Что такое мягкость металлов

Самый мягкий металл в мире

Металлы – вид материалов, которые используются человеком с давних времен. Эта группа веществ очень многочисленна, но все они имеют общие физические характеристики, которые принято называть металлическими свойствами.

Свойства металлов

Железо и его сплавы (сталь, чугун), медь, алюминий. Применение этих материалов знаменовало рывки научно-технического прогресса на разных этапах развития цивилизации. У каждого из этих металлов есть характеристики, придающие ему уникальную практическую ценность. Общими признаками для них являются высокая тепло- и электропроводность, пластичность – способность сохранять целостность при деформации, металлический блеск.

Булатный клинок, разрубающий железные доспехи, и самый мягкий металл, на котором остаются следы от малейшего воздействия, имеют сходное внутреннее устройство. В его основе – кристаллическая решетка, в узлах которой – атомы с положительным и нейтральным зарядом, между которыми находится «электронный газ» — частицы, покинувшие внешние оболочки атомов из-за ослабления связи с ядром. Особая металлическая связь между положительными ионами, расположенными в узлах кристаллической решетки, осуществляется за счет сил притяжения, возникающих в «электронном газе». Твердость, плотность, температура плавления металла зависят от концентрации этого «газа».

Критерии оценки

Ответ на вопрос о том, какой металл самый мягкий, всегда будет предметом обсуждения, если не согласовать критерии оценки и определить само понятие мягкости. Мнение об этой характеристике материала будет различным у специалистов разных отраслей. Металлург может понимать мягкость как повышенную ковкость, тенденцию воспринимать деформации от абразивных материалов и т. д.

Для материаловедов важно иметь возможность объективно сравнивать разные характеристики веществ. Мягкость также должна иметь общепринятые критерии оценки. Самый мягкий металл в мире должен иметь общепризнанные показатели, доказывающие его «рекордные» характеристики. Существует несколько методик, целью которых является измерение мягкости различных материалов.

Методы измерения

Большинство сертифицированных способов измерения твердости, основаны на измеряемом с помощью точных инструментов контактном воздействии на исследуемый материал со стороны более твердого тела, называемого индентором. В зависимости от вида индентора и от способов измерения различают несколько основных методов:

Метод Бринелля. Определяется диаметр отпечатка, оставляемого металлическим шариком при вдавливании в поверхность исследуемого вещества.

Метод Роквелла. Измеряется глубина вдавливания в поверхность шарика или алмазного конуса.

Метод Виккерса. Определяется площадь отпечатка, оставляемого алмазной четырехгранной пирамидкой.

Твердость по Шору. Есть свои шкалы для очень твердых и очень мягких материалов – измеряется глубина погружения специальной иглы или высота отскока от поверхности специального бойка.

Шкала твердости Мооса

Этот шкала для определения относительной твердости минералов и металлов была предложена в начале XIX века немцем Фридрихом Моосом. Она основан на методе царапания, когда более твердый образец оставляет отметку на более мягком, и очень удобна для выяснения — какой металл самый мягкий. По отношению к 10 эталонным минералам, которым присвоен условный показатель твердости, для испытываемого вещества определяется место в шкале и цифровой индекс. Самый мягкий эталонный минерал – тальк. Он имеет твердость по Моосу — 1, а самый твердый, алмаз – 10.

Читайте также:  Как золото для форекса

Оценка твердости по шкале Мооса происходит по принципу «мягче — тверже». Точно определить, во сколько раз, например, алюминий, имеющий индекс по шкале Мооса 2,75, мягче вольфрама (6,0), можно только имея результаты измерений, основанных на других методах. Но чтобы определить самый мягкий металл в таблице Менделеева этой таблицы вполне достаточно.

Самые мягкие – щелочные металлы

Из минералогической шкалы Мооса видно, что самыми мягкими являются вещества, относящиеся к щелочным металлам. Даже ртуть, знакомая многим по жидкости из градусника, имеет показатель твердости 1,5. Мягче её несколько веществ, обладающих сходными физико-механическими и химическими свойствами: литий (0,6 по шкале Мооса), натрий (0,5), калий (0,4), рубидий (0,3). Самый мягкий металл — это цезий, имеющий по шкале твердости Мооса показатель 0,2.

Физические и химические свойства щелочных металлов определяются их электронной конфигурацией. Она лишь слегка отличается от строения инертных газов. Электрон, расположенный на внешнем энергетическом уровне обладает подвижностью, которая определяет высокую химическую активность. Самым мягким металлам свойственна особая летучесть, их трудно добывать и сохранять в неизменном виде. Им присущи бурные химические взаимодействия с воздухом, водой, кислородом.

Элемент № 55

Название «цезий» происходит от латинского caesius – “небесно-голубой»: в спектре, излучаемом сильно нагретым веществом, в инфракрасном диапазоне видны две ярко-синие полоски. В чистом виде он хорошо отражает свет, похож на светлое золото и имеет серебристо – желтый цвет. Цезий — самый мягкий металл в мире, показатель твердости по Бринеллю – 0,15 Мн/м 2 (0,015 кгс/см 2 ). Температура плавления: +28,5°С, поэтому в обычных условиях, при комнатной температуре цезий находится в полужидком состоянии.

Это редкий, дорогой и чрезвычайно химически активный металл. В электронике, радиотехнике и химической промышленности высоких технологий цезий и сплавы на его основе находят всё большее применение и потребность в нем растет постоянно. Востребованы его химическая активность, способность образовывать соединения с высочайшей электропроводностью. Цезий – важный компонент производства специальных оптических приборов, светильников с уникальными свойствами и других высокотехнологических изделий. При этом мягкость – не самое его востребованное качество.

Источник

Самые мягкие металлы в мире

Насколько золото мягкое, и как используется это свойство металла?

  • Этот металл достаточно сильно распылен в природе. Золото содержится в морской воде, в человеческом организме, его можно обнаружить практически в любом осколке гранита. И это притом, что золота лишь миллионные доли процента в земной коре.

    В чистом виде цвет этого металла – желтый с оттенком красного, что отличает его от всех других металлов. Золото является мягким благородным металлом. Под действием окружающей среды оно легко разрушается.

    В чистом виде это настолько мягкий металл, что его несложно поцарапать даже ногтем. Известно, что из одного грамма данного металла можно вытянуть трехкилометровую проволоку, так же грамма будет достаточно, чтобы изготовить тончайшую золотую фольгу, которая будет в сотни раз тоньше волоса человека, при этом будет гнуться не ломаясь.

    По механической прочности и по своей химической стойкости этот драгметалл уступает почти всем платиноидам, но он незаменим для электрических контактов. Именно поэтому в микроэлектронике повсеместно используются гальванические покрытия и золотые проводники. В ядерных исследованиях не обходится без золота, где его используют как мишень. Применяют его и в нейтронной бомбе в качестве нейтронной оболочки.

    Источник

    Читайте также:  Как составить электронную формулу атома железа

    Самый мягкий металл

    О том, какой металл самый мягкий, можно рассуждать довольно долго, если учитывать различные параметры. К примеру, многим известно, что золото в чистом виде является очень мягким металлом. Его очень просто поцарапать ногтем или сделать из нескольких грамм данного металла тончайшую проволоку.

    Благодаря необычайной мягкости золота можно изготавливать из него любой формы драгоценные изделия, чем и пользуются ювелиры. Однако золото – это не самый мягкий металл. Зато таким с уверенностью можно назвать галлий.

    Галлий: характеристики

    Данный элемент представляет собой довольно пластичный металл, который отличается серебристым цветом и имеет синеватый оттенок. Расположен самый мягкий металл в мире в таблице Менделеева под номером 31. В природе этот металл не встречается в чистом виде, а извлекают его из цинковой руды или бокситов, которые содержат галлий в огромных количествах.

    Однако вряд ли можно считать галлий самым мягким, если он оказывается под воздействием низких температурных режимов. В этом случае он является очень даже твердым. Но стоит лишь температуре воздуха подняться до отметки в плюс 29,8 градусов, как галлий начинает плавиться. Чтобы расплавить такой металл, можно лишь положить его в руку.

    А уж если ложка, изготовленная из галлия, окажется в горячем чае, то процесс плавления пойдет еще быстрее. При температуре плюс 500 градусов данный металл и вовсе становится настолько «агрессивным», что способен разъедать множество металлов (исключением будет вольфрам). Например, если разогретая до такой температуры капля галлия окажется на банке из алюминия, то примерно через тридцать минут структура банки слабеет, и она раскрошится, словно тонкий лед от механического воздействия.

    Есть возможность даже наблюдать, как галлий напоминает сердце, которое бьется, – выполняется эксперимент, когда представитель наиболее мягких элементов начинает совершать активные движения и даже напоминает при этом совершенно неизведанную форму жизни. А происходит это так – расплавленный галлий в виде одной капли соприкасается с кончиком гвоздя. При этом капля сначала продолжает плавиться, а затем, когда контакт заканчивается, снова собирается. В результате получается довольно эффектное зрелище, за которым хочется наблюдать и наблюдать.

    Назначение мягкого металла

    Особой роли с биологической точки зрения у данного металла не имеется. Но с того самого момента, когда он впервые был обнаружен (в 1875г.), галлий используется в микроэлектронике. Широко его используют также в фармацевтическом производстве. В наше время для создания микроволновых схем и инфракрасных приложений используют арсенид галлия.

    Кроме того, что данный металл признан наиболее мягким, он является еще и дорогостоящим. К примеру, в 2005 году за 1000 килограммов данного металла покупателям приходилось выкладывать чуть больше одного миллиона долларов.

    Другие мягкие металлы

    Возможно, что некоторым приходит на ум противопоставить галлию ртуть, ведь она изначально является жидким металлом, а значит, тоже имеет право называться самой мягкой. Однако есть и еще несколько элементов из таблицы Менделеева, которые тоже могут считаться одними из самых мягких. Этот цезий, калий и рубидий.

    Наиболее мягким элементом при комнатной температуре считается цезий. Он является щелочным металлом, имеющим серебристо-желтый цвет. В переводе с латинского «цезий» означает «небесно-голубой». А все потому, что цезий имеет две ярко-синие линии в эмиссионном спектре.

    Встречающийся лишь в соединениях с другими элементами калий является щелочным металлом, обладающим серебристо-белым цветом. Он способен мгновенно окисляться на воздухе и оперативно вступать с водой в химическую реакцию, при которой получается щелочь.

    Читайте также:  Как посмотреть железо на макбуке

    И еще одним из наиболее мягких можно назвать рубидий, который тоже является щелочным металлом. Данный элемент представляет собой простой металл, обладающий серебристо-белым цветом.

    Источник

    Ртуть и цезий: самые мягкие металлы в мире

    Согласно таблице твердости немецкого ученого Фридриха Мооса, созданной в 1811 году, самыми мягкими металлами считаются щелочные. В пятерку самых мягких входят: литий – 0,6; натрий – 0,5; калий – 04; рубидий – 0,3 и наконец, рекордсменом по мягкости с показателем твердости всего 0,2 по Моосу считается цезий.

    Cамый мягкий металл в мире

    Один из интереснейших химических элементов — это ртуть. Этот металл постоянно находится в жидком агрегатном состоянии, поэтому и считается самым мягким в мире металлом. Почему ртуть жидкая и другие интересные факты о ртути читайте здесь.

    Ртуть довольно широко применяется в более чем 1000 областей — например в приборах, сельском хозяйстве, горном деле, химической промышленности и проч.

    Если же говорить о металлах, для которых характерно постоянно находиться в твердом состоянии, то здесь тройку лидеров удерживают калий, рубидий и цезий.

    Цезий

    На самом деле этот металл настолько мягкий, что его можно разрезать ножом для масла. Кроме того, цезий плавится при относительно низкой температуре –28,4 градуса по Цельсию (83,12 градуса по Фаренгейту).

    Это означает, что он перейдет в жидкое состояние, как только окажется в руке человека, так как температура руки здорового индивидуума 36,6 градусов.

    Важно знать, что прикасаться к этому металлу незащищенной кожей нельзя, поскольку он радиоактивный, и может серьезно обжечь кожу, поэтому с ним нужно обращаться с большой осторожностью.

    Открытый немецким химиком Робертом Бунзеном в 1860 году, цезий имеет атомный номер 55. Имя элемента происходит от латинского слова «цезий», что означает небесно – голубой. Однако это не отражает цвет металла, который в чистом виде является бледно-золотым.

    Карбонат цезия

    Золото, серебро и медь, алюминий и другие ковкие металлы, считаются также относительно мягкими, хотя и намного тверже цезия.

    Общие характеристики цезия:

    • Тип: Элемент (Минералы/Руды).
    • Классификация минералов: щелочные.
    • Химический символ: Cs.
    • Кристаллическая система решетки: кубическая.
    • Цвет: Обычно серебристо – желтый, похож на золото.
    • Блеск: жирный.
    • Перелом: неравномерный.
    • Изотопы: в количестве 31 от 114 до 145.
    • Цезий 137 – самый опасный радиоактивный изотоп.
    • Взрывается при контакте с водой.

    Где применяется цезий?

    Этот элемент используются в качестве катализатора в химических реакциях. Поскольку он легко ионизируется светом, металлический цезий используется в фотоэлементах и инфракрасных детекторах.

    Соединения цезия также используются в специализированных щелочных батареях, предназначенных для работы в условиях минусовой температуры. Карбонат цезия используется в производстве специального стекла и стеклоизделий.

    Самые точные часы в мире – «атомные часы», они измеряют время, основываясь на очень точной вибрации электронов во внешней оболочке атома цезия. Эти часы отстают лишь на 5 секунд каждые 300 лет!

    Цезий-137 радиоактивен, и может быть использован для лучевой терапии для лечения некоторых видов рака и стерилизации медицинских препаратов.

    Инженеры по космическим путешествиям обнаружили, что сжигание цезия в космосе становится очень эффективным видом топлива. Установлено, что он в 140 раз эффективнее любого другого топлива.

    Ежегодно используется всего несколько тысяч килограммов цезия. Ряд минералов содержит значительное количество цезия, включая слюду, берилл, полевой шпат, петалит и поллуцит, из которого он обычно добывается.

    Источник

  • Поделиться с друзьями
    Металл и камни