnedofialové a len málo sa podobajú na obyčajný kov. Ukazuje sa, že táto látka by sa mala považovať za kov. Prečo - to bude jasné o niečo ďalej.

Takže lesk ako čisto "kovový" znak zmizne.

Ďalej je to tepelná vodivosť. Možno je možné toto znamenie okamžite zlikvidovať - ​​bez výnimky všetky telesá vedú teplo. Pravda, o kovoch sa hovorí, že oni dobre viesť teplo. Obávam sa však, že na otázku "čo je dobré a čo zlé?" v tomto prípade neodpovie žiadny otec.

Vedie meď dobre teplo? Pozrime sa na tabuľku a hneď narazíme na protiotázku: aký druh medi a pri akej teplote? Ak napríklad zoberiete čistú meď, z ktorej sa vyrábajú drôty pre rádiové zariadenia, a zahrejete ju na červené teplo, to znamená žíhate, potom pri izbovej teplote, a dokonca aj čisté striebro, bude viesť teplo lepšie ako akékoľvek iné. iný kov. Ale ohnite takú medenú vzorku, udrite ju alebo ju upnite do zveráka - a jej tepelná vodivosť sa výrazne zhorší. A čo sa stane, ak kúsok žíhanej medi začne chladnúť? Najprv sa tepelná vodivosť zvýši, desaťnásobne zvýši pri teplote okolo 10 K a potom začne rýchlo klesať a po dosiahnutí absolútnej nuly by sa mala stať nulou (obr. 1).

Ryža. 1. Závislosť tepelnej vodivosti od teploty pre rôzne látky. (Špecifická tepelná vodivosť je množstvo tepla, ktoré pretečie medzi protiľahlými stenami kocky so stranou 1 cm pri teplotnom rozdiele medzi týmito stenami 1 K za 1 s.)

Vezmime si teraz ďalší kov - bizmut. Obrázok pre neho je veľmi podobný tomu, ktorý sme videli pre meď, iba maximálna tepelná vodivosť je 3 K a pri izbovej teplote bizmut vedie teplo zle, nie oveľa lepšie ako kryštál kremeňa. Ale kremeň nie je kov! A ten istý kremeň, ako je možné vidieť na obrázku 1, sa niekedy ukáže, že nie je horší ako meď, pokiaľ ide o jeho tepelne vodivé vlastnosti. A tavený kremeň, teda kremenné sklo, vedie teplo zle, ako nehrdzavejúca oceľ.

Quartz nie je výnimkou. Všetky kvalitné kryštály sa správajú podobne, len čísla sa budú mierne líšiť. Diamant má napríklad už pri izbovej teplote lepšiu tepelnú vodivosť ako meď.

Tepelnú vodivosť s čistým srdcom odmietame a nebudeme ľutovať. A to nielen preto, že na tomto základe nie je také ľahké rozlíšiť kov od nekovu, ale aj preto, že sa ukazuje, že špecifické vlastnosti tepelnej vodivosti kovov (a také sú) sú dôsledkom jeho elektrická vodivosť - posledná zostávajúca vlastnosť.

A opäť, v znení uvedenom na začiatku článku, objasnenie nie je len elektrická vodivosť, ale dobre elektrická vodivosť. Ale pokiaľ ide o tepelnú vodivosť, prívlastok „dobrý“ nás upozornil a, ako sa ukázalo, nie nadarmo. Čo - a posledná nehnuteľnosť v podozrení? Bezpodmienečne to treba zachrániť, inak ostaneme úplne bez kovov a zároveň bez polovodičov, bez izolantov. Takto funguje veda! Vo väčšine prípadov každý školák bez váhania povie, čo má do činenia, no zaryli sa hlbšie – zarazili sa v zmätku.

A je tu niečo z. Zoberme si tabuľky fyzikálnych veličín a pozrime sa na čísla. Tu, napríklad, pri izbovej teplote, odpor ρ (Ohm cm) meď ~1,55 10 -6 ; pri bizmute ρ ~ 10-4; grafit ρ ~ 10-3; pre čistý kremík a germánium ρ ~ 10 2 (ale pridaním nečistôt sa môže zvýšiť až na ~ 10 -3); pri mramore ρ = 107 - 1011; pri pohári ρ = 1010; a niekde na konci zoznamu - jantar s odporom do 1019. A kde konci vodicove kovy a zacinaju dielektrika? A to sme ešte nespomenuli elektrolyty. Bežná morská voda dobre vedie prúd. Čo - a považovať to za kov?

Uvidíme, či nám pomôže teplota. Ak zvýšite teplotu, rozdiely medzi látkami sa začnú vyrovnávať: pre meď sa odpor začne zvyšovať, pre sklo napríklad klesať. Takže je potrebné sledovať, čo sa deje počas chladenia. A tu konečne vidíme kvalitatívne rozdiely. Pozrite sa na obrázok 2: pri teplotách kvapalného hélia blízko absolútnej nuly sa látky delia do dvoch skupín. Pre niektorých zostáva odpor malý, pre zliatiny alebo pre nie veľmi čisté kovy ρ chladnutím sa takmer nemení, v čistých kovoch odpor veľmi klesá. Čím čistejší a dokonalejší kryštál, tým väčšia je táto zmena. Niekedy je u pri teplote blízkej absolútnej nule státisíckrát menej ako pri izbovej teplote. V iných látkach, ako sú polovodiče, sa pri znižovaní teploty začína rýchlo zvyšovať odpor a čím je teplota nižšia, tým je väčšia. Ak by bolo možné dostať sa na absolútnu nulu, tak ρ stal by sa nekonečne veľkým. Stačí však, že odpor skutočne nadobudne takú veľkosť, že ho už nedokáže zmerať žiadny moderný prístroj.

Takže sme sa dostali k odpovedi: kovy sú látky, ktoré vedú elektrinu pri akejkoľvek teplote.

Ryža. 2. Závislosť merného odporu čistých kovov (meď a platina) a polovodiča (čisté germánium) od teploty.

Naproti tomu dielektriká prestanú viesť prúd, keď sa ochladia na absolútnu nulu. Pri použití tejto definície sú grafit aj oxid molybdénový kovy. Ale kam umiestniť polovodiče? Ak rozprávame sa o čistých, dokonalých kryštáloch, potom sú to, prísne vzaté, dielektrika. Ak však obsahujú veľa nečistôt, môžu sa stať kovmi, t.j. zachovajú si vodivosť pri najnižších teplotách.

Čo nám nakoniec ostáva? Podarilo sa nám identifikovať jediný podstatný znak, podľa ktorého vieme, ak už nie v každodennej praxi, tak aspoň v princípe vždy rozlíšiť kov od nekovu. A keďže toto znamenie je jediné, tak sú automaticky splnené obe podmienky, ktorých splnenie sme požadovali v úvode článku.

Prečo kovy vedú prúd?

Už dlho sa zistilo, že niektoré prvky, ako je meď, zlato, striebro, železo, olovo, cín, v čistej forme aj pri vzájomnom spojení tvoria kovy. Iné, ako napríklad fosfor, síra, chlór, dusík, kyslík, nielenže nie sú samotné kovy, ale v spojení s kovmi ich premieňajú na dielektrikum. Príkladom toho je obyčajná soľ. NaCl . Preto sa v chémii objavilo delenie prvkov na kovy a nekovy.

Takáto klasifikácia však nie je ničím iným ako konštatovaním faktov, hoci si na prvý pohľad nárokuje vysvetliť vlastnosti látok len na základe štruktúry atómov. V skutočnosti sa pozrime na periodickú tabuľku. Prvky nachádzajúce sa v tom istom stĺpci sú vo svojich chemických vlastnostiach veľmi podobné. Budú však kryštály alebo zliatiny z nich vyrobené viesť elektrický prúd? Pri pohľade na tabuľku nie je možné na túto otázku odpovedať. Takže všetky prvky prvej skupiny sú kovy, s výnimkou prvého - vodíka. Ale zákon, ktorý môže niekto porušiť, už nie je zákonom. Pravda, veci sú lepšie v druhej skupine: tu sú všetky prvky známe kovy; a v tretej skupine je opäť porucha: bór je polovodič a hliník je úžasný kov. Ďalej ešte horšie. Prvým prvkom štvrtej skupiny je uhlík; už sme spomenuli, že grafit, takzvaný uhlíkový kryštál, je kov. Diamant je ale tiež kryštál zložený z atómov uhlíka, ale inak usporiadaný ako v grafite – izolant. Kremík a germánium sú klasické polovodiče. Cín – zdalo by sa, typický kov. Avšak... Ak sa známy biely lesklý cín drží dlhší čas pri teplote -30 °C, potom sa jeho kryštálová štruktúra zmení a navonok zošedne. A tento cín – nazývajú ho „sivý cín“ – je polovodič! A olovo je vždy kov.

Ak začnete miešať rôzne prvky, obraz sa úplne skomplikuje. Vezmite si napríklad a spojte dva kovy indium a antimón - v pomere jedna ku jednej. Získame polovodič široko používaný v technológii InSb . Na druhej strane sme už povedali, že oxid molybdénový MoO 2 pri T≈ 0 K vedie prúd, t.j. MoO 2 - kov. (A WO 2 a Re 2 O 3 a niektoré iné oxidy sú tiež kovy.) A ak sú kryštály vznikajúce z atómov silne stlačené, stlačené, potom sa ukáže, že takmer všetky látky sa stanú kovmi, dokonca aj také typické metaloidy, ako je síra. Je pravda, že tlak prechodu do kovového stavu je veľmi vysoký - niekoľko stoviek tisíc atmosfér (a ešte viac pre vodík).

Zdá sa, že oddeľovanie prvkov na kovy a nekovy nie je taká jednoduchá úloha. V každom prípade je jasné, že vzhľadom na jednotlivé atómy nemôžeme povedať, či látka zložená z týchto atómov bude viesť prúd pri T≈ 0 K, pretože spôsob, akým sú atómy umiestnené voči sebe navzájom, zohráva obrovskú úlohu. Preto odpovedať na otázku "prečo kovy vedú prúd?" je potrebné študovať, ako atómy medzi sebou interagujú a vytvárajú pevné teleso.

Pozrime sa, ako je to s najjednoduchším z kovov – lítiom. Sériové číslo Li - tri. To znamená, že jadro atómu Li obsahuje tri protóny a kladný náboj jadra kompenzuje tri elektróny. Dve z nich tvoria vyplnenú s-plášť najbližšie k jadru a sú silne viazané na jadro. Zvyšný elektrón sa nachádza na druhom s-plášte. Vošiel by sa tam ešte jeden elektrón, ale lítium ho nemá. Všetky ostatné povolené stavy energie sú voľné a elektróny do nich vstupujú len vtedy, keď je atóm excitovaný (napríklad pri silnom zahriatí pary lítia). Schéma hladín v atóme lítia je znázornená na obrázku 3.

Ryža. 3. Schéma energetických hladín atómu lítia a ich premena na zóny pri spojení atómov do kryštálu. Rušné štáty sú označené červenou farbou.

Zvážte teraz súbor atómov lítia umiestnených v obmedzenom objeme. Môžu tvoriť plyn (para), kvapalinu alebo pevnú látku. Pri dostatočne nízkej teplote bránia sily vzájomnej príťažlivosti tepelnému pohybu atómov a vzniká kryštál. K tomu určite dochádza pri teplote absolútnej nuly, keď všetky známe látky okrem hélia sú kryštály.

Zo skúseností je teda známe, že pri nízkych teplotách je pevná látka stabilným stavom pre lítium. Ale ako je známe, taký stav hmoty je vždy stabilný, v ktorom je jej vnútorná energia menšia ako v iných možných stavoch agregácie pri rovnakej teplote. Celkový pokles energie pri prechode z jedného stavu do druhého sa dá ľahko zmerať – ide predsa o teplo vyparovania alebo topenia.

Z mikroskopického hľadiska je pri nízkych teplotách vnútorná energia látky v prvom rade súčtom energií elektrónov atómov, ktoré tvoria telo. Ale elektróny v atómoch zaberajú prísne definované energetické úrovne. To znamená, že môžeme očakávať, že keď sa atómy priblížia k sebe, energetické hladiny sa zmenia. V tomto prípade by sa distribúcia elektrónov na úrovniach mala ukázať tak, že ich celková energia je menšia ako súčet energií elektrónov v rovnakom počte atómov izolovaných od seba.

Čo sa stane s hladinami, možno pochopiť na základe analógie pohybu elektrónu v atóme s akýmkoľvek oscilačným systémom, napríklad s kyvadlom. Predpokladajme, že máme dve úplne identické kyvadla. Pokiaľ sa navzájom neovplyvňujú, frekvencia kmitov oboch kyvadiel je rovnaká. Poďme si teraz predstaviť interakciu medzi nimi – spojíme ich napríklad mäkkou pružinou. A hneď sa namiesto jednej frekvencie objavia dve. Pozrite sa na obrázok 4: združené kyvadla môžu oscilovať vo fáze alebo môžu oscilovať smerom k sebe. Je zrejmé, že v druhom prípade bude ich pohyb rýchlejší, t.j. frekvencia kmitov takéhoto systému je vyššia ako vlastná frekvencia kmitov jedného kyvadla. Väzba teda vedie k rozdeleniu frekvencie. Ak spojíte tri kyvadla, potom už budú existovať tri vlastné frekvencie, systém štyroch spojených kyvadiel má štyri vlastné frekvencie a tak ďalej do nekonečna.

Ryža. 4. Kmity spriahnutých kyvadiel.

Správanie akéhokoľvek iného oscilačného systému je podobné. Ak nahradíme kyvadla napríklad elektrickými oscilačnými obvodmi, potom, ako rádioamatéri dobre vedia, keď sa medzi ne zavedie spojenie, rozdelia sa aj ich vlastné frekvencie. Elektróny v atóme sú tiež akýmsi oscilačným systémom. Rovnako ako kyvadlo, elektróny majú hmotnosť, existuje Coulombova sila, ktorá ich vracia do rovnovážnej polohy; a to určuje pohyb elektrónov v atóme, ktorý je podľa kvantovej mechaniky charakterizovaný vlastnou frekvenciou. Pre elektróny zahrnutie interakcie počas vzájomného priblíženia vedie k tomu, že frekvencie, ktoré boli predtým rovnaké, sa mierne líšia.

V kvantovej mechanike existuje priamy vzťah medzi energiou a frekvenciou kmitov, vyjadrený vzorcom \(~E = h \nu\), kde h\u003d 6,6 10 -34 J s - Planckova konštanta a ν - frekvencia kmitov. Preto by sa malo očakávať, že keď sa dva atómy lítia priblížia ku každej z úrovní znázornených na obrázku 3, rozdelia sa na dva. Každá nová úroveň energie bude zodpovedať svojmu vlastnému elektrónovému obalu, teraz nie z jedného atómu, ale z „molekuly“. Obaly sú naplnené elektrónmi podľa rovnakého pravidla ako pre atóm - dva elektróny na obal. Ten pár škrupín, ktorý sa ukázal z najnižšej úrovne, bude úplne naplnený elektrónmi. V skutočnosti sa na ne dajú umiestniť štyri elektróny a dva atómy lítia ich majú šesť. Zostávajú dva elektróny, ktoré sa teraz budú nachádzať na spodnej úrovni druhého páru. Všimnite si kvalitatívny skok, ktorý nastal: predtým tieto dva elektróny obsadili dva zo štyroch stavov, ktoré mali rovnakú energiu. Teraz majú možnosť si vybrať a umiestnili sa tak, aby ich celková energia bola menšia. Nie je ťažké si predstaviť, čo sa stane, keď sa pridajú nasledujúce atómy: pre tri atómy sa každá počiatočná úroveň rozdelí na tri (pozri obr. 3). Deväť elektrónov bude umiestnených nasledovne: šesť na spodnej triáde úrovní, ktoré vznikli z úrovne vnútorného vyplneného obalu atómu najbližšie k jadru; ďalšie dva elektróny - na nižšej úrovni ďalšej triády; zostávajúci elektrón je na strednej úrovni tej istej triády. Ešte jedno miesto na tejto úrovni zostáva voľné a horná úroveň je úplne prázdna. Ak vezmete n atómy (\(~n \gg 1\)), potom sa každá úroveň rozdelí na n tesne rozmiestnené úrovne tvoriace, ako sa hovorí, pásmo alebo zónu povolených energetických hodnôt. V dolnom pásme sú obsadené všetky stavy av druhom - iba polovica a presne tie, ktorých energia je nižšia. Ďalší pruh je úplne prázdny.

Vzdialenosť medzi susednými úrovňami v zóne sa dá ľahko odhadnúť. Je prirodzené predpokladať, že pri priblížení atómov k sebe sa zmena energie elektrónov atómu približne rovná výparnému teplu látky, prepočítané na jeden atóm. Pre kovy je to zvyčajne niekoľko elektronvoltov, a teda celková šírka pásma Δ E, určená interakciou susedných atómov, musí mať rovnakú mierku, t.j. Δ E~ 1 eV ≈ 10 -19 J. Pre vzdialenosť medzi úrovňami dostaneme \(~\delta E \sim \dfrac(\Delta E)(n)\), kde n je počet atómov vo vzorke. Toto číslo je extrémne veľké: medziatómová vzdialenosť je len niekoľko angstromov a objem na atóm je iba ~ 10 -22 cm 3 . Ak má naša vzorka pre istotu objem 1 cm 3, tak pre ňu n≈ 10 22 . Preto číselne vychádza δ E≈ 10 -22 Δ E≈ 10 -41 J. Táto hodnota je taká malá, že je možné vždy zanedbať kvantovanie energie v rámci zóny a predpokladať, že v rámci zóny sú povolené akékoľvek hodnoty energie.

Takže v kryštáli sú energetické hladiny rozmazané do zón, ktoré majú šírku porovnateľnú so vzdialenosťou medzi nimi. Pre elektróny sú povolené stavy vo vnútri pásma a tu môžu mať elektróny takmer akúkoľvek energiu (samozrejme v rámci šírky pásma). Je však veľmi dôležité, aby počet miest v každej zóne bol prísne obmedzený a rovnal sa dvojnásobku počtu atómov, ktoré tvoria kryštál. A táto okolnosť spolu s princípom minimálnej energie určuje rozloženie elektrónov v zónach. Teraz sme všetci pripravení konečne pochopiť, prečo lítium vedie prúd. Pozrime sa znova na obrázok 3. Čo sa stalo? Zatiaľ čo atómy boli samy osebe, všetky elektróny boli v presne definovaných stavoch, striktne rovnakých pre všetky atómy. Teraz sa atómy spojili do kryštálu. Samotné atómy v kryštáli sú nielen rovnaké, ale aj úplne rovnako umiestnené vo vzťahu k svojim susedom (samozrejme s výnimkou tých, ktoré dopadnú na povrch kryštálu). A všetky elektróny majú teraz rôzne energie. To môže nastať iba v prípade, že elektróny už nepatria jednotlivým atómom, ale každý elektrón sa „rozdelil“ medzi všetky atómy. Inými slovami, elektróny sa voľne pohybujú vo vnútri ideálneho kryštálu a vytvárajú takpovediac kvapalinu, ktorá vypĺňa celý objem vzorky. A elektrický prúd je usmernený tok tejto kvapaliny, podobne ako voda pretekajúca potrubím.

Aby voda pretekala potrubím, musí sa na koncoch potrubia vytvoriť tlakový rozdiel. Potom pôsobením vonkajších síl molekuly nadobudnú smerovanú rýchlosť - voda bude prúdiť. Vzhľad usmernenej rýchlosti je tu veľmi dôležitý, pretože samotné molekuly sa pohybujú chaoticky obrovskou rýchlosťou – pri izbovej teplote je priemerná rýchlosť tepelného pohybu molekuly asi 10 3 m/s. Takže dodatočná energia získaná molekulou v toku je malá v porovnaní s energiou tepelného pohybu.

Dodatočná energia, ktorá musí byť odovzdaná elektrónu, aby sa zúčastnil na všeobecnom riadenom pohybe elektrónov v kryštáli (a to je prúd), je tiež malá v porovnaní s vlastnou energiou elektrónu. Dá sa to ľahko overiť. Už sme povedali, že energia elektrónu sa rovná rádovo 1 eV = 1,6 10 -19 J. Ak si pripomenieme, že pre voľný elektrón \(~E = \dfrac(m \upsilon^2)(2) )\) a m\u003d 9,1 10 -31 kg, potom je ľahké nájsť rýchlosť: υ ~ 106 m/s. Predpokladajme, že všetky elektróny sa podieľajú na prúde a sú v 1 m 3 vodiča n ~ 10 28 Z (Z je jadrový náboj). Potom v drôte s prierezom S\u003d 10 -6 m 2 pri prúde ja≈ 10 A (pri vyššom prúde sa drôt roztaví) smerová rýchlosť elektrónov je \(~\upsilon_H = \dfrac(I)(neS) \cca 10^(-2) - 10^(-3)\ ) pani. To znamená, že energia elektrónu zúčastňujúceho sa prúdu je väčšia ako energia E voľný elektrón iba o 10 -8 E t.j. o 1,6 10 -27 J.

A tu sa stretávame s prekvapivou skutočnosťou: ukazuje sa, že elektróny, ktoré sa nachádzajú v dolnom pásme, zvyčajne nazývanom valenčné pásmo, nemôžu zmeniť svoju energiu o malú čiastku. Ak totiž nejaký elektrón zvýši svoju energiu, znamená to, že sa musí presunúť na inú úroveň a všetky susedné úrovne vo valenčnom pásme sú už obsadené. Voľné miesta sú už len v ďalšej zóne. Ale aby sa tam dostal, elektrón musí zmeniť svoju energiu o niekoľko elektrónvoltov naraz. Takto sedia elektróny vo valenčnom pásme a čakajú na koláč na oblohe – energetické kvantum. A kvantá potrebnej energie sú vo viditeľnom alebo ultrafialovom svetle.

Existuje teda kvapalina, ale nemôže prúdiť. A ak by lítium malo v atóme iba dva elektróny, teda ak by sme vytvorili obrázok pre atómy lítia, dostali by sme izolátor. Pevné hélium je však skutočne izolant, takže si už teraz môžeme gratulovať k nejakému úspechu: ešte sme nevysvetlili, prečo môže prúdiť prúd v kovoch, ale chápeme, prečo dielektrika, kde je veľa elektrónov a všetky sú „zamazané“ v celom kryštáli, neveďte prúd.

Ale čo lítium? Veď má druhú zónu, ktorá je vyplnená len z polovice. Energia oddeľujúca obsadenú a voľnú úroveň v tomto pásme sa nazýva Fermiho energia E f. Ako sme už povedali, energetický rozdiel medzi úrovňami v pásme je veľmi malý. Stačí, aby elektrón nachádzajúci sa v zóne blízko Fermiho hladiny mierne zvýšil svoju energiu – a je voľný, kde stavy nie sú obsadené. Nič nebráni tomu, aby elektróny z hraničného pásu pôsobením elektrického poľa zvýšili svoju energiu a nadobudli smerovanú rýchlosť. Ale toto je prúd! Pre tieto elektróny je však rovnako ľahké stratiť svoju smerovú rýchlosť, keď sa zrazia s atómami nečistôt (ktoré sú tam vždy) alebo s inými narušeniami ideálnej kryštálovej štruktúry. To vysvetľuje súčasný odpor.

Zdá sa jasné, prečo je hélium izolant a lítium je vodič. Skúsme naše nápady aplikovať na ďalší prvok – berýlium. A tu - zlyhanie zapaľovania, model nefungoval. Berýlium má štyri elektróny a zdalo by sa, že prvá a druhá zóna by mala byť úplne obsadená a tretia by mala byť prázdna. Ukazuje sa, že je to izolant, zatiaľ čo berýlium je kov.

Ide o to. Ak je šírka zón dostatočne veľká, môžu sa navzájom prekrývať. O takomto jave hovoria, že zóny sa prekrývajú. To je presne to, čo sa deje v berýliu: minimálna energia elektrónov v tretej zóne je menšia ako maximálna energia v druhej. Preto sa ukazuje ako energeticky priaznivé, aby elektróny opúšťali prázdnu časť druhého pásma a obsadzovali stavy na spodku tretieho. Tu prichádza na rad kov.

Čo sa stane s ostatnými prvkami? Či sa zóny prekrývajú alebo nie, nedá sa dopredu povedať, vyžaduje si to ťažkopádne počítačové výpočty a nie vždy je možné získať spoľahlivú odpoveď. Pozoruhodné je však toto: z našej schémy vyplýva, že ak vezmeme prvky s nepárnym počtom elektrónov, potom by sa vždy mal získať kov, ak je štruktúrnou jednotkou v kryštáli iba jeden atóm. Ale vodík, napríklad dusík a fluór, nechcú kryštalizovať do takejto mriežky. Radšej sa najprv spoja do párov a už sa molekuly obsahujúce párny počet elektrónov zoradia do kryštálu. A zákony kvantovej mechaniky mu nebránia byť dielektrikom.

Takže teraz vieme, čo je kov z hľadiska fyziky, a zistili sme samotnú podstatu tohto javu, pochopili sme, prečo v zásade existujú izolátory a vodiče. Videli sme, že neexistuje jednoduchý spôsob, ako vysvetliť, prečo je konkrétna látka izolant alebo kov. To sa dá dosiahnuť iba vyzbrojením všetkými silami aparátu modernej kvantovej mechaniky a počítačovej techniky, ale to je už úlohou špecialistov.

Viete, že väčšina chemických prvkov je klasifikovaná ako kovy – 92 zo 114 známych prvkov.

Kovy - sú to chemické prvky, ktorých atómy darujú elektróny vonkajšej (a niektoré predvonkajšej) elektrónovej vrstvy a menia sa na kladné ióny.

Táto vlastnosť atómov kovu, ako viete, je určená skutočnosťou, že majú relatívne veľké polomery a malý počet elektrónov (hlavne od 1 do 3) na vonkajšej vrstve.

Výnimkou je 6 kovov: atómy germánia, cínu, olova na vonkajšej vrstve majú 4 elektróny, atómy antimónu, bizmutu -5, atómy polónia - 6.

Atómy kovov sa vyznačujú nízkymi hodnotami elektronegativity (od 0,7 do 1,9) a výlučne redukčnými vlastnosťami, to znamená schopnosťou darovať elektróny.

Už viete, že v Periodickej tabuľke chemických prvkov D. I. Mendelejeva sú kovy pod bór-astatínovou uhlopriečkou, ja som tiež nad ňou vo vedľajších podskupinách. V periódach a podskupinách hliny sú vám známe zákonitosti pri zmene kovových, a teda redukčných vlastností atómov prvkov.

Chemické prvky nachádzajúce sa v blízkosti diagonály bór-astat majú dvojaké vlastnosti: v niektorých zlúčeninách sa správajú ako kovy, v iných vykazujú vlastnosti nekovu.

V sekundárnych podskupinách redukčné vlastnosti kovov najčastejšie klesajú so zvyšujúcim sa sériovým číslom. Porovnajte aktivitu kovov I. skupiny Vám známej vedľajšej podskupiny: Cu, Ag, Au; II skupina sekundárnej podskupiny - a uvidíte sami.

V minerálnom a organickom „živote“ Zeme hrajú dôležitú úlohu jednoduché látky tvorené chemickými prvkami – kovmi, a zložité látky s obsahom kovov. Stačí pripomenúť, že atómy (žiadne) kovových prvkov sú neoddeliteľnou súčasťou zlúčenín, ktoré určujú metabolizmus v tele ľudí, zvierat a rastlín.

Sodíkové ióny napríklad regulujú obsah vody v tele, prenos nervových vzruchov. Jeho nedostatok vedie k bolestiam hlavy, slabosti, zlej pamäti, strate chuti do jedla a jeho nadbytok vedie k zvýšeniu krvného tlaku, hypertenzii a srdcovým chorobám. Odborníci na výživu odporúčajú skonzumovať maximálne 5 g (1 čajová lyžička) kuchynskej soli (NaCl) na dospelého a deň. Vplyv kovov na stav zvierat a rastlín možno nájsť v tabuľke 16.

Jednoduché látky - kovy
S rozvojom výroby kovov (jednoduchých látok) a zliatin súvisel aj vznik civilizácie („doba bronzová“, doba železná).

Obrázok 38 ukazuje diagram kryštálovej mriežky kovového sodíka. V ňom je každý atóm sodíka obklopený ôsmimi susednými. Atómy sodíka, ako všetky kovy, majú veľa voľných valenčných orbitálov a málo valenčných elektrónov.

Jediný valenčný elektrón atómu sodíka Zs 1 môže obsadiť ktorýkoľvek z deviatich voľných orbitálov, pretože sa energetickou hladinou príliš nelíšia. Keď sa atómy približujú k sebe, keď sa vytvorí kryštálová mriežka, valenčné orbitály susedných atómov sa prekrývajú, vďaka čomu sa elektróny voľne pohybujú z jedného orbitálu do druhého a vytvárajú spojenie medzi všetkými atómami kovového kryštálu.

Tento typ chemickej väzby sa nazýva kovová väzba. Kovovú väzbu tvoria prvky, ktorých atómy na vonkajšej vrstve majú málo valenčných elektrónov v porovnaní s veľkým počtom vonkajších energeticky blízkych orbitálov. Ich valenčné elektróny sú slabo držané v atóme. Elektróny, ktoré vykonávajú spojenie, sú socializované a pohybujú sa v kryštálovej mriežke neutrálneho kovu ako celku.

Látky s kovovou väzbou sú charakterizované kovovými kryštálovými mriežkami, ktoré sú zvyčajne schematicky znázornené ako kliešte, ako je znázornené na obrázku, uzly sú katióny a atómy kovov. Zdieľané elektróny elektrostaticky priťahujú kovové katióny nachádzajúce sa v uzloch ich kryštálovej mriežky, čím zabezpečujú jej stabilitu a pevnosť (zdieľané elektróny sú zobrazené ako malé čierne guľôčky).
Kovová väzba je väzba v kovoch a zliatinách medzi kovovými atómovými iónmi umiestnenými v uzloch kryštálovej mriežky, ktorá je realizovaná socializovanými valenčnými elektrónmi.

Niektoré kovy kryštalizujú v dvoch alebo viacerých kryštalických formách. Táto vlastnosť látok - existovať v niekoľkých kryštalických modifikáciách - sa nazýva polymorfizmus. Polymorfizmus jednoduchých látok je vám známy ako alotropia.

Cín má dve kryštalické modifikácie:
. alfa - stabilný pod 13,2 ºС s hustotou р - 5,74 g/cm3. Toto je sivý plech. Má kryštálovú mriežku ako diamant (atómový):
. betta - stabilná nad 13,2 ºС s hustotou p - 6,55 g/cm3. Toto je biely plech.

Biely cín je veľmi mäkký kov. Pri ochladení pod 13,2 ºС sa rozpadá na sivý prášok, pretože pri prechode | 1 » n sa jeho špecifický objem výrazne zvyšuje. Tento jav sa nazýva cínový mor. Samozrejme, mal by ich určiť a vysvetliť špeciálny typ chemickej väzby a typ kryštálovej mriežky kovov. fyzikálne vlastnosti.

Čo sú zač? Sú to kovový lesk, plasticita, vysoká elektrická vodivosť a tepelná vodivosť, nárast elektrického odporu so zvyšujúcou sa teplotou, ako aj také prakticky významné vlastnosti, ako je hustota, body topenia a varu, tvrdosť a magnetické vlastnosti.
Pokúsme sa vysvetliť dôvody, ktoré určujú základné fyzikálne vlastnosti kovov. Prečo sú kovy plastové?

Mechanické pôsobenie na kryštál s kovovou kryštálovou mriežkou spôsobuje vzájomné posunutie vrstiev iónových atómov, pretože elektróny sa pohybujú v kryštáli, väzby sa nelámu, preto sa kovy vyznačujú väčšou plasticitou.

Podobný účinok na pevnú látku s kovalentnými väzbami (atómová kryštálová mriežka) vedie k rozpadu kovalentných väzieb. Rozbitie väzieb v iónovej mriežke vedie k vzájomnému odpudzovaniu podobne nabitých iónov (obr. 40). Preto sú látky s atómovými a iónovými kryštálovými mriežkami krehké.

Najplastickejšie kovy sú Au, Af, Cu, Sn, Pb, Zn. Ľahko sa ťahajú do drôtu, dajú sa kovať, lisovať, zvinúť do plátov.Napríklad zlatú fóliu s hrúbkou 0,008 nm možno vyrobiť zo zlata a z 0,5 g tohto kovu vytiahnuť niť dlhú 1 km.

Dokonca aj ortuť, ktorá, ako viete, je pri izbovej teplote kvapalná, sa pri nízkych teplotách v pevnom stave stáva tvárnou ako olovo. Len Bi a Mn nemajú plasticitu, sú krehké.

Prečo majú kovy charakteristický lesk a sú aj nepriehľadné?
Elektróny, ktoré vyplňujú medziatómový priestor, odrážajú svetelné lúče (a neprepúšťajú, ako sklo) a väčšina kovov rovnako rozptyľuje všetky lúče viditeľnej časti spektra. Preto majú striebristo bielu alebo sivú farbu. Stroncium, zlato a meď vo väčšej miere pohlcujú krátke vlnové dĺžky (blízko fialovej) a odrážajú dlhé vlnové dĺžky svetelného spektra, preto majú svetložltú, žltú a medenú farbu.

Hoci v praxi, viete, kov sa nám vždy nezdá byť ľahkým telom. Po prvé, jeho povrch môže oxidovať a stratiť lesk. Preto natívna meď vyzerá ako zelenkastý kameň. A po druhé, ani čistý kov sa nemusí lesknúť. Veľmi tenké pláty striebra a zlata majú úplne nečakaný vzhľad – majú modrozelenú farbu. A jemné kovové prášky sa javia ako tmavosivé, dokonca čierne.

Najvyššiu odrazivosť majú striebro, hliník, paládium. Používajú sa pri výrobe zrkadiel vrátane reflektorov.
Prečo majú kovy vysokú elektrickú vodivosť a tepelnú vodivosť?

Chaoticky sa pohybujúce elektróny v kove pod vplyvom aplikovaného elektrického napätia získavajú usmernený pohyb, to znamená, že vedú elektrický prúd. So zvyšujúcou sa teplotou metamošiek sa zvyšujú amplitúdy vibrácií atómov a iónov nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky. To sťažuje pohyb elektrónov a znižuje sa elektrická vodivosť kovu. Pri nízkych teplotách sa kmitavý pohyb naopak výrazne znižuje a elektrická vodivosť kovov sa prudko zvyšuje. V blízkosti absolútnej nuly nie je v kovoch prakticky žiadny odpor a vo väčšine kovov sa objavuje supravodivosť.

Treba poznamenať, že nekovy s elektrickou vodivosťou (napríklad grafit) pri nízkych teplotách naopak nevedú elektrický prúd kvôli absencii voľných elektrónov. A až so zvýšením teploty a zničením niektorých kovalentných väzieb sa ich elektrická vodivosť začne zvyšovať.

Najvyššiu elektrickú vodivosť má striebro, meď, ale aj zlato, hliník, najnižšiu mangán, olovo a ortuť.

Najčastejšie sa s rovnakou pravidelnosťou ako elektrická vodivosť mení tepelná vodivosť kovov.

Sú spôsobené vysokou pohyblivosťou voľných elektrónov, ktoré si pri zrážke s vibrujúcimi iónmi a atómami vymieňajú energiu. Preto dochádza k vyrovnaniu teploty v celom kuse kovu.

Mechanická pevnosť, hustota, teplota topenia kovov sú veľmi odlišné. Okrem toho so zvýšením počtu elektrónov, ktoré viažu ióny-atómy, a znížením medziatómovej vzdialenosti v kryštáloch sa ukazovatele týchto vlastností zvyšujú.

Takže alkalické kovy, ktorých atómy majú jeden valenčný elektrón, sú mäkké (rezané nožom), s nízkou hustotou (lítium je najľahší kov s p - 0,53 g / cm3) a topia sa pri nízkych teplotách (napríklad bod topenia cézia je 29 "C) Jediný kov, ktorý je za normálnych podmienok kvapalný - ortuť - má teplotu topenia 38,9 "C.

Vápnik, ktorý má dva elektróny na vonkajšej energetickej úrovni atómov, je oveľa tvrdší a topí sa pri vyššej teplote (842 ° C).

Ešte viac klenutá je kryštálová mriežka tvorená atómami skandia, ktoré majú tri valenčné elektróny.

Ale najsilnejšie kryštálové mriežky, vysoké hustoty a teploty topenia sú pozorované v kovoch sekundárnych podskupín skupín V, VI, VII, VIII. Toto je vysvetlené tým. že pre kovy postranných podskupín s neuloženými valenčnými elektrónmi na d-podúrovni je okrem kovovej charakteristická tvorba veľmi silných kovalentných väzieb medzi atómami, uskutočňovaná elektrónmi vonkajšej vrstvy z s-orbitálov.

Pamätajte, že najťažším kovom je osmium (súčasť supertvrdých zliatin odolných voči opotrebovaniu), najžiaruvzdornejším kovom je volfrám (používa sa na výrobu vlákien lámp), najtvrdším kovom je chróm Cr (poškriabaniu skla). Sú súčasťou materiálov, z ktorých sa vyrábajú kovoobrábacie nástroje, brzdové doštičky ťažkých strojov a pod.

Kovy sa líšia vzhľadom na magnetické polia. Ale toto znamenie sú rozdelené do troch skupín:
. feromagnetické Schopné magnetizovať pod vplyvom aj slabých magnetických polí (železo - alfa forma, kobalt, nikel, gadolínium);

Paramagnetické vykazujú slabú schopnosť magnetizovať (hliník, chróm, titán, takmer všetky lantanoidy);

Diamagnetické nie sú priťahované k magnetu, dokonca sa od neho mierne odpudzujú (cín, vlákna, bizmut).

Pripomeňme, že pri uvažovaní o elektrónovej štruktúre kovov sme kovy rozdelili na kovy hlavných podskupín (k- a p-prvky) a kovy sekundárnych podskupín.

V strojárstve je obvyklé klasifikovať kovy podľa rôznych fyzikálnych vlastností:

a) hustota - svetlo (str< 5 г/см3) и тяжелые (все остальные);

b) teplota topenia - taviteľné a žiaruvzdorné.

Existujú klasifikácie kovov podľa chemických vlastností.
Kovy s nízkou chemickou aktivitou sa nazývajú ušľachtilé (striebro, zlato, platina a jej analógy - osmium, irídium, ruténium, paládium, ródium).
Podľa blízkosti chemických vlastností, alkálie (kovy skupiny I hlavnej podskupiny), alkalické zeminy (vápnik, stroncium, bárium, rádium), ako aj kovy vzácnych zemín (skandium, ytrium, lantán a lantanidy, aktínium a aktinidy) sa rozlišujú.

Všeobecné chemické vlastnosti kovov
Atómy kovov sa relatívne ľahko vzdávajú valenčných elektrónov a prechádzajú do kladne nabitých non, to znamená, že sú oxidované. Toto, ako viete, je hlavnou spoločnou vlastnosťou atómov aj jednoduchých kovových látok.

Kovy v chemických reakciách sú vždy redukčným činidlom. Prirodzene sa mení redukčná schopnosť atómov jednoduchých látok – kovov, tvorených chemickými prvkami jedného obdobia alebo jednej hlavnej podskupiny Periodickej sústavy D. I. Mendelejeva.

Redukčná aktivita kovu v chemických reakciách, ktoré sa vyskytujú vo vodných roztokoch, odráža jeho pozíciu v elektrochemickej sérii kovových napätí.

1. Čím viac vľavo je kov v tomto rade, tým silnejšie je redukčné činidlo.
2. Každý kov je schopný vytesniť (obnoviť) zo solí v roztoku tie kovy, ktoré sú za ním (vpravo) v sérii napätí.
3. Kovy, ktoré sú v sérii napätí naľavo od vodíka, sú schopné vytesniť ho z kyselín v roztoku.
4. Kovy, ktoré sú najsilnejšími redukčnými činidlami (alkalické a alkalické zeminy), v akýchkoľvek vodných roztokoch interagujú primárne s vodou.

Redukčná aktivita kovu stanovená z elektrochemického radu nie vždy zodpovedá jeho pozícii v periodickej tabuľke. Toto je vysvetlené tým. Že pri určovaní polohy kovu v sérii napätí sa berie do úvahy nielen energia odtrhnutia elektrónov od jednotlivých atómov, ale aj energia vynaložená na deštrukciu kryštálovej mriežky, ako aj energia uvoľnená pri hydratácia iónov.

Po zvážení všeobecných ustanovení charakterizujúcich redukčné vlastnosti kovov sa obraciame na špecifické chemické reakcie.

Interakcia s jednoduchými nekovovými látkami
1. S kyslíkom väčšina kovov tvorí oxidy – zásadité a amfotérne.

Lítium a kovy alkalických zemín reagujú so vzdušným kyslíkom za vzniku zásaditých oxidov.
2. S halogénmi tvoria kovy soli halogenovodíkových kyselín.

3. Najaktívnejšie kovy tvoria s vodíkom hydridy - iónové soli, jednu z bežných látok, v ktorých má vodík oxidačný stav -1, napríklad: hydrid vápenatý.

4. Kovy tvoria so sírou soli – sulfidy.

5. Kovy reagujú s dusíkom o niečo ťažšie, pretože chemická väzba v molekule dusíka Г^r je veľmi silná a tvoria sa nitridy. Pri bežných teplotách interaguje s dusíkom iba lítium.
Interakcia s komplexnými látkami
1. S vodou. Alkalické kovy a kovy alkalických zemín za normálnych podmienok vytláčajú vodík z vody a tvoria rozpustné alkalické zásady.

Iné kovy, stojace v sérii napätí až po vodík, môžu tiež za určitých podmienok vytlačiť vodík z vody. Ale hliník prudko interaguje s vodou iba vtedy, ak je z jeho povrchu odstránený oxidový film.
Horčík interaguje s vodou iba pri varení a tiež sa uvoľňuje vodík. Ak sa do vody pridá horiaci horčík, spaľovanie pokračuje, ako reakcia prebieha: vodík horí. Železo interaguje s vodou iba pri zahrievaní.
2. Kovy, ktoré sú v sérii napätí až po vodík, interagujú s kyselinami v roztoku. To produkuje soľ a vodík. Ale olovo (a niektoré ďalšie kovy) sa napriek svojej polohe v sérii napätia (naľavo od vodíka) takmer nerozpúšťa v zriedenej kyseline sírovej, pretože výsledný síran olovnatý PbSO je nerozpustný a vytvára na povrchu kovu ochranný film. .

3. So soľami menej aktívnych kovov v roztoku. V dôsledku takejto reakcie sa vytvorí soľ aktívnejšieho kovu a menej aktívny kov sa uvoľní vo voľnej forme.

4. S organickými látkami. Interakcia s organickými kyselinami je podobná reakciám s minerálnymi kyselinami. Alkoholy na druhej strane môžu pri interakcii s alkalickými kovmi vykazovať slabé kyslé vlastnosti.
Kovy sa zúčastňujú reakcií s halogénalkánmi, ktoré sa používajú na získanie nižších cykloalkánov a na syntézy, pri ktorých sa uhlíkový skelet molekuly stáva zložitejším (reakcia A. Wurtz):

5. Kovy, ktorých hydroxidy sú amfotérne, interagujú s alkáliami v roztoku.
6. Kovy môžu medzi sebou vytvárať chemické zlúčeniny, ktoré sa súhrnne nazývajú intermetalické zlúčeniny. Najčastejšie nevykazujú oxidačné stavy atómov, ktoré sú charakteristické pre zlúčeniny kovov s nekovmi.

Intermetalické zlúčeniny zvyčajne nemajú stále zloženie, chemická väzba je v nich najmä kovová. Tvorba týchto zlúčenín je typickejšia pre kovy sekundárnych podskupín.

Oxidy a hydroxidy kovov
Oxidy tvorené typickými kovmi sú klasifikované ako soľotvorné, majú zásaditý charakter vlastností.

Oxidy a hydroxidy niektorých kovov sú amfotérne, to znamená, že môžu vykazovať zásadité aj kyslé vlastnosti v závislosti od látok, s ktorými interagujú.

Napríklad:

Mnohé kovy sekundárnych podskupín, ktoré majú v zlúčeninách premenlivý oxidačný stav, môžu vytvárať viaceré oxidy a hydroxidy, ktorých povaha závisí od oxidačného stavu kovu.

Napríklad chróm v zlúčeninách vykazuje tri oxidačné stavy: +2, +3, +6, preto tvorí tri série oxidov a hydroxidov a s nárastom oxidačného stavu sa kyslý charakter zväčšuje a zásaditý oslabuje.

Korózia kovov
Pri interakcii kovov s látkami prostredia vznikajú na ich povrchu zlúčeniny, ktoré majú úplne iné vlastnosti ako kovy samotné. V normálnom duchu často používame slová „hrdzavá“, „hrdzavejúci“, pričom na výrobkoch vyrobených zo železa a jeho zliatin vidíme hnedočervený povlak. Hrdzanie je bežnou formou korózie.

Korózia- ide o proces samovoľnej deštrukcie kovov a zliatin vplyvom vonkajšieho prostredia (z lat. - korózia).

Takmer všetky kovy však podliehajú deštrukcii, v dôsledku čoho sa mnohé z ich vlastností zhoršia (alebo sa úplne stratia): pevnosť, ťažnosť, lesk, znižuje sa elektrická vodivosť a zvyšuje sa trenie medzi pohyblivými časťami stroja, menia sa rozmery častí, atď.

Korózia kovov môže byť súvislá a lokálna.

Najbežnejšie typy korózie sú chemická a elektrochemická.

I. Chemická korózia vzniká v nevodivom prostredí. Tento typ korózie sa prejavuje v prípade interakcie kovov so suchými plynmi alebo kvapalinami - neelektrolyty (benzín, petrolej atď.) Takejto deštrukcii sú vystavené časti a súčasti motorov, plynových turbín, raketometov. Chemická korózia sa často pozoruje pri spracovaní kovov pri vysokých teplotách.

Väčšina kovov je oxidovaná vzdušným kyslíkom, pričom sa na povrchu vytvárajú oxidové filmy. Ak je tento film silný, hustý, dobre spojený s kovom, potom chráni kov pred ďalším zničením. V železe je sypký, pórovitý, ľahko sa oddelí od povrchu a preto nie je schopný ochrániť kov pred ďalšou deštrukciou.

II. Elektrochemická korózia sa vyskytuje vo vodivom médiu (elektrolyte) s výskytom elektrického prúdu vo vnútri systému. Kovy a zliatiny sú spravidla heterogénne a obsahujú inklúzie rôznych nečistôt. Keď prídu do kontaktu s elektrolytmi, niektoré časti povrchu začnú hrať úlohu anódy (darujú elektróny), zatiaľ čo iné hrajú úlohu katódy (prijímajú elektróny).

V jednom prípade bude pozorovaný vývoj plynu (Hg). V druhej - tvorba hrdze.

Elektrochemická korózia je teda reakcia, ktorá sa vyskytuje v médiách, ktoré vedú prúd (na rozdiel od chemickej korózie). Proces nastáva, keď sa dva kovy dostanú do kontaktu alebo na povrchu kovu obsahujúceho inklúzie, ktoré sú menej aktívnymi vodičmi (môže ísť aj o nekov).

Na anóde (aktívnejší kov) sa atómy kovu oxidujú za vzniku katiónov (rozpúšťanie).

Na katóde (menej aktívny vodič) sú vodíkové ióny alebo molekuly kyslíka redukované za vzniku H2 alebo OH-hydroxidových iónov.

Katióny vodíka a rozpustený kyslík sú najdôležitejšie oxidačné činidlá, ktoré spôsobujú elektrochemickú koróziu.

Rýchlosť korózie je tým väčšia, čím viac sa kovy (kov a nečistoty) líšia svojou aktivitou (u kovov čím ďalej od seba sú umiestnené v sérii napätí). So zvyšujúcou sa teplotou sa výrazne zvyšuje korózia.

Elektrolytom môže byť morská voda, riečna voda, skondenzovaná vlhkosť a samozrejme známe elektrolyty – roztoky solí, kyselín, zásad.

Iste si pamätáte, že v zime sa na odstraňovanie snehu a ľadu z chodníkov používa technická soľ (chlorid sodný, niekedy chlorid vápenatý a pod.), ktorý sa odvádza do kanalizačných potrubí, čím vytvára priaznivé prostredie pre elektrochemickú koróziu podzemných inžinierskych sietí.

Metódy ochrany proti korózii
Už pri navrhovaní kovových konštrukcií ich výroba zabezpečuje opatrenia na ochranu proti korózii.

1. Brúsenie povrchov výrobku tak, aby na nich nezostávala vlhkosť.

2. Použitie legovaných zliatin obsahujúcich špeciálne prísady: chróm, nikel, ktoré pri vysokých teplotách vytvárajú na povrchu kovu stabilnú vrstvu oxidu. Známe sú legované ocele - nehrdzavejúce ocele, z ktorých sa vyrábajú predmety pre domácnosť (vidličky, lyžice), časti strojov a nástroje.

3. Aplikácia ochranných náterov. Zvážte ich typy.

Nekovové - neoxidujúce oleje, špeciálne laky, farby. Je pravda, že sú krátkodobé, ale sú lacné.

Chemické - umelo vytvorené povrchové filmy: oxid, citrón, silicid, polymér atď. Napríklad všetky ručné zbrane Podrobnosti mnohých presných prístrojov sú leštené - to je proces získania najtenšieho filmu oxidov železa na povrchu ocele produkt. Výsledný umelý oxidový film je veľmi odolný a dodáva produktu krásnu čiernu farbu a modrý odtieň. Polymérne povlaky sú vyrobené z polyetylénu, polyvinylchloridu, polyamidových živíc. Aplikujú sa dvoma spôsobmi: zahriaty produkt sa vloží do polymérového prášku, ktorý sa roztaví a privarí ku kovu, alebo sa povrch kovu ošetrí roztokom polyméru v nízkoteplotnom rozpúšťadle, ktorý sa rýchlo odparí, a polymérnym filmom zostáva na produkte.

Kovové povlaky sú povlaky s inými kovmi, na povrchu ktorých sa pôsobením oxidačných činidiel vytvárajú stabilné ochranné filmy.

Aplikácia chrómu na povrch - chrómovanie, niklovanie - niklovanie, zinok - zinkovanie, cínovanie - cínovanie atď. Povlak môže slúžiť aj ako chemicky pasívny kov - zlato, striebro, meď.

4. Elektrochemické metódy ochrany.

Ochranná (anodická) - na chránenú kovovú konštrukciu je pripevnený kúsok aktívnejšieho kovu (protektor), ktorý slúži ako anóda a v prítomnosti elektrolytu sa ničí. Horčík, hliník, zinok sa používajú ako chránič pri ochrane lodných trupov, potrubí, káblov a iných štýlových výrobkov;

Katóda - kovová konštrukcia je napojená na katódu externého zdroja prúdu, čím sa eliminuje možnosť jej zničenia anódy

5. Špeciálna úprava elektrolytu alebo prostredia, v ktorom sa nachádza chránená kovová konštrukcia.

Je známe, že Damaskskí remeselníci na odstraňovanie vodného kameňa a
hrdza použité roztoky kyseliny sírovej s prídavkom pivovarských kvasníc, múky, škrobu. Tie prinášajú a patrili medzi prvé inhibítory. Nedovolili kyseline pôsobiť na kov zbrane, v dôsledku toho sa rozpustili iba vodný kameň a hrdza. Uralskí zbrojári na tento účel používali nakladacie polievky - roztoky kyseliny sírovej s prídavkom múčnych otrúb.

Príklady použitia moderných inhibítorov: pri preprave a skladovaní je kyselina chlorovodíková dokonale „skrotená“ derivátmi butylamínu. a kyselina sírová - kyselina dusičná; prchavý dietylamín sa vstrekuje do rôznych nádob. Všimnite si, že inhibítory pôsobia iba na kov, čo ho robí pasívnym vo vzťahu k médiu, napríklad voči roztoku kyseliny. Veda pozná viac ako 5 tisíc inhibítorov korózie.

Odstránenie kyslíka rozpusteného vo vode (odvzdušnenie). Tento proces sa používa pri príprave vody vstupujúcej do kotolní.

Spôsoby získavania kovov
Výrazná chemická aktivita kovov (interakcia so vzdušným kyslíkom, inými nekovmi, vodou, soľnými roztokmi, kyselinami) vedie k tomu, že sa v zemskej kôre nachádzajú najmä vo forme zlúčenín: oxidy, sulfidy, sírany, chloridy, uhličitany atď.
Vo voľnej forme sú kovy umiestnené v sérii napätí napravo od vodíka, hoci oveľa častejšie sa meď a ortuť nachádzajú v prírode vo forme zlúčenín.

Nerasty a horniny obsahujúce kovy a ich zlúčeniny, z ktorých je ťažba čistých kovov technicky možná a ekonomicky realizovateľná, sa nazývajú rudy.

Získavanie kovov z rúd je úlohou hutníctva.
Hutníctvo je tiež veda o priemyselných metódach získavania kovov z rúd. a priemyselný sektor.
Akýkoľvek metalurgický proces je proces redukcie kovových iónov pomocou rôznych redukčných činidiel.

Na realizáciu tohto procesu je potrebné vziať do úvahy aktivitu kovu, vybrať redukčné činidlo, zvážiť technologickú realizovateľnosť, ekonomické a environmentálne faktory. V súlade s tým existujú nasledujúce spôsoby získavania kovov: pyrometalurgické. hydrometalurgický, elektrometalurgický.

Pyrometalurgia- získavanie kovov z rúd pri vysokých teplotách pomocou uhlíka, oxidu uhoľnatého (II). vodík, kovy.- hliník, horčík.

Napríklad cín sa redukuje z kasiteritu a meď z kupritu kalcináciou s uhlím (koks). Sulfidové rudy sa predbežne pražia za prístupu vzduchu a potom sa výsledný oxid redukuje uhlím. Kovy sa tiež izolujú z uhličitanových rúd čerpaním a uhlím, pretože uhličitany sa pri zahrievaní rozkladajú, menia sa na oxidy a tie sa redukujú uhlím.
Hydrometalurgia je redukcia kovov na ne ich soľami v roztoku. Proces prebieha v 2 stupňoch: 1) prírodná zlúčenina sa rozpustí vo vhodnom činidle, čím sa získa roztok soli tohto kovu; 2) z výsledného roztoku sa tento kov vytlačí aktívnejším alebo sa obnoví elektrolýzou. Napríklad na získanie medi z rúd obsahujúcich oxid meďnatý, CuO, sa na ňu pôsobí zriedenou kyselinou sírovou.

Meď sa extrahuje zo soľného roztoku buď elektrolýzou, alebo sa vytesňuje zo síranu železom. Týmto spôsobom sa získava striebro, zinok, molybdén, zlato, urán.

Elektrometalurgia— získavanie kovov v procese elektrolýzy roztokov alebo tavenín ich zlúčenín.

Elektrolýza
Ak sú elektródy spustené do roztoku elektrolytu alebo taveniny a prechádza konštantný elektrický prúd, ióny sa budú pohybovať v smere: katióny - ku katóde (záporne nabitá elektróda), anióny - k anóde (kladne nabitá elektróda) .

Na katóde katióny prijímajú elektróny a na anóde sa redukujú, anióny darujú elektróny a sú oxidované. Tento proces sa nazýva elektrolýza.
Elektrolýza je redoxný proces, ku ktorému dochádza na elektródach, keď elektrický prúd prechádza cez roztok alebo roztok elektrolytu.

Najjednoduchším príkladom takýchto procesov je elektrolýza roztavených solí. Zvážte proces elektrolýzy taveniny chloridu sodného. V tavenine prebieha proces tepelnej disociácie. Pri pôsobení elektrického prúdu sa katióny pohybujú smerom ku katóde a prijímajú z nej elektróny.
Kovový sodík sa tvorí na katóde a plynný chlór na anóde.

Hlavná vec, ktorú si musíte pamätať, je, že v procese elektrolýzy dochádza k chemickej reakcii v dôsledku elektrickej energie, ktorá nemôže spontánne pokračovať.

Zložitejšia situácia je v prípade elektrolýzy roztokov elektrolytov.

V roztoku soli sú okrem kovových iónov a kyslého zvyšku molekuly vody. Preto pri zvažovaní procesov na elektródach je potrebné brať do úvahy ich účasť na elektrolýze.

Na stanovenie produktov elektrolýzy vodných roztokov elektrolytov existujú nasledujúce pravidlá.

1. Proces na katóde nezávisí od materiálu katódy, na ktorej je vyrobená, ale od polohy kovu (katión elektrolytu) v elektrochemickom rade napätí, a ak:
1.1. Katión elektrolytu sa nachádza v sérii napätí na začiatku série (spolu s Al vrátane), potom na katóde prebieha proces redukcie vody (uvoľňuje sa vodík). Kovové katióny sa neredukujú, zostávajú v roztoku.
1.2. Katión elektrolytu je v sérii napätí medzi hliníkom a vodíkom, potom sa na katóde redukujú kovové častice aj molekuly vody.

1.3. Katión elektrolytu je v sérii napätia za vodíkom, potom sa katióny kovov redukujú na katóde.
1.4. Roztok obsahuje katióny rôznych kovov, potom sa stiahnutý katión kovu obnoví a stojí v sérii napätí
Tieto pravidlá sú znázornené na obrázku 10.

2. Proces na anóde závisí od materiálu anódy a od charakteru anódy (schéma 11).
2.1. Ak je anóda rozpustená (železo, zinok, meď, striebro a všetky kovy, ktoré sa pri elektrolýze oxidujú), potom sa oxiduje kov anódy bez ohľadu na povahu aniónu. 2. Ak sa anóda nerozpustí (nazýva sa inertná - grafit, zlato, platina), potom:
a) pri elektrolýze roztokov solí anoxických kyselín (prome fluoridov) dochádza k oxidácii aniónu na anóde;
b) pri elektrolýze roztokov solí kyseliny obsahujúcej kyslík a fluoridov na anóde dochádza k procesu oxidácie vody. Anióny nie sú oxidované, zostávajú v roztoku;

Elektrolýza tavenín a roztokov látok je široko používaná v priemysle:
1. Získať kovy (hliník, horčík, sodík, kadmium sa získavajú len elektrolýzou).
2. Získať vodík, halogény, alkálie.
3. Na čistenie kovov - rafinácia (čistenie medi, niklu, olova sa vykonáva elektrochemickou metódou).
4. Na ochranu kovov pred koróziou - nanášanie ochranných náterov vo forme tenkej vrstvy iného kovu, ktorý je odolný voči korózii (chróm, nikel, meď, striebro, zlato) - galvanické pokovovanie.

5. Získavanie kovových kópií, platní - galvanické pokovovanie.
1. Ako súvisí štruktúra kovov s ich umiestnením v hlavnej a vedľajšej podskupine Periodickej tabuľky chemických prvkov D. I. Mendelejeva?
2. Prečo majú alkalické kovy a kovy alkalických zemín v zlúčeninách jeden oxidačný stav: (+1) a (+2), zatiaľ čo kovy sekundárnych podskupín spravidla vykazujú v zlúčeninách rôzne oxidačné stavy? 8. Aké oxidačné stavy môže vykazovať mangán? Aké oxidy a hydroxidy zodpovedajú mangánu v týchto oxidačných stavoch? Aký je ich charakter?
4. Porovnajte elektrónovú štruktúru atómov prvkov VII. skupiny: mangánu a chlóru. Vysvetlite rozdiel v ich chemických vlastnostiach a prítomnosť rôznych stupňov oxidácie atómov v oboch prvkoch.
5. Prečo postavenie kovov v elektrochemickom rade napätí nie vždy zodpovedá ich polohe v Periodickom systéme D. I. Mendelejeva?
9. Zostavte rovnice pre reakcie sodíka a horčíka s kyselinou octovou. V akom prípade a prečo bude rýchlosť reakcie rýchlejšia?
11. Aké spôsoby získavania kovov poznáte? Čo je podstatou všetkých metód?
14. Čo je korózia? Aké druhy korózie poznáte? Ktorý z nich je fyzikálny a chemický proces?
15. Za koróziu možno považovať tieto procesy: a) oxidáciu železa pri elektrickom zváraní, b) interakciu zinku s kyselinou chlorovodíkovou pri získavaní leptanej kyseliny na spájkovanie? Uveďte odôvodnenú odpoveď.
17. Mangánový produkt je vo vode a neprichádza do kontaktu s medeným produktom. Zostanú obe nezmenené?
18. Bude železná konštrukcia chránená pred elektrochemickou koróziou vo vode, ak je na nej spevnená platňa z iného kovu: a) horčíka, b) olova, c) niklu?

19. Na aký účel sa povrch nádrží na skladovanie ropných produktov (benzín, petrolej) natiera striebrom - zmesou hliníkového prášku s niektorým z rastlinných olejov?

Všeobecné informácie o kovoch

Viete, že väčšina chemických prvkov je klasifikovaná ako kovy – 92 zo 114 známych prvkov.

Kovy sú chemické prvky, ktorých atómy darujú elektróny z vonkajšej (a niektoré z vonkajšej) elektrónovej vrstvy a menia sa na kladné ióny.

Táto vlastnosť atómov kovu, ako viete, je určená skutočnosťou, že majú relatívne veľké polomery a malý počet elektrónov (hlavne od 1 do 3) na vonkajšej vrstve.

Výnimkou je 6 kovov: atómy germánia, cínu, olova na vonkajšej vrstve majú 4 elektróny, atómy antimónu, bizmutu -5, atómy polónia - 6.

Atómy kovov sa vyznačujú nízkymi hodnotami elektronegativity (od 0,7 do 1,9) a výlučne redukčnými vlastnosťami, to znamená schopnosťou darovať elektróny.

Už viete, že v Periodickej tabuľke chemických prvkov D. I. Mendelejeva sú kovy pod bór-astatínovou uhlopriečkou, ja som tiež nad ňou v sekundárnych podskupinách. V periódach a podskupinách hliny sú vám známe zákonitosti pri zmene kovových, a teda redukčných vlastností atómov prvkov.

Chemické prvky nachádzajúce sa v blízkosti bór-astatínovej diagonály majú dvojaké vlastnosti: v niektorých zlúčeninách sa správajú ako kovy, v iných vykazujú vlastnosti nekovu.

V sekundárnych podskupinách redukčné vlastnosti kovov najčastejšie klesajú so zvyšujúcim sa sériovým číslom. Porovnajte aktivitu kovov I. skupiny Vám známej vedľajšej podskupiny: Cu, Ag, Au; II skupina sekundárnej podskupiny - a uvidíte sami.

Dá sa to vysvetliť tým, že sila väzby medzi valenčnými elektrónmi a jadrom atómov týchto kovov je viac ovplyvnená hodnotou náboja jadra, a nie polomerom atómu. Významne sa zvyšuje hodnota náboja jadra, zvyšuje sa príťažlivosť elektrónov k jadru. V tomto prípade, hoci sa polomer atómu zväčšuje, nie je taký významný ako u kovov hlavných podskupín.

V minerálnom a organickom „živote“ Zeme hrajú dôležitú úlohu jednoduché látky tvorené chemickými prvkami – kovmi, a zložité látky s obsahom kovov. Stačí pripomenúť, že atómy (žiadne) kovových prvkov sú neoddeliteľnou súčasťou zlúčenín, ktoré určujú metabolizmus v tele ľudí, zvierat a rastlín. Napríklad v ľudskej krvi sa našlo 76 prvkov a len 14 z nich nie sú kovy. V ľudskom tele sú niektoré kovové prvky (vápnik, draslík, sodík, horčík) prítomné vo veľkých množstvách, to znamená, že sú to makroživiny. A kovy ako chróm, mangán, železo, kobalt, meď, zinok, molybdén sú prítomné v malom množstve, to znamená, že ide o stopové prvky. Ak človek váži 70 kg, tak jeho telo obsahuje (v gramoch): vápnik - 1700, draslík - 250, sodík - 70, horčík - 42, železo - 5. zinok - 3. Všetky kovy sú mimoriadne dôležité, vznikajú zdravotné problémy a v ich nedostatku a prebytku.

Sodíkové ióny napríklad regulujú obsah vody v tele, prenos nervových vzruchov. Jeho nedostatok vedie k bolestiam hlavy, slabosti, zlej pamäti, strate chuti do jedla a jeho nadbytok vedie k zvýšeniu krvného tlaku, hypertenzii a srdcovým chorobám. Odborníci na výživu odporúčajú skonzumovať maximálne 5 g (1 čajová lyžička) kuchynskej soli (NaCl) na dospelého a deň. Vplyv kovov na stav zvierat a rastlín možno nájsť v tabuľke 16.

Jednoduché látky - kovy

S rozvojom výroby kovov (jednoduchých látok) a zliatin súvisel aj vznik civilizácie („doba bronzová“, doba železná).

S výrobou kovov úzko súvisí aj vedecko-technická revolúcia, ktorá sa začala asi pred 100 rokmi a zasiahla priemysel aj spoločenskú sféru. Na báze volfrámu, molybdénu, titánu a iných kovov sa začali vytvárať koróziivzdorné, supertvrdé, žiaruvzdorné zliatiny, ktorých použitie značne rozšírilo možnosti strojárstva. V jadrovej a vesmírnej technológii sa volfrám a zliatiny rénia používajú na výrobu dielov pracujúcich pri teplotách do 3000 ºС. v medicíne sa používajú chirurgické nástroje zo zliatin tantalu a platiny, unikátna keramika na báze oxidov titánu a zirkónu.

A samozrejme netreba zabúdať, že vo väčšine zliatin sa používa dlho známy kov železa (obr. 37) a základom mnohých ľahkých zliatin sú relatívne „mladé“ kovy: hliník a horčík.

Supernovy sú kompozitné materiály reprezentujúce napríklad polymér alebo keramiku, ktoré sú vo vnútri (ako betón so železnými tyčami) vystužené kovovými vláknami, ktoré môžu byť vyrobené z volfrámu, molybdénu, ocele a iných kovov a zliatin - všetko závisí od cieľ, ktorý je potrebný na dosiahnutie jeho materiálových vlastností.

Už máte predstavu o povahe chemickej väzby v kovových kryštáloch. Pripomeňme si na príklade jedného z nich – sodíka, ako vzniká.
Obrázok 38 ukazuje diagram kryštálovej mriežky kovového sodíka. V ňom je každý atóm sodíka obklopený ôsmimi susednými. Atómy sodíka, ako všetky kovy, majú veľa voľných valenčných orbitálov a málo valenčných elektrónov.

Jediný valenčný elektrón atómu sodíka Zs 1 môže obsadiť ktorýkoľvek z deviatich voľných orbitálov, pretože sa energetickou hladinou príliš nelíšia. Keď sa atómy priblížia k sebe, keď sa vytvorí kryštálová mriežka, valenčné orbitály susedných atómov sa prekrývajú, v dôsledku čoho sa elektróny voľne nepohybujú z jedného orbitálu do druhého, čím sa vytvorí spojenie medzi všetkými atómami kovového kryštálu.

Tento typ chemickej väzby sa nazýva kovová väzba. Kovovú väzbu tvoria prvky, ktorých atómy na vonkajšej vrstve majú málo valenčných elektrónov v porovnaní s veľkým počtom vonkajších energeticky blízkych orbitálov. Ich valenčné elektróny sú slabo držané v atóme. Elektróny, ktoré vykonávajú spojenie, sú socializované a pohybujú sa v kryštálovej mriežke neutrálneho kovu ako celku.

Látky s kovovou väzbou sú charakterizované kovovými kryštálovými mriežkami, ktoré sú zvyčajne schematicky znázornené ako kliešte, ako je znázornené na obrázku, uzly sú katióny a atómy kovov. Zdieľané elektróny elektrostaticky priťahujú kovové katióny nachádzajúce sa v blízkosti ich kryštálovej mriežky, čím zabezpečujú jej stabilitu a pevnosť (zdieľané elektróny sú znázornené ako čierne malé guľôčky).

Kovová väzba je väzba v kovoch a zliatinách medzi kovovými atómovými iónmi umiestnenými v kryštálovej mriežke, ktorá je realizovaná socializovanými valenčnými elektrónmi.

Niektoré kovy kryštalizujú v dvoch alebo viacerých kryštalických formách. Táto vlastnosť látok - existovať v niekoľkých kryštalických modifikáciách - sa nazýva polymorfizmus. Polymorfizmus jednoduchých látok je vám známy ako alotropia.

Cín má dve kryštalické modifikácie:
alfa - stabilný pod 13,2 ºС s hustotou р - 5,74 g/cm3. Toto je sivý plech. Má almaav (atómovú) kryštálovú mriežku:
betta - stabilná nad 13,2 ºС s hustotou p - 6,55 g/cm3. Toto je biely plech.

Biely cín je veľmi mäkký kov. Pri ochladení pod 13,2 ºС sa rozpadá na sivý prášok, pretože pri prechode | 1 » n sa jeho špecifický objem výrazne zvyšuje. Tento jav sa nazýva cínový mor. Samozrejme, špeciálny typ chemickej väzby a typ kryštálovej mriežky kovov by mali určiť a vysvetliť ich fyzikálne vlastnosti.

Čo sú zač? Sú to kovový lesk, plasticita, vysoká elektrická vodivosť a tepelná vodivosť, nárast elektrického odporu so zvyšujúcou sa teplotou, ako aj také prakticky významné vlastnosti, ako je hustota, body topenia a varu, tvrdosť a magnetické vlastnosti.

Pokúsme sa vysvetliť dôvody, ktoré určujú základné fyzikálne vlastnosti kovov. Prečo sú kovy plastové?

Mechanické pôsobenie na kryštál s kovovou kryštálovou mriežkou spôsobuje vzájomné posunutie vrstiev iónových atómov, pretože elektróny sa pohybujú v kryštáli, väzby sa nelámu, preto sa kovy vyznačujú väčšou plasticitou.

Podobný účinok na pevnú látku s konlínovými väzbami (atómová kryštálová mriežka) vedie k rozbitiu kovalentných väzieb. Rozbitie väzieb v iónovej mriežke vedie k vzájomnému odpudzovaniu podobne nabitých iónov (obr. 40). Preto sú látky s atómovými a iónovými kryštálovými mriežkami krehké.

Najťažšie kovy sú Au, Af, Cu, Sn, Pb, Zn. Ľahko sa ťahajú do drôtu, dajú sa kovať, lisovať, zvinúť do plátov.Napríklad zlatú fóliu s hrúbkou 0,008 nm možno vyrobiť zo zlata a z 0,5 g tohto kovu vytiahnuť niť dlhú 1 km.

Dokonca aj ortuť, ktorá, ako viete, je pri izbovej teplote kvapalná, sa pri nízkych teplotách v pevnom stave stáva tvárnou ako olovo. Len Bi a Mn nemajú plasticitu, sú krehké.

Prečo majú kovy charakteristický lesk a sú aj nepriehľadné?

Elektróny, ktoré vyplňujú medziatómový priestor, odrážajú svetelné lúče (a neprepúšťajú, ako sklo) a väčšina kovov rovnako rozptyľuje všetky lúče viditeľnej časti spektra. Preto majú striebristo bielu alebo sivú farbu. Stroncium, zlato a meď vo väčšej miere pohlcujú krátke vlnové dĺžky (blízko fialovej) a odrážajú dlhé vlnové dĺžky svetelného spektra, preto majú svetložltú, žltú a medenú farbu.

Hoci v praxi, viete, kov sa nám vždy nezdá byť ľahkým telom. Po prvé, jeho povrch môže oxidovať a stratiť lesk. Preto natívna meď vyzerá ako zelenkastý kameň. A po druhé, ani čistý kov sa nemusí lesknúť. Veľmi tenké pláty striebra a zlata majú úplne nečakaný vzhľad – majú modrozelenú farbu. A jemné kovové prášky sa javia ako tmavosivé, dokonca čierne.

Najvyššiu odrazivosť majú striebro, hliník, paládium. Používajú sa pri výrobe zrkadiel vrátane reflektorov.

Prečo majú kovy vysokú elektrickú vodivosť a tepelnú vodivosť?

Chaoticky sa pohybujúce elektróny v kove pod vplyvom aplikovaného elektrického napätia získavajú usmernený pohyb, to znamená, že vedú elektrický prúd. So zvyšujúcou sa teplotou metamošiek sa zvyšujú amplitúdy vibrácií atómov a iónov nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky. To sťažuje pohyb elektrónov a znižuje sa elektrická vodivosť kovu. Pri nízkych teplotách sa kmitavý pohyb naopak výrazne znižuje a elektrická vodivosť kovov sa prudko zvyšuje. V blízkosti absolútnej nuly nie je v kovoch prakticky žiadny odpor a vo väčšine kovov sa objavuje supravodivosť.

Treba poznamenať, že nekovy s elektrickou vodivosťou (napríklad grafit) pri nízkych teplotách naopak nevedú elektrický prúd kvôli absencii voľných elektrónov. A až so zvýšením teploty a zničením niektorých kovalentných väzieb sa ich elektrická vodivosť začne zvyšovať.

Najvyššiu elektrickú vodivosť má striebro, meď, ale aj zlato, hliník, najnižšiu mangán, olovo a ortuť.

Najčastejšie sa s rovnakou pravidelnosťou ako elektrická vodivosť mení tepelná vodivosť kovov.

Sú spôsobené vysokou pohyblivosťou voľných elektrónov, ktoré si pri zrážke s vibrujúcimi iónmi a atómami vymieňajú energiu. Preto dochádza k vyrovnaniu teploty v celom kuse kovu.

Mechanická pevnosť, hustota, teplota topenia kovov sú veľmi odlišné. Navyše s nárastom počtu oekgronov. viažuce iónové atómy a zmenšovaním medziatómovej vzdialenosti v kryštáloch sa ukazovatele týchto vlastností zvyšujú.

Alkalické kovy, ktorých atómy majú jeden valenčný elektrón, sú teda mäkké (rezané nožom), s nízkou hustotou (lítium je najľahší kov s p - 0,53 g / cm3) a topia sa pri nízkych teplotách (napríklad tavenie). bod cézia je 29 °C) Jediný kov, ktorý je za bežných podmienok tekutý – ortuť – má bod topenia 38,9 °C.

Vápnik, ktorý má dva elektróny na vonkajšej energetickej úrovni atómov, je oveľa tvrdší a topí sa pri vyššej teplote (842 ° C).

Ešte viac klenutá je kryštálová mriežka tvorená atómami skandia, ktoré majú tri valenčné elektróny.

Ale najsilnejšie kryštálové mriežky, vysoké hustoty a teploty topenia sú pozorované v kovoch sekundárnych podskupín V, VI, VII, MP skupín. Toto je vysvetlené tým. že pre kovy postranných podskupín s neuloženými valenčnými elektrónmi na d-podúrovni je okrem kovovej charakteristická tvorba veľmi silných kovalentných väzieb medzi atómami, uskutočňovaná elektrónmi vonkajšej vrstvy z s-orbitálov.

Pamätajte, že najťažším kovom je osmium (súčasť supertvrdých zliatin odolných voči opotrebovaniu), najžiaruvzdornejším kovom je volfrám (používa sa na výrobu vlákien lámp), najtvrdším kovom je chróm Cr (poškriabaniu skla). Sú súčasťou materiálov, z ktorých sa vyrábajú kovoobrábacie nástroje, brzdové doštičky ťažkých strojov a pod.

Kovy sa líšia vzhľadom na magnetické polia. Ale toto znamenie sú rozdelené do troch skupín:

Feromagnetické Schopné magnetizovať pod vplyvom aj slabých magnetických polí (železo - alfa forma, kobalt, nikel, gadolínium);

Paramagnetické vykazujú slabú schopnosť magnetizovať (hliník, chróm, titán, takmer všetky lantanoidy);

Diamagnetické nie sú priťahované k magnetu, dokonca sa od neho mierne odpudzujú (cín, vlákna, bizmut).

Pripomeňme, že pri uvažovaní o elektrónovej štruktúre kovov sme kovy rozdelili na kovy hlavných podskupín (k- a p-prvky) a kovy sekundárnych podskupín.

V strojárstve je obvyklé klasifikovať kovy podľa rôznych fyzikálnych vlastností:

a) hustota - svetlo (str< 5 г/см3) и тяжелые (все остальные);
b) teplota topenia - taviteľné a žiaruvzdorné.

Klasifikácia kovov podľa chemických vlastností

Kovy s nízkou chemickou aktivitou sa nazývajú ušľachtilé (striebro, zlato, platina a jej analógy - osmium, irídium, ruténium, paládium, ródium).
Podľa blízkosti chemických vlastností, alkálie (kovy skupiny I hlavnej podskupiny), alkalické zeminy (vápnik, stroncium, bárium, rádium), ako aj kovy vzácnych zemín (skandium, ytrium, lantán a lantanidy, aktínium a aktinidy) sa rozlišujú.

Všeobecné chemické vlastnosti kovov

Atómy kovov sa relatívne ľahko vzdávajú valenčných elektrónov a prechádzajú do kladne nabitých non, to znamená, že sú oxidované. Toto, ako viete, je hlavnou spoločnou vlastnosťou atómov aj jednoduchých kovových látok.

Kovy v chemických reakciách sú vždy redukčným činidlom. Prirodzene sa mení redukčná schopnosť atómov jednoduchých látok – kovov, tvorených chemickými prvkami jedného obdobia alebo jednej hlavnej podskupiny Periodickej sústavy D. I. Mendelejeva.

Redukčná aktivita kovu v chemických reakciách, ktoré sa vyskytujú vo vodných roztokoch, odráža jeho pozíciu v elektrochemickej sérii kovových napätí.

1. Čím viac vľavo je kov v tomto rade, tým silnejšie je redukčné činidlo.
2. Každý kov je schopný vytesniť (obnoviť) a je slaný v roztoku tie kovy, ktoré sú za ním (vpravo) v sérii napätí.
3. Kovy, ktoré sú v sérii napätí naľavo od vodíka, sú schopné vytesniť ho z kyselín v roztoku.
4. Kovy, ktoré sú najsilnejšími redukčnými činidlami (alkalické a alkalické zeminy), v akýchkoľvek vodných roztokoch interagujú primárne s vodou.

Redukčná aktivita kovu stanovená z elektrochemického radu nie vždy zodpovedá jeho pozícii v periodickej tabuľke. Toto je vysvetlené tým. Že pri určovaní polohy kovu v sérii napätí sa berie do úvahy nielen energia odtrhnutia elektrónov od jednotlivých atómov, ale aj energia vynaložená na deštrukciu kryštálovej mriežky, ako aj energia uvoľnená pri hydratácia iónov.

Napríklad lítium je aktívnejšie vo vodných roztokoch ako sodík (hoci Na je aktívnejší kov z hľadiska jeho polohy v periodickej tabuľke). Faktom je, že hydratačná energia Li+ iónov je oveľa väčšia ako hydratačná energia Na+ iónov. preto je prvý proces energeticky priaznivejší.
Po zvážení všeobecných ustanovení charakterizujúcich redukčné vlastnosti kovov sa obraciame na špecifické chemické reakcie.

Interakcia s jednoduchými nekovovými látkami

1. S kyslíkom väčšina kovov tvorí oxidy – zásadité a amfotérne. Kyslé oxidy prechodných kovov, ako je oxid chrómu alebo oxid mangánu, nevznikajú priamou oxidáciou kovu kyslíkom. Získavajú sa nepriamo.

Alkalické kovy Na, K aktívne reagujú so vzdušným kyslíkom za tvorby peroxidov.

Oxid sodný sa získava nepriamo kalcináciou peroxidov so zodpovedajúcimi kovmi:

Lítium a kovy alkalických zemín reagujú so vzdušným kyslíkom za vzniku zásaditých oxidov.

Ostatné kovy, okrem zlata a platinových kovov, ktoré nie sú vôbec oxidované vzdušným kyslíkom, s ním interagujú menej aktívne alebo pri zahrievaní.

2. S halogénmi tvoria kovy soli halogenovodíkových kyselín.

3. Najaktívnejšie kovy tvoria s vodíkom hydridy - iónové soli, jednu z bežných látok, v ktorých má vodík oxidačný stav -1, napr.
hydrid vápenatý.

Mnohé prechodné kovy tvoria s vodíkom hydridy špeciálneho typu – dochádza k určitému rozpúšťaniu alebo zavádzaniu vodíka do kryštálovej mriežky kovov medzi atómami a iónmi, pričom kov si zachováva svoj vzhľad, ale zväčšuje objem. Absorbovaný vodík je v kove, zjavne v atómovej forme. Existujú tiež intermediárne hydridy kovov.

4. Kovy tvoria so sírou soli – sulfidy.

5. Kovy reagujú s dusíkom o niečo ťažšie, pretože chemická väzba v molekule dusíka Г^r je veľmi silná a tvoria sa nitridy. Pri bežných teplotách interaguje s dusíkom iba lítium.

Interakcia s komplexnými látkami

1. S vodou. Alkalické kovy a kovy alkalických zemín za normálnych podmienok vytláčajú vodík z vody a tvoria rozpustné alkalické zásady.

Iné kovy, stojace v sérii napätí až po vodík, môžu tiež za určitých podmienok vytlačiť vodík z vody. Ale hliník prudko interaguje s vodou iba vtedy, ak je z jeho povrchu odstránený oxidový film.

Horčík interaguje s vodou iba pri varení a tiež sa uvoľňuje vodík. Ak sa do vody pridá horiaci horčík, spaľovanie pokračuje, ako reakcia prebieha: vodík horí. Železo interaguje s vodou iba pri zahrievaní.

2. Kovy, ktoré sú v sérii napätí až po vodík, interagujú s kyselinami v roztoku. To produkuje soľ a vodík. Ale olovo (a niektoré ďalšie kovy) sa napriek svojej polohe v sérii napätia (naľavo od vodíka) takmer nerozpúšťa v zriedenej kyseline sírovej, pretože výsledný síran olovnatý PbSO je nerozpustný a vytvára na povrchu kovu ochranný film. .

3. So soľami menej aktívnych kovov v roztoku. V dôsledku takejto reakcie sa vytvorí soľ aktívnejšieho kovu a menej aktívny kov sa uvoľní vo voľnej forme.

Je potrebné mať na pamäti, že reakcia prebieha v prípadoch, keď je výsledná soľ rozpustná. Vytesňovaním kovov z ich zlúčenín inými kovmi sa prvýkrát podrobne zaoberal N. N. Beketov, významný ruský fyzikálny chemik. Kovy usporiadal podľa ich chemickej aktivity do „expresívneho radu“, ktorý sa stal prototypom radu kovových napätí.

4. S organickými látkami. Interakcia s organickými kyselinami je podobná reakciám s minerálnymi kyselinami. Alkoholy na druhej strane môžu pri interakcii s alkalickými kovmi vykazovať slabé kyslé vlastnosti.

Kovy sa zúčastňujú reakcií s halogénalkánmi, ktoré sa používajú na získanie nižších cykloalkánov a na syntézy, pri ktorých sa uhlíkový skelet molekuly stáva zložitejším (reakcia A. Wurtz):

5. Kovy, ktorých hydroxidy sú amfotérne, interagujú s alkáliami v roztoku.

6. Kovy môžu medzi sebou vytvárať chemické zlúčeniny, ktoré sa súhrnne nazývajú intermetalické zlúčeniny. Najčastejšie nevykazujú oxidačné stavy atómov, ktoré sú charakteristické pre zlúčeniny kovov s nekovmi.

Intermetalické zlúčeniny zvyčajne nemajú stále zloženie, chemická väzba je v nich najmä kovová. Tvorba týchto zlúčenín je typickejšia pre kovy sekundárnych podskupín.

Oxidy a hydroxidy kovov

Oxidy tvorené typickými kovmi sú klasifikované ako soľotvorné, majú zásaditý charakter vlastností. Ako viete, zodpovedajú hydroxidom. čo sú zásady, ktoré sú v prípade alkalických kovov a kovov alkalických zemín rozpustné vo vode, sú silné elektrolyty a nazývajú sa alkálie.

Oxidy a hydroxidy niektorých kovov sú amfotérne, to znamená, že môžu vykazovať zásadité aj kyslé vlastnosti v závislosti od látok, s ktorými interagujú.

Napríklad:

Mnohé kovy sekundárnych podskupín, ktoré majú v zlúčeninách premenlivý oxidačný stav, môžu vytvárať viaceré oxidy a hydroxidy, ktorých povaha závisí od oxidačného stavu kovu.

Napríklad chróm v zlúčeninách vykazuje tri oxidačné stavy: +2, +3, +6, preto tvorí tri série oxidov a hydroxidov a so zvyšovaním stupňa oxidácie sa zvyšuje kyslý charakter a slabne zásaditý charakter.

Korózia kovov

Pri interakcii kovov s látkami prostredia sa na ich povrchoch objavujú zlúčeniny, ktoré majú úplne iné vlastnosti ako samotné kovy. V normálnom duchu často používame slová „hrdzavá“, „hrdzavejúci“, pričom na výrobkoch vyrobených zo železa a jeho zliatin vidíme hnedočervený povlak. Hrdzanie je bežnou formou korózie.

Korózia je proces samovoľnej deštrukcie kovov a rozbitie nie) aliasmus súčasného prostredia (z lat. - korózny).

Takmer všetky kovy však podliehajú deštrukcii, v dôsledku čoho sa mnohé z ich vlastností zhoršia (alebo sa úplne stratia): pevnosť, ťažnosť, pokles lesku, znižuje sa elektrická vodivosť, zvyšuje sa aj trenie medzi pohyblivými časťami stroja, rozmery dielov zmeniť atď.

Korózia kovov môže byť súvislá a lokálna.

Nerven nie je taký nebezpečný ako druhý, jeho prejavy je možné brať do úvahy pri navrhovaní štruktúr a prístrojov. Miestna korózia je oveľa nebezpečnejšia, aj keď straty kovov tu môžu byť malé. Jedným z jeho najnebezpečnejších typov je bod. Spočívajú vo vytváraní priechodných lézií, teda bodových dutín – jamkovitých, pričom sa znižuje pevnosť jednotlivých úsekov, znižuje sa spoľahlivosť štruktúr, aparátov, štruktúr.

Korózia kovov spôsobuje veľké ekonomické škody. Ľudstvo znáša obrovské materiálne straty v dôsledku zničenia potrubí, častí strojov, lodí, mostov a rôznych zariadení.

Korózia vedie k zníženiu spoľahlivosti kovových konštrukcií.Vzhľadom na možnú deštrukciu je potrebné preceňovať pevnosť niektorých výrobkov (napríklad súčiastky lietadiel, lopatky turbín), čo znamená zvýšenie spotreby kovu, čo si vyžaduje dodatočné ekonomické náklady.

Korózia vedie k výpadkom výroby v dôsledku výmeny zlyhaných zariadení, k strate surovín a produktov v dôsledku zničenia halo, ropovodov a vodovodov. Nemožno nebrať do úvahy škody na prírode, a tým aj na ľudskom zdraví, spôsobené únikom ropných produktov a iných chemikálií. Korózia môže viesť ku kontaminácii) výrobkov a následne k zníženiu ich kvality. Náklady na kompenzáciu strát spojených s koróziou sú obrovské. Tvoria asi 30 % ročnej produkcie kovov na celom svete.

Zo všetkého, čo bolo povedané, vyplýva, že veľmi dôležitým problémom je nájsť spôsoby ochrany kovov a zliatin pred koróziou.

Sú veľmi rôznorodé. Ale pre ich výber je potrebné poznať a brať do úvahy chemickú podstatu koróznych procesov.

Ale chemická povaha korózie je redoxný proces. V závislosti od prostredia, v ktorom sa vyskytuje, existuje niekoľko druhov korózie.

Najbežnejšie typy korózie sú chemická a elektrochemická.

I. Chemická korózia vzniká v nevodivom prostredí. Tento typ korózie sa prejavuje v prípade interakcie kovov so suchými plynmi alebo kvapalinami - neelektrolyty (benzín, petrolej atď.) Takejto deštrukcii sú vystavené časti a súčasti motorov, plynových turbín, raketometov. Chemická korózia sa často pozoruje pri spracovaní kovov pri vysokých teplotách.

Väčšina kovov je oxidovaná vzdušným kyslíkom, pričom sa na povrchu vytvárajú oxidové filmy. Ak je tento film silný, hustý, dobre spojený s kovom, potom chráni kov pred ďalším zničením. V železe je sypký, pórovitý, ľahko sa oddelí od povrchu a preto nie je schopný ochrániť kov pred ďalšou deštrukciou.

II. Elektrochemická korózia sa vyskytuje vo vodivom médiu (elektrolyte) s výskytom elektrického prúdu vo vnútri systému. Kovy a zliatiny sú spravidla heterogénne a obsahujú inklúzie rôznych nečistôt. Keď prídu do kontaktu s elektrolytmi, niektoré časti povrchu začnú hrať úlohu anódy (darujú elektróny), zatiaľ čo iné fungujú ako katóda (prijímajú elektróny).

V jednom prípade bude pozorovaný vývoj plynu (Hg). V druhej - tvorba hrdze.

Elektrochemická korózia je teda reakcia, ktorá sa vyskytuje v médiách, ktoré vedú prúd (na rozdiel od chemickej korózie). Proces nastáva, keď sa dva kovy dostanú do kontaktu alebo na povrchu kovu obsahujúceho inklúzie, ktoré sú menej aktívnymi vodičmi (môže ísť aj o nekov).

Na anóde (aktívnejší kov) sa atómy kovu oxidujú za vzniku katiónov (rozpúšťanie).

Na katóde (menej aktívny vodič) sú vodíkové ióny alebo molekuly kyslíka redukované za vzniku H2 alebo OH-hydroxidových iónov.

Katióny vodíka a rozpustený kyslík sú najdôležitejšie oxidačné činidlá, ktoré spôsobujú elektrochemickú koróziu.

Rýchlosť korózie je tým väčšia, čím viac sa kovy (kov a nečistoty) líšia svojou aktivitou (u kovov čím ďalej od seba sú umiestnené v sérii napätí). So zvyšujúcou sa teplotou sa výrazne zvyšuje korózia.

Elektrolytom môže byť morská voda, riečna voda, skondenzovaná vlhkosť a samozrejme známe elektrolyty – roztoky solí, kyselín, zásad.

Iste si pamätáte, že v zime sa na odstraňovanie snehu a ľadu z chodníkov používa technická soľ (chlorid sodný, niekedy chlorid vápenatý a pod.), ktorý sa odvádza do kanalizačných potrubí, čím vytvára priaznivé prostredie pre elektrochemickú koróziu podzemných inžinierskych sietí.

Metódy ochrany proti korózii

Už pri navrhovaní kovových konštrukcií ich výroba zabezpečuje opatrenia na ochranu proti korózii.

1. Brúsenie povrchov výrobku tak, aby na nich nezostávala vlhkosť.
2. Použitie legovaných zliatin obsahujúcich špeciálne prísady: chróm, nikel, ktoré pri vysokých teplotách vytvárajú na povrchu kovu stabilnú vrstvu oxidu. Známe sú legované ocele - nehrdzavejúce ocele, z ktorých sa vyrábajú predmety pre domácnosť (vidličky, lyžice), časti strojov, nástroje.
3. Aplikácia ochranných náterov.

Zvážte ich typy.

Nekovové - neoxidujúce oleje, špeciálne laky, farby. Je pravda, že sú krátkodobé, ale sú lacné.

Chemické - umelo vytvorené povrchové filmy: oxid, citrón, silicid, polymér atď. Napríklad všetky ručné zbrane Časti mnohých presných prístrojov sú leštené - to je proces získania najtenšieho filmu oxidov železa na povrchu ocele produkt. Výsledný umelý oxidový film je veľmi odolný a dodáva produktu krásnu čiernu farbu a modrý odtieň. Polymérne povlaky sú vyrobené z polyetylénu, polyvinylchloridu, polyamidových živíc. Aplikujú sa dvoma spôsobmi: zahriaty produkt sa vloží do polymérového prášku, ktorý sa roztaví a privarí ku kovu, alebo sa povrch kovu ošetrí roztokom polyméru v nízkoteplotnom rozpúšťadle, ktorý sa rýchlo odparí, a polymérnym filmom zostáva na produkte.

Kovové povlaky sú povlaky s inými kovmi, na povrchu ktorých sa pôsobením oxidačných činidiel vytvárajú stabilné ochranné filmy.

Aplikácia chrómu na povrch - chrómovanie, niklovanie - niklovanie, zinok - zinkovanie, cínovanie - cínovanie atď. Ako povlak môže slúžiť aj chemicky pasívny kov - zlato, striebro, meď.

4. Elektrochemické metódy ochrany.

Ochranná (anodická) - na chránenú kovovú konštrukciu je pripevnený kúsok aktívnejšieho kovu (protektor), ktorý slúži ako anóda a v prítomnosti elektrolytu sa ničí. Horčík, hliník, zinok sa používajú ako chránič pri ochrane lodných trupov, potrubí, káblov a iných štýlových výrobkov;

Katóda - kovová konštrukcia je napojená na katódu externého zdroja prúdu, čím sa eliminuje možnosť jej zničenia anódy

5. Špeciálna úprava elektrolytu alebo prostredia, v ktorom sa nachádza chránená kovová konštrukcia.

Je známe, že Damaskskí remeselníci na odstraňovanie vodného kameňa a
hrdza použité roztoky kyseliny sírovej s prídavkom pivovarských kvasníc, múky, škrobu. Tie prinášajú a patrili medzi prvé inhibítory. Nedovolili kyseline pôsobiť na kov zbrane, v dôsledku toho sa rozpustili iba vodný kameň a hrdza. Uralskí zbrojári na tieto účely používali nakladacie polievky - roztoky kyseliny sírovej s prídavkom múčnych otrúb.

Príklady použitia moderných inhibítorov: pri preprave a skladovaní je kyselina chlorovodíková dokonale „skrotená“ derivátmi butylamínu. a kyselina sírová - kyselina dusičná; prchavý dietylamín sa vstrekuje do rôznych nádob. Všimnite si, že inhibítory pôsobia iba na kov, čo ho robí pasívnym vo vzťahu k médiu, napríklad voči roztoku kyseliny. Veda pozná viac ako 5 tisíc inhibítorov korózie.

Odstránenie kyslíka rozpusteného vo vode (odvzdušnenie). Tento proces sa používa pri príprave vody vstupujúcej do kotolní.

Spôsoby získavania kovov

Výrazná chemická aktivita kovov (interakcia so vzdušným kyslíkom, inými nekovmi, vodou, soľnými roztokmi, kyselinami) vedie k tomu, že sa v zemskej kôre nachádzajú najmä vo forme zlúčenín: oxidy, sulfidy, sírany, chloridy, uhličitany atď.

Vo voľnej forme sú kovy umiestnené v sérii napätí napravo od vodíka, hoci oveľa častejšie sa meď a ortuť nachádzajú v prírode vo forme zlúčenín.

Nerasty a horniny obsahujúce kovy a ich zlúčeniny, z ktorých je ťažba čistých kovov technicky možná a ekonomicky realizovateľná, sa nazývajú rudy.

Získavanie kovov z rúd je úlohou hutníctva.
Hutníctvo je tiež veda o priemyselných metódach získavania kovov z rúd. a priemyselný sektor.
Akýkoľvek metalurgický proces je proces redukcie kovových iónov pomocou rôznych redukčných činidiel.

Na realizáciu tohto procesu je potrebné vziať do úvahy aktivitu kovu, vybrať redukčné činidlo, zvážiť technologickú realizovateľnosť, ekonomické a environmentálne faktory. V súlade s tým existujú nasledujúce spôsoby získavania kovov: pyrometalurgické. hydrometalurgický, elektrometalurgický.

Pyrometalurgia je získavanie kovov z rúd pri vysokých teplotách pomocou uhlíka, oxidu uhoľnatého (II). vodík, kovy - hliník, horčík.

Napríklad cín sa redukuje z kasiteritu a meď z kupritu kalcináciou s uhlím (koks). Sulfidové rudy sa predbežne pražia za prístupu vzduchu a potom sa výsledný oxid redukuje uhlím. Kovy sa tiež izolujú z uhličitanových rúd čerpaním a uhlím, pretože uhličitany sa pri zahrievaní rozkladajú, menia sa na oxidy a tie sa redukujú uhlím.

Hydrometalurgia je redukcia kovov na ich soli v roztoku. Proces prebieha v 2 etapách:

1) prírodná zlúčenina sa rozpustí vo vhodnom činidle, čím sa získa roztok soli tohto kovu;
2) tento kov sa vytlačí zo získaného roztoku aktívnejším alebo sa obnoví elektrolýzou. Napríklad na získanie medi pre rudy obsahujúce oxid meďnatý, CuO, sa na ňu pôsobí zriedenou kyselinou sírovou.

Meď sa potom zo soľného roztoku odstráni buď elektrolýzou alebo nahradením síranu železom. Týmto spôsobom sa získava striebro, zinok, molybdén, zlato, urán.

Elektrometalurgia je redukcia kovov v procese elektrolýzy roztokov alebo tavenín ich zlúčenín.

Elektrolýza

Ak sú elektródy spustené do roztoku elektrolytu alebo taveniny a prechádza konštantný elektrický prúd, ióny sa budú pohybovať v smere: katióny - ku katóde (záporne nabitá elektróda), anióny - k anóde (kladne nabitá elektróda) .

Na katóde katióny prijímajú elektróny a na anóde sa redukujú, anióny darujú elektróny a sú oxidované. Tento proces sa nazýva elektrolýza.
Elektrolýza je oxidačno-redukčný proces, ktorý sa vyskytuje v elektrickom systéme počas prechodu elektrického prúdu cez horúci drôt alebo roztok elektrolytu.

Najjednoduchším príkladom takýchto procesov je elektrolýza roztavených solí. Zvážte proces elektrolýzy taveniny chloridu sodného. V tavenine prebieha proces tepelnej disociácie. Pri pôsobení elektrického prúdu sa katióny pohybujú smerom ku katóde a prijímajú z nej elektróny.
Kovový sodík sa tvorí na katóde a plynný chlór na anóde.

Hlavná vec, ktorú si musíte pamätať, je, že v procese elektrolýzy dochádza k chemickej reakcii v dôsledku elektrickej energie, ktorá nemôže spontánne pokračovať.

Zložitejšia situácia je v prípade elektrolýzy roztokov elektrolytov.

V roztoku soli sú okrem kovových iónov a kyslého zvyšku molekuly vody. Preto pri zvažovaní procesov na elektródach je potrebné brať do úvahy ich účasť na elektrolýze.

Na stanovenie produktov elektrolýzy vodných roztokov elektrolytov existujú nasledujúce pravidlá.

1. Proces na katóde nezávisí od materiálu katódy, na ktorej je vyrobená, ale od polohy kovu (katión elektrolytu) v elektrochemickom rade napätí, a ak:

1.1. Katión elektrolytu sa nachádza v sérii napätí na začiatku série (spolu s Al vrátane), potom na katóde prebieha proces redukcie vody (uvoľňuje sa vodík). Kovové katióny sa neredukujú, zostávajú v roztoku.
1.2. Katión elektrolytu je v sérii napätí medzi hliníkom a vodíkom, potom sa na katóde redukujú kovové častice aj molekuly vody.
1.3. Katión elektrolytu je v sérii napätia za vodíkom, potom sa katióny kovov redukujú na katóde.
1.4. Roztok obsahuje katióny rôznych kovov, potom sa stiahnutý katión kovu obnoví a stojí v sérii napätí

Tieto pravidlá sú znázornené na obrázku 10.

2. Proces na anóde závisí od materiálu anódy a od charakteru anónu (schéma 11).

2.1. Ak je anóda rozpustená (železo, zinok, meď, striebro a všetky kovy, ktoré sa pri elektrolýze oxidujú), potom sa oxiduje kov anódy bez ohľadu na povahu aniónu. 2.2. Ak sa anóda nerozpustí (nazýva sa inertná - grafit, zlato, platina), potom:
a) pri elektrolýze roztokov solí anoxických kyselín (prome fluoridov) dochádza k oxidácii aniónu na anóde;
b) pri elektrolýze roztokov solí kyseliny obsahujúcej kyslík a fluoridov na anóde dochádza k procesu oxidácie vody. Anióny nie sú oxidované, zostávajú v roztoku;

Elektrolýza tavenín a roztokov látok je široko používaná v priemysle:

1. Získať kovy (hliník, horčík, sodík, kadmium sa získavajú len elektrolýzou).
2. Získať vodík, halogény, alkálie.
3. Na čistenie kovov - rafinácia (čistenie medi, niklu, olova sa vykonáva elektrochemickou metódou).
4. Na ochranu kovov pred koróziou - nanášanie ochranných náterov vo forme tenkej vrstvy iného kovu odolného voči korózii (chróm, nikel, meď, striebro, zlato) - galvanické pokovovanie.
5. Získavanie kovových kópií, platní - galvanické pokovovanie.

Praktická úloha

1. Ako súvisí štruktúra kovov s ich umiestnením v hlavnej a vedľajšej podskupine Periodickej tabuľky chemických prvkov D. I. Mendelejeva?
2. Prečo majú alkalické kovy a kovy alkalických zemín v zlúčeninách jeden oxidačný stav: (+1) a (+2), zatiaľ čo kovy sekundárnych podskupín spravidla vykazujú v zlúčeninách rôzne oxidačné stavy?
3. Aké oxidačné stavy môže vykazovať mangán? Aké oxidy hydrokendy zodpovedajú mangánu v týchto oxidačných stavoch? Aký je ich charakter?
4. Porovnajte elektrónovú štruktúru atómov prvkov VII. skupiny: mangánu a chlóru. Vysvetlite rozdiel v ich chemických vlastnostiach a prítomnosť rôznych stupňov oxidácie atómov v oboch prvkoch.
5. Prečo postavenie kovov v elektrochemickom rade napätí nie vždy zodpovedá ich polohe v Periodickom systéme D. I. Mendelejeva?
9. Zostavte rovnice pre reakcie sodíka a horčíka s kyselinou octovou. V akom prípade a prečo bude rýchlosť reakcie rýchlejšia?
11. Aké spôsoby získavania kovov poznáte? Čo je podstatou všetkých metód?
14. Čo je korózia? Aké druhy korózie poznáte? Ktorý z nich je fyzikálny a chemický proces?
15. Za koróziu možno považovať tieto procesy: a) oxidáciu železa pri elektrickom zváraní, b) interakciu zinku s kyselinou chlorovodíkovou pri získavaní leptanej kyseliny na spájkovanie? Uveďte odôvodnenú odpoveď.
17. Mangánový produkt je vo vode a neprichádza do kontaktu s medeným produktom. Zostanú obe nezmenené?
18. Bude železná konštrukcia chránená pred elektrochemickou koróziou vo vode, ak je na nej odcudzená platňa z iného kovu: a) horčíka, b) olova, c) niklu?
19. Na aký účel sa povrch nádrží na skladovanie ropných produktov (benzín, petrolej) natiera striebrom - zmesou hliníkového prášku s niektorým z rastlinných olejov?
20. Na povrchu prekyslenej pôdy záhradného pozemku sú železné rúry s vloženými mosadznými kohútikmi. Čo bude korodovať: kohútik potrubia yiyang? Kde je deštrukcia najvýraznejšia?
21. Aký je rozdiel medzi elektrolýzou tavenín a elektrolýzou vodných roztokov?
22*. Aké kovy možno získať elektrolýzou tavenín ich solí a nemožno ich získať elektrolýzou vodných roztokov týchto látok?
23*. Zostavte rovnice pre elektrolýzu chloridu bárnatého v: a) tavenine, b) roztoku
28. K roztoku obsahujúcemu 27 g chloridu meďnatého sa pridali 1 až 4 g železných pilín. Aká hmotnosť medi sa uvoľnila v dôsledku tejto reakcie?
Odpoveď: 12,8 g.
29. Akú hmotnosť síranu zinočnatého možno získať reakciou prebytočného zinku s 500 ml 20 % roztoku kyseliny sírovej s hustotou 1,14 g/ml?
Odpoveď: 187,3
31. Pri spracovaní 8 g zmesi horčíka a oxidu horečnatého kyselinou chlorovodíkovou sa uvoľnilo 5,6 litra vodíka (n, w.). Aký je hmotnostný zlomok (v %) JÚN v počiatočnej zmesi?
Odpoveď: 75%.
34. Určte hmotnostný podiel (v percentách) uhlíka v oceli (zliatina železa s uhlíkom), ak sa pri spaľovaní jej vzorky s hmotnosťou 10 g v prúde kyslíka zachytilo 0,28 l oxidu uhoľnatého (IV) (n.a.). .
Odpoveď: 1,5 %.
35. Vzorka sodíka s hmotnosťou 0,5 g sa umiestnila do vody. Ani na neutralizáciu výsledného roztoku sa nespotrebovalo 29,2 g 1,5 % kyseliny chlorovodíkovej. Aký je hmotnostný zlomok (v percentách) sodíka vo vzorke?
Odpoveď: 55,2 %.
36. Na zliatinu medi a hliníka sa pôsobilo prebytkom roztoku hydroxidu sodného, ​​pričom sa uvoľnil plyn s objemom 1,344 litra (n.a.), zvyšok po reakcii sa rozpustil v kyseline dusičnej, potom sa roztok odparil a kalcinovaný na konštantnú hmotnosť, ktorá sa ukázala ako 0,4 g zloženie zliatiny? Odpoveď: 1,08 g Al 0,32 g Cu alebo 77,14 % Al 22,86 % Cu.
37. Akú hmotnosť liatiny s obsahom 94 % železa možno získať z 1 tony červenej železnej rudy (Fe2O3) s obsahom 20 % nečistôt?
Odpoveď: 595,74 kg.

Kovy v prírode

Ak ste sa na predchádzajúcich hodinách dôkladne učili chémiu, tak viete, že periodická tabuľka má viac ako deväťdesiat druhov kovov a približne šesťdesiat z nich sa nachádza v prírodnom prostredí.

Prirodzene sa vyskytujúce kovy možno zhruba rozdeliť do nasledujúcich skupín:

Kovy, ktoré možno nájsť v prírode vo voľnej forme;
kovy vyskytujúce sa vo forme zlúčenín;
kovy, ktoré sa môžu nachádzať v zmiešanej forme, to znamená, že môžu byť vo voľnej forme aj vo forme zlúčenín.

Na rozdiel od iných chemických prvkov sa kovy v prírode pomerne často vyskytujú vo forme jednoduchých látok. Zvyčajne majú pôvodný stav. Medzi takéto kovy, ktoré sú prezentované vo forme jednoduchých látok, patrí zlato, striebro, meď, platina, ortuť a iné.

Ale nie všetky kovy nachádzajúce sa v prírodnom prostredí sú prezentované v prirodzenom stave. Niektoré kovy možno nájsť vo forme zlúčenín a nazývajú sa minerály.

Okrem toho také chemické prvky ako striebro, ortuť a meď možno nájsť v prirodzenom stave aj v stave, ktorý má formu zlúčenín.

Všetky tie minerály, z ktorých možno neskôr získať kovy, sa nazývajú rudy. V prírode sú rudy, ktoré zahŕňajú železo. Táto zlúčenina sa nazýva železná ruda. A ak kompozícia obsahuje meď, ale podľa toho sa takáto zlúčenina nazýva medená ruda.

Samozrejme, najčastejšie v prírode sú kovy, ktoré aktívne interagujú s kyslíkom a sírou. Nazývajú sa oxidy a sulfidy kovov.

Jedným takým bežným prvkom, ktorý tvorí kov, je hliník. Hliník sa nachádza v hline a nachádza sa aj v drahých kameňoch, ako je zafír a rubín.

Druhým najobľúbenejším a najrozšírenejším kovom je železo. V prírode sa zvyčajne vyskytuje vo forme zlúčenín a vo svojej pôvodnej forme sa nachádza iba v zložení meteoritových kameňov.

Ďalšími najrozšírenejšími v prírodnom prostredí, či skôr v zemskej kôre, sú kovy ako horčík, vápnik, sodík, draslík.

Keď držíte mince v ruke, pravdepodobne ste si všimli, že z nich vychádza charakteristická vôňa. Ukazuje sa však, že to nie je vôňa kovu, ale vôňa, ktorá pochádza zo zlúčenín, ktoré sa tvoria, keď sa kov dostane do kontaktu s ľudským potom.

Vedeli ste, že vo Švajčiarsku sa vyrábajú zlaté tehličky vo forme čokoládovej tyčinky, ktorú je možné lámať na plátky a použiť ako darček alebo platobný prostriedok? Spoločnosť vyrába takéto čokoládové tyčinky zo zlata, striebra, platiny a paládia. Ak je takáto dlaždica rozdelená na plátky, potom každá z nich váži iba jeden gram.

A predsa taká kovová zliatina ako nitinol má dosť zaujímavú vlastnosť. Výnimočná je tým, že má pamäťový efekt a pri zahriatí sa deformovaný výrobok z tejto zliatiny dokáže vrátiť do pôvodného tvaru. Takéto zvláštne materiály s takzvanou pamäťou sa používajú na výrobu puzdier. Majú schopnosť zmršťovania pri nízkych teplotách a pri izbovej teplote sa tieto puzdrá narovnávajú a toto spojenie je ešte spoľahlivejšie ako zváranie. A tento jav sa vyskytuje v dôsledku skutočnosti, že tieto zliatiny majú termoelastickú štruktúru.

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo je zvykom pridávať do zlatých šperkov zliatinu striebra alebo medi? Ukazuje sa, že je to preto, že čisté zlato je veľmi mäkké a ľahko sa poškriabe aj nechtom.