Металл и химия


 
Металл и химия

В исследовании веществ, как мы уже знаем, люди шли, опираясь на их внешние отличия. С металлами человечество познакомилось примерно 6-7 тысяч лет назад. И хотя медь, железо, олово, золото, серебро и ртуть (первые открытые людьми металлы) отличаются по внешнему виду, у них есть и много общего. Прежде всего, это характерный металлический блеск. Другое их свойство — пластичность, способность изменять свою форму под действием нагрузок.

Ударяя по куску металла тяжелым предметом, можно придать ему новую форму (это свойство металлов называется «ковкость»). Кусок металла можно прокатать и сделать из него тонкий лист. Из металла можно вытянуть тонкую проволоку. Что особенно ценно, металл сохраняет свою форму после обработки.

Металлические гвозди

Конечно, не со всеми металлами можно проделать подобные операции. Ртуть, например, при обычной комнатной температуре выглядит как жидкость. Но если ее охладить, внешний вид и свойства станут привычно металлическим. Металлы хорошо проводят тепло. Если налить чай в алюминиевую или эмалированную кружку, то надо будет долго ждать, прежде чем взяться за ручку. А вот в фарфоровой посуде за ручку чашки можно взяться сразу же. С открытием электричества ученые добавили к списку отличительных особенностей металлов способность проводить электрический ток. На сегодня именно это свойство является определяющим.
Свойства металлов объясняются их сходным внутренним строением. Между атомами металлов «гуляют» свободные электроны. Они образуют особый тип связи, которая так и называется — металлическая. Такая связь соединяет сразу большое количество атомов, поэтому-то металлы и обладают такой пластичностью. Именно большим количеством свободных электронов объясняется способность металлов проводить электрический ток.
Всего известно более 80 химических элементов, которые имеют металлические свойства. Металлы между собой и с некоторыми другими элементами образуют особые соединения — сплавы. Сплавы с древнейших времен использовались человечеством, целую историческую эпоху назвали по одному из таких сплавов — бронзе.
Железо, знак Fe (читается «феррум»), занимает в таблице Менделеева ячейку № 26. Это достаточно распространенный в природе элемент. На воздухе железо окисляется, то есть вступает в реакцию с кислородом и образует оксиды. Атомы железа могут присоединять различное число атомов кислорода, то есть обладать разной валентностью, поэтому и оксиды железа бывают разные. На поверхности изделий из железа в обычных условиях всегда находится пленка оксида. Если металл соприкасается с водой или водяными парами, то оксид «захватывает» части молекул воды и превращается в ржавчину. Чем больше в железе примесей, тем легче оно покрывается ржавчиной и постепенно разрушается.

Ржавчина на железе

А вот чистое железо может спокойно оставаться на воздухе и соприкасаться с водой. Но чистое железо можно получить только в лабораториях. Железо присутствует во всех живых организмах, правда, в малых количествах, но обязательно. Способность атомов железа «захватывать» кислород используется животными в процессах дыхания и еще в некоторых. Железо сыграло огромную роль в человеческой истории, так как, научившись его выплавлять, человечество смогли быстро усовершенствовать орудия труда. Если к железу добавить углерод, а в небольших количествах другие металлы, например, молибден, то можно получить чугун и разные сорта сталей. Железо и его сплавы часто называют «черными металлами», в отличие от всех остальных.

Плуг с железным лемехом

Золото, знак Au (читается «аурум»), в таблице Менделеева занимает ячейку № 79. Золото было известно раньше железа. Это довольно мягкий металл красивого желтого цвета. Золото легко поддается обработке даже в холодном виде, что так важно было в старину. Но золото нельзя использовать для орудий труда или для воинских доспехов, так как оно мягкое. Зато золото, в отличие от железа, не окисляется на воздухе, спокойно вступает в контакт с водой и мало изменяется со временем. Поэтому золото издавна использовалось в «престижных» целях — для украшений, предметов искусства.

Слитки золота

Новая эпоха настала с открытием электричества. Золото оказалось одним из лучших проводников. А теперь золото используется для создания деталей компьютеров и другой техники. Поэтому теперь золота требуется гораздо больше, чем для ювелирных изделий в прошлом. Но это редкий металл.
Серебро часто упоминают рядом с золотом, так как это драгоценный металл. Теперь, правда, серебро гораздо дешевле золота, а раньше их цена отличалась ненамного. Номер «квартиры» у серебра 47, знак Ag, произносится «аргентум». На воздухе серебро покрывается оксидной пленкой, но спокойно выносит присутствие воды. Время разрушает серебро быстрее, чем золото, поэтому находки серебряных древностей — редкость. Серебро — замечательный проводник электричества, широко применяется в технике. Оно входит в состав многих лекарственных средств. Вода, настоянная на серебре, обладает лечебными свойствами.

Серебряная супница

Ртуть — удивительный жидкий металл. Ее номер 80, знак Hg, читается «гидраргирум». В природе ртуть распространена довольно широко, встречается и в чистом виде, и вместе с другими элементами. В соединении с серой ртуть образует киноварь, минерал красивого красного цвета. Удивительный «быстрый» и «живой» металл использовался главным образом для извлечения из земли золота и серебра. Ртуть образует с ними прочный сплав при обычной температуре; таким образом, на ртуть «налипает» золото или серебро, образуя амальгаму. Ее собирают, а затем нагревают осторожно. Ртуть улетучивается при небольшом нагреве, а золото или серебро остаются. Ртуть применяют в лекарственных целях, используют в термометрах. Она легко образует пары при обычной комнатной температуре, а пары эти ядовиты. Поэтому, разбив термометр, ртуть надо тщательно собрать. Лучше вызвать специальную службу.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Оставь комментарий