Металл это: Металлы — это… Что такое Металлы?

Содержание

Металлы — это… Что такое Металлы?

О соответствующем направлении рок-музыки см. Метал.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118[1]химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов,

6 в группе щёлочноземельных металлов,

38 в группе переходных металлов,

11 в группе лёгких металлов,

7 в группе полуметаллов,

14 в группе лантаноиды + лантан,

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский период. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М.В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» – «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано из греческого языка (μεταλλον – «рудник, копь»).[2]

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку.

При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов[3]. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Добыча

Металлы часто извлекают из земли средствами горной промышленности, результат — добытые руды — служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд используются специальные поисковые методы, включающие разведку руд и исследование месторождений.

Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также — на подземные шахты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.

[4][5]

Сульфидные руды не улучшаются непосредственно до получения чистого металла, но обжигаются на воздухе, с целью преобразования их в окислы.

Свойства металлов

Характерные свойства металлов

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:[6]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0. 53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым.

Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

  • С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины.
    Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

оксид лития
пероксид натрия
надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:



  • С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:


При нагревании:


  • С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

  • С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:



  • С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.



Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H

2SO4 с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO

3) Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Легирование

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Некоторые металлы

  1. Щелочные:
  2. Щёлочноземельные:
  3. Переходные:
  4. Лёгкие:
  5. Другие:

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

История развития представлений о металлах

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образовании всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания. Это понятие есть естественный вывод из той массы фактов, относящихся до химических превращений металлов, которые накопились к тому времени. В самом деле, превращение металла в совершенно непохожую на них окись простым прокаливанием на воздухе и обратное получение металла из окиси, выделение одних металлов из других, образование сплавов, обладающих другими свойствами, чем первоначально взятые металлы, и прочее — всё это как будто должно было указывать на сложность их натуры.

Что касается собственно до превращения металлов в золото, то вера в возможность этого была основана на многих видимых фактах. В первое время образование сплавов, цветом похожих на золото, например из меди и цинка, в глазах алхимиков уже было превращением их в золото. Им казалось, что нужно изменить только цвет, и свойства металла также станут другими. В особенности много способствовали этой вере плохо поставленные опыты, когда для превращения неблагородного металла в золото брались вещества, содержавшие примесь этого золота. Например, уже в конце XVIII столетия один копенгагенский аптекарь уверял, что химически чистое серебро при сплавлении с мышьяком отчасти превращается в золото. Этот факт был подтвержден известным химиком Гитоном де Морво и наделал много шума. Вскорости потом было показано, что мышьяк, служивший для опыта, содержал следы серебра с золотом.

Так как из семи известных тогда металлов одни легче подвергались химическим превращениям, другие труднее, то алхимики делили их на благородные — совершенные, и неблагородные — несовершенные. К первым принадлежали золото и серебро, ко вторым медь, олово, свинец, железо и ртуть. Последняя, обладая свойствами благородных металлов, но в то же время резко отличаясь от всех металлов своим жидким состоянием и летучестью, чрезвычайно занимала тогдашних ученых, и некоторые выделяли её в особую группу; внимание, привлекавшееся ей, было так велико, что ртуть стали считать в числе элементов, из которых образованы собственно металлы, и в ней именно видели носителя металлических свойств. Принимая существование в природе перехода одних металлов в другие, несовершенных в совершенные, алхимики предполагали, что в обычных условиях это превращение идет чрезвычайно медленно, целыми веками, и, может быть, не без таинственного участия небесных светил, которым в тогдашнее время приписывали такую большую роль и в судьбе человека. По совпадению, известных тогда металлов было семь, как и известных тогда планет, а это ещё более указывало на таинственную связь между ними. У алхимиков металлы часто носят название планет; золото называется Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, олово — Юпитером, свинец — Сатурном, железо — Марсом и ртуть — Меркурием. Когда были открыты цинк, висмут, сурьма и мышьяк, тела, во всех отношениях схожие с металлами, но у которых одно из характернейших свойств металла, ковкость, развито в слабой степени, то они были выделены в особую группу — полуметаллов. Деление металлов на собственно металлы и полуметаллы существовало ещё в середине XVIII столетия.

Определение состава металла первоначально было чисто умозрительным. В первое время алхимики принимали, что они образованы из двух элементов — ртути и серы. Происхождение этого воззрения неизвестно, оно имеется уже в VIII столетии. По Геберу доказательством присутствия ртути в металлах служит то, что она их растворяет, и в этих растворах индивидуальность их исчезает, поглощается ртутью, чего не случилось бы, если бы в них не было одного общего с ртутью начала. Кроме того, ртуть со свинцом давала нечто похожее на олово. Что касается серы, то, может быть, она взята потому, что были известны сернистые соединения, по внешнему виду схожие с металлами. В дальнейшем эти простые представления, вероятно, вследствие безуспешных попыток получения металлов искусственно, крайне усложняются, запутываются. В понятиях алхимиков, например Х—XIII столетий, ртуть и сера, из которых образованы металлы, не были теми ртутью и серой, которые имели в руках алхимики. Это было только нечто схожее с ними, обладающее особыми свойствами; нечто такое, которое в обыкновенной сере и ртути существовало реально, было выражено в них в большей степени, чем в других телах. Под ртутью, входящей в состав металлов, представляли нечто, обуславливающее неизменяемость их, металлический блеск, тягучесть, одним словом, носителя металлического вида; под серой подразумевали носителя изменяемости, разлагаемости, горючести металлов. Эти два элемента находились в металлах в различном соотношении и, как тогда говорили, различным образом фиксированные; кроме того, они могли быть различной степени чистоты. По Геберу, например, золото состояло из большого количества ртути и небольшого количества серы в высшей степени чистоты и наиболее фиксированных; в олове, напротив, предполагали много серы и мало ртути, которые были не чисты, плохо фиксированы и прочее. Всем этим, конечно, хотели выразить различное отношение металлов к единственному в тогдашнее время могущественному химическому агенту — огню. При дальнейшем развитии этих воззрений двух элементов — ртути и серы — для объяснения состава металлов алхимикам показалось недостаточно; к ним присоединили соль, а некоторые мышьяк. Этим хотели указать, что при всех превращениях металлов остается нечто не летучее, постоянное. Если в природе «превращение неблагородных металлов в благородные совершается веками», то алхимики стремились создать такие условия, в которых этот процесс совершенствования, созревания шёл бы скоро и легко. Вследствие тесной связи химии с тогдашней медициной и тогдашней биологией, идея о превращении металлов естественным образом отождествлялась с идеей о росте и развитии организованных тел: переход, например, свинца в золото, образование растения из зерна, брошенного в землю и как бы разложившегося, брожение, исцеление больного органа у человека — все это были частные явления одного общего таинственного жизненного процесса, совершенствования, и вызывались одними стимулами. Отсюда само собой понятно, что таинственное начало, дающее возможность получить золото, должно было исцелять болезни, превращать старое человеческое тело в молодое и прочее. Так сложилось понятие о чудесном философском камне.

Что касается роли философского камня в превращении неблагородных металлов в благородные, то больше всего существует указаний относительно перехода их в золото, о получении серебра говорится мало. По одним авторам, один и тот же философский камень превращает металлы в серебро и золото; по другим — существуют два рода этого вещества: одно совершенное, другое менее совершенное, и это то последнее и служит для получения серебра. Относительно количества философского камня, требующегося для превращения, указания тоже разные. По одним, 1 часть его способна превратить в золото 10000000 частей металла, по другим — 100 частей и даже только 2 части. Для получения золота плавили какой-нибудь неблагородный металл или брали ртуть и бросали туда философский камень; одни уверяли, что превращение происходит мгновенно, другие же — мало-помалу. Эти взгляды на природу металлов и на способность их к превращениям держатся в общем в течение многих веков до XVII столетия, когда начинают резко отрицать все это, тем более что эти взгляды вызвали появление многих шарлатанов, эксплуатировавших надежду легковерных получить золото. С идеями алхимиков в особенности боролся Бойль: «Я бы хотел знать, — говорит он в одном месте, — как можно разложить золото на ртуть, серу и соль; я готов уплатить издержки по этому опыту; что касается меня, то я никогда не мог этого достигнуть».

После вековых бесплодных попыток искусственного получения металлов и при том количестве фактов, которые накопились к XVII столетию, например о роли воздуха при горении, увеличении веса металла при окислении, что, впрочем, знал ещё Гебер в VIII столетии, вопрос об элементарности состава металла, казалось, был совсем близок к окончанию; но в химии появилось новое течение, результатом которого явилась флогистонная теория, и решение этого вопроса было ещё отсрочено на продолжительное время.

Тогдашних ученых сильно занимали явления горения. Исходя из основной идеи тогдашней философии, что сходство в свойствах тел должно происходить от одинаковости начал, элементов, входящих в их состав, принимали, что тела горючие заключают общий элемент. Акт горения считался актом разложения, распадения на элементы; при этом элемент горючести выделялся в виде пламени, а другие оставались. Признавая взгляд алхимиков на образование металлов из трёх элементов, ртути, серы и соли, и принимая их реальное существование в металле, горючим началом в них нужно было признать серу. Тогда другой составной частью металла нужно было, очевидно, признать остаток от прокаливания металла — «землю», как тогда говорили; следовательно, ртуть тут ни при чём. С другой стороны, сера сгорает в серную кислоту, которую многие, в силу сказанного, считали более простым телом, чем сера, и включили в число элементарных тел. Выходила путаница и противоречие. Бехер, чтобы согласовать старые понятия с новыми, принимал существование в металле земли трех сортов: собственно «землю», «землю горючую» и «землю ртутную». В этих-то условиях Шталь предложил свою теорию. По его мнению, началом горючести служит не сера и не какое-либо другое известное вещество, а нечто неизвестное, названное им флогистоном. Металлы, будто бы, образованы из флогистона и земли; прокаливание металла на воздухе сопровождается выделением флогистона; обратное получение металлов из его земли с помощью угля — вещества, богатого флогистоном — есть акт соединения флогистона с землей. Хотя металлов было несколько и каждый из них при прокаливании давал свою землю, последняя, как элемент, была одна, так что и эта составная часть металла была такого же гипотетического характера, как и флогистон; впрочем, последователи Шталя иногда принимали столько «элементарных земель», сколько было металлов. Когда Кавендиш при растворении металлов в кислотах получил водород и исследовал его свойства (неспособность поддерживать горение, его взрывчатость в смеси с воздухом и проч.), он признал в нём флогистон Шталя; металлы, по его понятиям, состоят из водорода и «земли». Этот взгляд принимался многими последователями флогистонной теории.

Несмотря на видимую стройность теории флогистона, существовали крупные факты, которые никак нельзя было связать с ней. Ещё Геберу было известно, что металлы при обжигании увеличиваются в весе; между тем, по Шталю, они должны терять флогистон: при обратном присоединении флогистона к «земле» вес полученного металла меньше веса «земли». Таким образом выходило, что флогистон должен обладать каким-то особенным свойством — отрицательным тяготением. Несмотря на все остроумные гипотезы, высказанные для объяснения этого явления, оно было непонятно и вызывало недоумение.

Когда Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

См. также

Примечания

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Металлы — это… Что такое Металлы?

О соответствующем направлении рок-музыки см. Метал.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118[1]химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов,

6 в группе щёлочноземельных металлов,

38 в группе переходных металлов,

11 в группе лёгких металлов,

7 в группе полуметаллов,

14 в группе лантаноиды + лантан,

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский период. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М.В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» – «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано из греческого языка (μεταλλον – «рудник, копь»).[2]

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов[3]. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Добыча

Металлы часто извлекают из земли средствами горной промышленности, результат — добытые руды — служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд используются специальные поисковые методы, включающие разведку руд и исследование месторождений. Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также — на подземные шахты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.[4][5]

Сульфидные руды не улучшаются непосредственно до получения чистого металла, но обжигаются на воздухе, с целью преобразования их в окислы.

Свойства металлов

Характерные свойства металлов

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:[6]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

  • С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

оксид лития
пероксид натрия
надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:



  • С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:


При нагревании:


  • С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

  • С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:



  • С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.



Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H

2SO4 с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO

3) Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Легирование

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Некоторые металлы

  1. Щелочные:
  2. Щёлочноземельные:
  3. Переходные:
  4. Лёгкие:
  5. Другие:

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

История развития представлений о металлах

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образовании всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания. Это понятие есть естественный вывод из той массы фактов, относящихся до химических превращений металлов, которые накопились к тому времени. В самом деле, превращение металла в совершенно непохожую на них окись простым прокаливанием на воздухе и обратное получение металла из окиси, выделение одних металлов из других, образование сплавов, обладающих другими свойствами, чем первоначально взятые металлы, и прочее — всё это как будто должно было указывать на сложность их натуры.

Что касается собственно до превращения металлов в золото, то вера в возможность этого была основана на многих видимых фактах. В первое время образование сплавов, цветом похожих на золото, например из меди и цинка, в глазах алхимиков уже было превращением их в золото. Им казалось, что нужно изменить только цвет, и свойства металла также станут другими. В особенности много способствовали этой вере плохо поставленные опыты, когда для превращения неблагородного металла в золото брались вещества, содержавшие примесь этого золота. Например, уже в конце XVIII столетия один копенгагенский аптекарь уверял, что химически чистое серебро при сплавлении с мышьяком отчасти превращается в золото. Этот факт был подтвержден известным химиком Гитоном де Морво и наделал много шума. Вскорости потом было показано, что мышьяк, служивший для опыта, содержал следы серебра с золотом.

Так как из семи известных тогда металлов одни легче подвергались химическим превращениям, другие труднее, то алхимики делили их на благородные — совершенные, и неблагородные — несовершенные. К первым принадлежали золото и серебро, ко вторым медь, олово, свинец, железо и ртуть. Последняя, обладая свойствами благородных металлов, но в то же время резко отличаясь от всех металлов своим жидким состоянием и летучестью, чрезвычайно занимала тогдашних ученых, и некоторые выделяли её в особую группу; внимание, привлекавшееся ей, было так велико, что ртуть стали считать в числе элементов, из которых образованы собственно металлы, и в ней именно видели носителя металлических свойств. Принимая существование в природе перехода одних металлов в другие, несовершенных в совершенные, алхимики предполагали, что в обычных условиях это превращение идет чрезвычайно медленно, целыми веками, и, может быть, не без таинственного участия небесных светил, которым в тогдашнее время приписывали такую большую роль и в судьбе человека. По совпадению, известных тогда металлов было семь, как и известных тогда планет, а это ещё более указывало на таинственную связь между ними. У алхимиков металлы часто носят название планет; золото называется Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, олово — Юпитером, свинец — Сатурном, железо — Марсом и ртуть — Меркурием. Когда были открыты цинк, висмут, сурьма и мышьяк, тела, во всех отношениях схожие с металлами, но у которых одно из характернейших свойств металла, ковкость, развито в слабой степени, то они были выделены в особую группу — полуметаллов. Деление металлов на собственно металлы и полуметаллы существовало ещё в середине XVIII столетия.

Определение состава металла первоначально было чисто умозрительным. В первое время алхимики принимали, что они образованы из двух элементов — ртути и серы. Происхождение этого воззрения неизвестно, оно имеется уже в VIII столетии. По Геберу доказательством присутствия ртути в металлах служит то, что она их растворяет, и в этих растворах индивидуальность их исчезает, поглощается ртутью, чего не случилось бы, если бы в них не было одного общего с ртутью начала. Кроме того, ртуть со свинцом давала нечто похожее на олово. Что касается серы, то, может быть, она взята потому, что были известны сернистые соединения, по внешнему виду схожие с металлами. В дальнейшем эти простые представления, вероятно, вследствие безуспешных попыток получения металлов искусственно, крайне усложняются, запутываются. В понятиях алхимиков, например Х—XIII столетий, ртуть и сера, из которых образованы металлы, не были теми ртутью и серой, которые имели в руках алхимики. Это было только нечто схожее с ними, обладающее особыми свойствами; нечто такое, которое в обыкновенной сере и ртути существовало реально, было выражено в них в большей степени, чем в других телах. Под ртутью, входящей в состав металлов, представляли нечто, обуславливающее неизменяемость их, металлический блеск, тягучесть, одним словом, носителя металлического вида; под серой подразумевали носителя изменяемости, разлагаемости, горючести металлов. Эти два элемента находились в металлах в различном соотношении и, как тогда говорили, различным образом фиксированные; кроме того, они могли быть различной степени чистоты. По Геберу, например, золото состояло из большого количества ртути и небольшого количества серы в высшей степени чистоты и наиболее фиксированных; в олове, напротив, предполагали много серы и мало ртути, которые были не чисты, плохо фиксированы и прочее. Всем этим, конечно, хотели выразить различное отношение металлов к единственному в тогдашнее время могущественному химическому агенту — огню. При дальнейшем развитии этих воззрений двух элементов — ртути и серы — для объяснения состава металлов алхимикам показалось недостаточно; к ним присоединили соль, а некоторые мышьяк. Этим хотели указать, что при всех превращениях металлов остается нечто не летучее, постоянное. Если в природе «превращение неблагородных металлов в благородные совершается веками», то алхимики стремились создать такие условия, в которых этот процесс совершенствования, созревания шёл бы скоро и легко. Вследствие тесной связи химии с тогдашней медициной и тогдашней биологией, идея о превращении металлов естественным образом отождествлялась с идеей о росте и развитии организованных тел: переход, например, свинца в золото, образование растения из зерна, брошенного в землю и как бы разложившегося, брожение, исцеление больного органа у человека — все это были частные явления одного общего таинственного жизненного процесса, совершенствования, и вызывались одними стимулами. Отсюда само собой понятно, что таинственное начало, дающее возможность получить золото, должно было исцелять болезни, превращать старое человеческое тело в молодое и прочее. Так сложилось понятие о чудесном философском камне.

Что касается роли философского камня в превращении неблагородных металлов в благородные, то больше всего существует указаний относительно перехода их в золото, о получении серебра говорится мало. По одним авторам, один и тот же философский камень превращает металлы в серебро и золото; по другим — существуют два рода этого вещества: одно совершенное, другое менее совершенное, и это то последнее и служит для получения серебра. Относительно количества философского камня, требующегося для превращения, указания тоже разные. По одним, 1 часть его способна превратить в золото 10000000 частей металла, по другим — 100 частей и даже только 2 части. Для получения золота плавили какой-нибудь неблагородный металл или брали ртуть и бросали туда философский камень; одни уверяли, что превращение происходит мгновенно, другие же — мало-помалу. Эти взгляды на природу металлов и на способность их к превращениям держатся в общем в течение многих веков до XVII столетия, когда начинают резко отрицать все это, тем более что эти взгляды вызвали появление многих шарлатанов, эксплуатировавших надежду легковерных получить золото. С идеями алхимиков в особенности боролся Бойль: «Я бы хотел знать, — говорит он в одном месте, — как можно разложить золото на ртуть, серу и соль; я готов уплатить издержки по этому опыту; что касается меня, то я никогда не мог этого достигнуть».

После вековых бесплодных попыток искусственного получения металлов и при том количестве фактов, которые накопились к XVII столетию, например о роли воздуха при горении, увеличении веса металла при окислении, что, впрочем, знал ещё Гебер в VIII столетии, вопрос об элементарности состава металла, казалось, был совсем близок к окончанию; но в химии появилось новое течение, результатом которого явилась флогистонная теория, и решение этого вопроса было ещё отсрочено на продолжительное время.

Тогдашних ученых сильно занимали явления горения. Исходя из основной идеи тогдашней философии, что сходство в свойствах тел должно происходить от одинаковости начал, элементов, входящих в их состав, принимали, что тела горючие заключают общий элемент. Акт горения считался актом разложения, распадения на элементы; при этом элемент горючести выделялся в виде пламени, а другие оставались. Признавая взгляд алхимиков на образование металлов из трёх элементов, ртути, серы и соли, и принимая их реальное существование в металле, горючим началом в них нужно было признать серу. Тогда другой составной частью металла нужно было, очевидно, признать остаток от прокаливания металла — «землю», как тогда говорили; следовательно, ртуть тут ни при чём. С другой стороны, сера сгорает в серную кислоту, которую многие, в силу сказанного, считали более простым телом, чем сера, и включили в число элементарных тел. Выходила путаница и противоречие. Бехер, чтобы согласовать старые понятия с новыми, принимал существование в металле земли трех сортов: собственно «землю», «землю горючую» и «землю ртутную». В этих-то условиях Шталь предложил свою теорию. По его мнению, началом горючести служит не сера и не какое-либо другое известное вещество, а нечто неизвестное, названное им флогистоном. Металлы, будто бы, образованы из флогистона и земли; прокаливание металла на воздухе сопровождается выделением флогистона; обратное получение металлов из его земли с помощью угля — вещества, богатого флогистоном — есть акт соединения флогистона с землей. Хотя металлов было несколько и каждый из них при прокаливании давал свою землю, последняя, как элемент, была одна, так что и эта составная часть металла была такого же гипотетического характера, как и флогистон; впрочем, последователи Шталя иногда принимали столько «элементарных земель», сколько было металлов. Когда Кавендиш при растворении металлов в кислотах получил водород и исследовал его свойства (неспособность поддерживать горение, его взрывчатость в смеси с воздухом и проч.), он признал в нём флогистон Шталя; металлы, по его понятиям, состоят из водорода и «земли». Этот взгляд принимался многими последователями флогистонной теории.

Несмотря на видимую стройность теории флогистона, существовали крупные факты, которые никак нельзя было связать с ней. Ещё Геберу было известно, что металлы при обжигании увеличиваются в весе; между тем, по Шталю, они должны терять флогистон: при обратном присоединении флогистона к «земле» вес полученного металла меньше веса «земли». Таким образом выходило, что флогистон должен обладать каким-то особенным свойством — отрицательным тяготением. Несмотря на все остроумные гипотезы, высказанные для объяснения этого явления, оно было непонятно и вызывало недоумение.

Когда Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

См. также

Примечания

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Металлы — это… Что такое Металлы?

О соответствующем направлении рок-музыки см. Метал.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118[1]химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов,

6 в группе щёлочноземельных металлов,

38 в группе переходных металлов,

11 в группе лёгких металлов,

7 в группе полуметаллов,

14 в группе лантаноиды + лантан,

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский период. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М.В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» – «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано из греческого языка (μεταλλον – «рудник, копь»).[2]

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов[3]. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Добыча

Металлы часто извлекают из земли средствами горной промышленности, результат — добытые руды — служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд используются специальные поисковые методы, включающие разведку руд и исследование месторождений. Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также — на подземные шахты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.[4][5]

Сульфидные руды не улучшаются непосредственно до получения чистого металла, но обжигаются на воздухе, с целью преобразования их в окислы.

Свойства металлов

Характерные свойства металлов

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:[6]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

  • С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

оксид лития
пероксид натрия
надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:



  • С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:


При нагревании:


  • С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

  • С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:



  • С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.



Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H

2SO4 с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO

3) Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Легирование

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Некоторые металлы

  1. Щелочные:
  2. Щёлочноземельные:
  3. Переходные:
  4. Лёгкие:
  5. Другие:

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

История развития представлений о металлах

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образовании всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания. Это понятие есть естественный вывод из той массы фактов, относящихся до химических превращений металлов, которые накопились к тому времени. В самом деле, превращение металла в совершенно непохожую на них окись простым прокаливанием на воздухе и обратное получение металла из окиси, выделение одних металлов из других, образование сплавов, обладающих другими свойствами, чем первоначально взятые металлы, и прочее — всё это как будто должно было указывать на сложность их натуры.

Что касается собственно до превращения металлов в золото, то вера в возможность этого была основана на многих видимых фактах. В первое время образование сплавов, цветом похожих на золото, например из меди и цинка, в глазах алхимиков уже было превращением их в золото. Им казалось, что нужно изменить только цвет, и свойства металла также станут другими. В особенности много способствовали этой вере плохо поставленные опыты, когда для превращения неблагородного металла в золото брались вещества, содержавшие примесь этого золота. Например, уже в конце XVIII столетия один копенгагенский аптекарь уверял, что химически чистое серебро при сплавлении с мышьяком отчасти превращается в золото. Этот факт был подтвержден известным химиком Гитоном де Морво и наделал много шума. Вскорости потом было показано, что мышьяк, служивший для опыта, содержал следы серебра с золотом.

Так как из семи известных тогда металлов одни легче подвергались химическим превращениям, другие труднее, то алхимики делили их на благородные — совершенные, и неблагородные — несовершенные. К первым принадлежали золото и серебро, ко вторым медь, олово, свинец, железо и ртуть. Последняя, обладая свойствами благородных металлов, но в то же время резко отличаясь от всех металлов своим жидким состоянием и летучестью, чрезвычайно занимала тогдашних ученых, и некоторые выделяли её в особую группу; внимание, привлекавшееся ей, было так велико, что ртуть стали считать в числе элементов, из которых образованы собственно металлы, и в ней именно видели носителя металлических свойств. Принимая существование в природе перехода одних металлов в другие, несовершенных в совершенные, алхимики предполагали, что в обычных условиях это превращение идет чрезвычайно медленно, целыми веками, и, может быть, не без таинственного участия небесных светил, которым в тогдашнее время приписывали такую большую роль и в судьбе человека. По совпадению, известных тогда металлов было семь, как и известных тогда планет, а это ещё более указывало на таинственную связь между ними. У алхимиков металлы часто носят название планет; золото называется Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, олово — Юпитером, свинец — Сатурном, железо — Марсом и ртуть — Меркурием. Когда были открыты цинк, висмут, сурьма и мышьяк, тела, во всех отношениях схожие с металлами, но у которых одно из характернейших свойств металла, ковкость, развито в слабой степени, то они были выделены в особую группу — полуметаллов. Деление металлов на собственно металлы и полуметаллы существовало ещё в середине XVIII столетия.

Определение состава металла первоначально было чисто умозрительным. В первое время алхимики принимали, что они образованы из двух элементов — ртути и серы. Происхождение этого воззрения неизвестно, оно имеется уже в VIII столетии. По Геберу доказательством присутствия ртути в металлах служит то, что она их растворяет, и в этих растворах индивидуальность их исчезает, поглощается ртутью, чего не случилось бы, если бы в них не было одного общего с ртутью начала. Кроме того, ртуть со свинцом давала нечто похожее на олово. Что касается серы, то, может быть, она взята потому, что были известны сернистые соединения, по внешнему виду схожие с металлами. В дальнейшем эти простые представления, вероятно, вследствие безуспешных попыток получения металлов искусственно, крайне усложняются, запутываются. В понятиях алхимиков, например Х—XIII столетий, ртуть и сера, из которых образованы металлы, не были теми ртутью и серой, которые имели в руках алхимики. Это было только нечто схожее с ними, обладающее особыми свойствами; нечто такое, которое в обыкновенной сере и ртути существовало реально, было выражено в них в большей степени, чем в других телах. Под ртутью, входящей в состав металлов, представляли нечто, обуславливающее неизменяемость их, металлический блеск, тягучесть, одним словом, носителя металлического вида; под серой подразумевали носителя изменяемости, разлагаемости, горючести металлов. Эти два элемента находились в металлах в различном соотношении и, как тогда говорили, различным образом фиксированные; кроме того, они могли быть различной степени чистоты. По Геберу, например, золото состояло из большого количества ртути и небольшого количества серы в высшей степени чистоты и наиболее фиксированных; в олове, напротив, предполагали много серы и мало ртути, которые были не чисты, плохо фиксированы и прочее. Всем этим, конечно, хотели выразить различное отношение металлов к единственному в тогдашнее время могущественному химическому агенту — огню. При дальнейшем развитии этих воззрений двух элементов — ртути и серы — для объяснения состава металлов алхимикам показалось недостаточно; к ним присоединили соль, а некоторые мышьяк. Этим хотели указать, что при всех превращениях металлов остается нечто не летучее, постоянное. Если в природе «превращение неблагородных металлов в благородные совершается веками», то алхимики стремились создать такие условия, в которых этот процесс совершенствования, созревания шёл бы скоро и легко. Вследствие тесной связи химии с тогдашней медициной и тогдашней биологией, идея о превращении металлов естественным образом отождествлялась с идеей о росте и развитии организованных тел: переход, например, свинца в золото, образование растения из зерна, брошенного в землю и как бы разложившегося, брожение, исцеление больного органа у человека — все это были частные явления одного общего таинственного жизненного процесса, совершенствования, и вызывались одними стимулами. Отсюда само собой понятно, что таинственное начало, дающее возможность получить золото, должно было исцелять болезни, превращать старое человеческое тело в молодое и прочее. Так сложилось понятие о чудесном философском камне.

Что касается роли философского камня в превращении неблагородных металлов в благородные, то больше всего существует указаний относительно перехода их в золото, о получении серебра говорится мало. По одним авторам, один и тот же философский камень превращает металлы в серебро и золото; по другим — существуют два рода этого вещества: одно совершенное, другое менее совершенное, и это то последнее и служит для получения серебра. Относительно количества философского камня, требующегося для превращения, указания тоже разные. По одним, 1 часть его способна превратить в золото 10000000 частей металла, по другим — 100 частей и даже только 2 части. Для получения золота плавили какой-нибудь неблагородный металл или брали ртуть и бросали туда философский камень; одни уверяли, что превращение происходит мгновенно, другие же — мало-помалу. Эти взгляды на природу металлов и на способность их к превращениям держатся в общем в течение многих веков до XVII столетия, когда начинают резко отрицать все это, тем более что эти взгляды вызвали появление многих шарлатанов, эксплуатировавших надежду легковерных получить золото. С идеями алхимиков в особенности боролся Бойль: «Я бы хотел знать, — говорит он в одном месте, — как можно разложить золото на ртуть, серу и соль; я готов уплатить издержки по этому опыту; что касается меня, то я никогда не мог этого достигнуть».

После вековых бесплодных попыток искусственного получения металлов и при том количестве фактов, которые накопились к XVII столетию, например о роли воздуха при горении, увеличении веса металла при окислении, что, впрочем, знал ещё Гебер в VIII столетии, вопрос об элементарности состава металла, казалось, был совсем близок к окончанию; но в химии появилось новое течение, результатом которого явилась флогистонная теория, и решение этого вопроса было ещё отсрочено на продолжительное время.

Тогдашних ученых сильно занимали явления горения. Исходя из основной идеи тогдашней философии, что сходство в свойствах тел должно происходить от одинаковости начал, элементов, входящих в их состав, принимали, что тела горючие заключают общий элемент. Акт горения считался актом разложения, распадения на элементы; при этом элемент горючести выделялся в виде пламени, а другие оставались. Признавая взгляд алхимиков на образование металлов из трёх элементов, ртути, серы и соли, и принимая их реальное существование в металле, горючим началом в них нужно было признать серу. Тогда другой составной частью металла нужно было, очевидно, признать остаток от прокаливания металла — «землю», как тогда говорили; следовательно, ртуть тут ни при чём. С другой стороны, сера сгорает в серную кислоту, которую многие, в силу сказанного, считали более простым телом, чем сера, и включили в число элементарных тел. Выходила путаница и противоречие. Бехер, чтобы согласовать старые понятия с новыми, принимал существование в металле земли трех сортов: собственно «землю», «землю горючую» и «землю ртутную». В этих-то условиях Шталь предложил свою теорию. По его мнению, началом горючести служит не сера и не какое-либо другое известное вещество, а нечто неизвестное, названное им флогистоном. Металлы, будто бы, образованы из флогистона и земли; прокаливание металла на воздухе сопровождается выделением флогистона; обратное получение металлов из его земли с помощью угля — вещества, богатого флогистоном — есть акт соединения флогистона с землей. Хотя металлов было несколько и каждый из них при прокаливании давал свою землю, последняя, как элемент, была одна, так что и эта составная часть металла была такого же гипотетического характера, как и флогистон; впрочем, последователи Шталя иногда принимали столько «элементарных земель», сколько было металлов. Когда Кавендиш при растворении металлов в кислотах получил водород и исследовал его свойства (неспособность поддерживать горение, его взрывчатость в смеси с воздухом и проч.), он признал в нём флогистон Шталя; металлы, по его понятиям, состоят из водорода и «земли». Этот взгляд принимался многими последователями флогистонной теории.

Несмотря на видимую стройность теории флогистона, существовали крупные факты, которые никак нельзя было связать с ней. Ещё Геберу было известно, что металлы при обжигании увеличиваются в весе; между тем, по Шталю, они должны терять флогистон: при обратном присоединении флогистона к «земле» вес полученного металла меньше веса «земли». Таким образом выходило, что флогистон должен обладать каким-то особенным свойством — отрицательным тяготением. Несмотря на все остроумные гипотезы, высказанные для объяснения этого явления, оно было непонятно и вызывало недоумение.

Когда Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

См. также

Примечания

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Металлы — это… Что такое Металлы?

О соответствующем направлении рок-музыки см. Метал.

Мета́ллы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118[1]химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

6 элементов в группе щелочных металлов,

6 в группе щёлочноземельных металлов,

38 в группе переходных металлов,

11 в группе лёгких металлов,

7 в группе полуметаллов,

14 в группе лантаноиды + лантан,

14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия (см. Металличность).

Происхождение слова «металл»

Слово «металл» заимствовано из немецкого языка в старорусский период. Отмечается в «Травнике» Николая Любчанина, написанном в 1534 году: «…злато и сребро всех металей одолеваетъ». Окончательно усвоено в Петровскую эпоху. Первоначально имело общее значение «минерал, руда, металл»; разграничение этих понятий произошло в эпоху М.В. Ломоносова.

Немецкое слово «metall» заимствовано из латинского языка, где «metallum» – «рудник, металл». Латинское в свою очередь заимствовано из греческого языка (μεταλλον – «рудник, копь»).[2]

Нахождение в природе

Бо́льшая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия. Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным (благородным) металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

Известно, что организм человека на 3 % состоит из металлов[3]. Больше всего в наших клетках кальция и натрия, сконцентрированного в лимфатических системах. Магний накапливается в мышцах и нервной системе, медь — в печени, железо — в крови.

Добыча

Металлы часто извлекают из земли средствами горной промышленности, результат — добытые руды — служат относительно богатым источником необходимых элементов. Для выяснения нахождения руд используются специальные поисковые методы, включающие разведку руд и исследование месторождений. Месторождения, как правило, делятся на карьеры (разработки руд на поверхности), в которых добыча ведётся путем извлечения грунта с использованием тяжелой техники, а также — на подземные шахты.

Из добытой руды металлы извлекаются, как правило, с помощью химического или электролитического восстановления. В пирометаллургии для преобразования руды в металлическое сырьё используются высокие температуры, в гидрометаллургии применяют для тех же целей водную химию. Используемые методы зависят от вида металла и типа загрязнения.

Когда металлическая руда является ионным соединением металла и неметалла, для извлечения чистого металла она обычно подвергается выплавлению — нагреву с восстановителем. Многие распространенные металлы, такие как железо, плавят с использованием в качестве восстановителя углерода (получаемого из сжигания угля). Некоторые металлы, такие как алюминий и натрий, не имеют ни одного экономически оправданного восстановителя и извлекаются с применением электролиза.[4][5]

Сульфидные руды не улучшаются непосредственно до получения чистого металла, но обжигаются на воздухе, с целью преобразования их в окислы.

Свойства металлов

Характерные свойства металлов

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью. Ниже приводится твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса.

Твёрдость некоторых металлов по шкале Мооса:[6]

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C (вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных) высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например олово и свинец, можно расплавить на обычной электрической или газовой плите.

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий (плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмия и иридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность.

Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь. Из золота можно изготовить фольгу толщиной 0.003 мм, которую используют для золочения изделий. Однако не все металлы пластичны. Проволока из цинка или олова хрустит при сгибании; марганец и висмут при деформации вообще почти не сгибаются, а сразу ломаются. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Некоторые металлы такие как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий могут срастаться между собой, но на это может уйти десятки лет.

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность; по этой причине последние два металла чаще всего используют в качестве материала для проводов. Очень высокую электропроводность имеет также натрий, в экспериментальной аппаратуре известны попытки применения натриевых токопроводов в форме тонкостенных труб из нержавеющей стали, заполненных натрием. Благодаря малому удельному весу натрия, при равном сопротивлении натриевые «провода» получаются значительно легче медных и даже несколько легче алюминиевых.

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Натрий также находит применение как хороший проводник тепла; широко известно, например, применение натрия в клапанах автомобильных двигателей для улучшения их охлаждения.

Гладкая поверхность металлов отражает большой процент света — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; алюминий и магний, тем не менее, сохраняют свой блеск и в порошке. Наиболее хорошо отражают свет алюминий, серебро и палладий — из этих металлов изготовляют зеркала. Для изготовления зеркал иногда применяется и родий, несмотря на его исключительно высокую цену: благодаря значительно большей, чем у серебра или даже палладия, твёрдости и химической стойкости, родиевый слой может быть значительно тоньше, чем серебряный.

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции с простыми веществами

  • С кислородом реагируют все металлы, кроме золота, платины. Реакция с серебром происходит при высоких температурах, но оксид серебра(II) практически не образуется, так как он термически неустойчив. В зависимости от металла на выходе могут оказаться оксиды, пероксиды, надпероксиды:

оксид лития
пероксид натрия
надпероксид калия
Чтобы получить из пероксида оксид, пероксид восстанавливают металлом:

Со средними и малоактивными металлами реакция происходит при нагревании:



  • С азотом реагируют только самые активные металлы, при комнатной температуре взаимодействует только литий, образуя нитриды:


При нагревании:


  • С серой реагируют все металлы, кроме золота и платины:

Железо взаимодействует с серой при нагревании, образуя сульфид:

  • С водородом реагируют только самые активные металлы, то есть металлы IA и IIA групп кроме Be. Реакции осуществляются при нагревании, при этом образуются гидриды. В реакциях металл выступает как восстановитель, степень окисления водорода −1:



  • С углеродом реагируют только наиболее активные металлы. При этом образуются ацетилениды или метаниды. Ацетилениды при взаимодействии с водой дают ацетилен, метаниды — метан.



Взаимодействие кислот с металлами

С кислотами металлы реагируют по-разному. Металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности металлов (ЭРАМ) до водорода, взаимодействуют практически со всеми кислотами.

Взаимодействие неокисляющих кислот с металлами, стоящими в электрическом ряду активности металлов до водорода

Происходит реакция замещения, которая также является окислительно-восстановительной:

Взаимодействие серной кислоты H

2SO4 с металлами

Окисляющие кислоты могут взаимодействовать и с металлами, стоящими в ЭРАМ после водорода:

Очень разбавленная кислота реагирует с металлом по классической схеме:

При увеличении концентрации кислоты образуются различные продукты:

Реакции для азотной кислоты (HNO

3) Продукты взаимодействия железа с HNO3 разной концентрации

При взаимодействии с активными металлами вариантов реакций ещё больше:

Легирование

Легирование — это введение в расплав дополнительных элементов, модифицирующих механические, физические и химические свойства основного материала.

Микроскопическое строение

Характерные свойства металлов можно понять, исходя из их внутреннего строения. Все они имеют слабую связь электронов внешнего энергетического уровня (другими словами, валентных электронов) с ядром. Благодаря этому созданная разность потенциалов в проводнике приводит к лавинообразному движению электронов (называемых электронами проводимости) в кристаллической решётке. Совокупность таких электронов часто называют электронным газом. Вклад в теплопроводность, помимо электронов, дают фононы (колебания решётки). Пластичность обусловлена малым энергетическим барьером для движения дислокаций и сдвига кристаллографических плоскостей. Твёрдость можно объяснить большим числом структурных дефектов (междоузельные атомы, вакансии и др.).

Из-за лёгкой отдачи электронов возможно окисление металлов, что может приводить к коррозии и дальнейшей деградации свойств. Способность к окислению можно узнать по стандартному ряду активности металлов. Этот факт подтверждает необходимость использования металлов в комбинации с другими элементами (сплав, важнейшим из которых является сталь), их легирование и применение различных покрытий.

Для более корректного описания электронных свойств металлов необходимо использовать квантовую механику. Во всех твёрдых телах с достаточной симметрией уровни энергии электронов отдельных атомов перекрываются и образуют разрешённые зоны, причём зона, образованная валентными электронами, называется валентной зоной. Слабая связь валентных электронов в металлах приводит к тому, что валентная зона в металлах получается очень широкой, и всех валентных электронов не хватает для её полного заполнения.

Принципиальная особенность такой частично заполненной зоны состоит в том, что даже при минимальном приложенном напряжении в образце начинается перестройка валентных электронов, т. е. течёт электрический ток.

Та же высокая подвижность электронов приводит и к высокой теплопроводности, а также к способности зеркально отражать электромагнитное излучение (что и придаёт металлам характерный блеск).

Некоторые металлы

  1. Щелочные:
  2. Щёлочноземельные:
  3. Переходные:
  4. Лёгкие:
  5. Другие:

Применение металлов

Конструкционные материалы

Металлы и их сплавы — одни из главных конструкционных материалов современной цивилизации. Это определяется прежде всего их высокой прочностью, однородностью и непроницаемостью для жидкостей и газов. Кроме того, меняя рецептуру сплавов, можно менять их свойства в очень широких пределах.

Электротехнические материалы

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п.).

Инструментальные материалы

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

История развития представлений о металлах

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Ни одно из химических производств не способствовало столько развитию химических знаний, как процессы, связанные с получением и обработкой металлов; с историей их связаны важнейшие моменты истории химии. Свойства металлов так характерны, что уже в самую раннюю эпоху золото, серебро, медь, свинец, олово, железо и ртуть составляли одну естественную группу однородных веществ, и понятие о «металле» относится к древнейшим химическим понятиям. Однако воззрения на их натуру в более или менее определенной форме появляются только в средние века у алхимиков. Правда, идеи Аристотеля о природе: образовании всего существующего из четырёх элементов (огня, земли, воды и воздуха) уже тем самым указывали на сложность металлов; но эти идеи были слишком туманны и абстрактны. У алхимиков понятие о сложности металлов и, как результат этого, вера в возможность превращать одни металлы в другие, создавать их искусственно, является основным понятием их миросозерцания. Это понятие есть естественный вывод из той массы фактов, относящихся до химических превращений металлов, которые накопились к тому времени. В самом деле, превращение металла в совершенно непохожую на них окись простым прокаливанием на воздухе и обратное получение металла из окиси, выделение одних металлов из других, образование сплавов, обладающих другими свойствами, чем первоначально взятые металлы, и прочее — всё это как будто должно было указывать на сложность их натуры.

Что касается собственно до превращения металлов в золото, то вера в возможность этого была основана на многих видимых фактах. В первое время образование сплавов, цветом похожих на золото, например из меди и цинка, в глазах алхимиков уже было превращением их в золото. Им казалось, что нужно изменить только цвет, и свойства металла также станут другими. В особенности много способствовали этой вере плохо поставленные опыты, когда для превращения неблагородного металла в золото брались вещества, содержавшие примесь этого золота. Например, уже в конце XVIII столетия один копенгагенский аптекарь уверял, что химически чистое серебро при сплавлении с мышьяком отчасти превращается в золото. Этот факт был подтвержден известным химиком Гитоном де Морво и наделал много шума. Вскорости потом было показано, что мышьяк, служивший для опыта, содержал следы серебра с золотом.

Так как из семи известных тогда металлов одни легче подвергались химическим превращениям, другие труднее, то алхимики делили их на благородные — совершенные, и неблагородные — несовершенные. К первым принадлежали золото и серебро, ко вторым медь, олово, свинец, железо и ртуть. Последняя, обладая свойствами благородных металлов, но в то же время резко отличаясь от всех металлов своим жидким состоянием и летучестью, чрезвычайно занимала тогдашних ученых, и некоторые выделяли её в особую группу; внимание, привлекавшееся ей, было так велико, что ртуть стали считать в числе элементов, из которых образованы собственно металлы, и в ней именно видели носителя металлических свойств. Принимая существование в природе перехода одних металлов в другие, несовершенных в совершенные, алхимики предполагали, что в обычных условиях это превращение идет чрезвычайно медленно, целыми веками, и, может быть, не без таинственного участия небесных светил, которым в тогдашнее время приписывали такую большую роль и в судьбе человека. По совпадению, известных тогда металлов было семь, как и известных тогда планет, а это ещё более указывало на таинственную связь между ними. У алхимиков металлы часто носят название планет; золото называется Солнцем, серебро — Луной, медь — Венерой, олово — Юпитером, свинец — Сатурном, железо — Марсом и ртуть — Меркурием. Когда были открыты цинк, висмут, сурьма и мышьяк, тела, во всех отношениях схожие с металлами, но у которых одно из характернейших свойств металла, ковкость, развито в слабой степени, то они были выделены в особую группу — полуметаллов. Деление металлов на собственно металлы и полуметаллы существовало ещё в середине XVIII столетия.

Определение состава металла первоначально было чисто умозрительным. В первое время алхимики принимали, что они образованы из двух элементов — ртути и серы. Происхождение этого воззрения неизвестно, оно имеется уже в VIII столетии. По Геберу доказательством присутствия ртути в металлах служит то, что она их растворяет, и в этих растворах индивидуальность их исчезает, поглощается ртутью, чего не случилось бы, если бы в них не было одного общего с ртутью начала. Кроме того, ртуть со свинцом давала нечто похожее на олово. Что касается серы, то, может быть, она взята потому, что были известны сернистые соединения, по внешнему виду схожие с металлами. В дальнейшем эти простые представления, вероятно, вследствие безуспешных попыток получения металлов искусственно, крайне усложняются, запутываются. В понятиях алхимиков, например Х—XIII столетий, ртуть и сера, из которых образованы металлы, не были теми ртутью и серой, которые имели в руках алхимики. Это было только нечто схожее с ними, обладающее особыми свойствами; нечто такое, которое в обыкновенной сере и ртути существовало реально, было выражено в них в большей степени, чем в других телах. Под ртутью, входящей в состав металлов, представляли нечто, обуславливающее неизменяемость их, металлический блеск, тягучесть, одним словом, носителя металлического вида; под серой подразумевали носителя изменяемости, разлагаемости, горючести металлов. Эти два элемента находились в металлах в различном соотношении и, как тогда говорили, различным образом фиксированные; кроме того, они могли быть различной степени чистоты. По Геберу, например, золото состояло из большого количества ртути и небольшого количества серы в высшей степени чистоты и наиболее фиксированных; в олове, напротив, предполагали много серы и мало ртути, которые были не чисты, плохо фиксированы и прочее. Всем этим, конечно, хотели выразить различное отношение металлов к единственному в тогдашнее время могущественному химическому агенту — огню. При дальнейшем развитии этих воззрений двух элементов — ртути и серы — для объяснения состава металлов алхимикам показалось недостаточно; к ним присоединили соль, а некоторые мышьяк. Этим хотели указать, что при всех превращениях металлов остается нечто не летучее, постоянное. Если в природе «превращение неблагородных металлов в благородные совершается веками», то алхимики стремились создать такие условия, в которых этот процесс совершенствования, созревания шёл бы скоро и легко. Вследствие тесной связи химии с тогдашней медициной и тогдашней биологией, идея о превращении металлов естественным образом отождествлялась с идеей о росте и развитии организованных тел: переход, например, свинца в золото, образование растения из зерна, брошенного в землю и как бы разложившегося, брожение, исцеление больного органа у человека — все это были частные явления одного общего таинственного жизненного процесса, совершенствования, и вызывались одними стимулами. Отсюда само собой понятно, что таинственное начало, дающее возможность получить золото, должно было исцелять болезни, превращать старое человеческое тело в молодое и прочее. Так сложилось понятие о чудесном философском камне.

Что касается роли философского камня в превращении неблагородных металлов в благородные, то больше всего существует указаний относительно перехода их в золото, о получении серебра говорится мало. По одним авторам, один и тот же философский камень превращает металлы в серебро и золото; по другим — существуют два рода этого вещества: одно совершенное, другое менее совершенное, и это то последнее и служит для получения серебра. Относительно количества философского камня, требующегося для превращения, указания тоже разные. По одним, 1 часть его способна превратить в золото 10000000 частей металла, по другим — 100 частей и даже только 2 части. Для получения золота плавили какой-нибудь неблагородный металл или брали ртуть и бросали туда философский камень; одни уверяли, что превращение происходит мгновенно, другие же — мало-помалу. Эти взгляды на природу металлов и на способность их к превращениям держатся в общем в течение многих веков до XVII столетия, когда начинают резко отрицать все это, тем более что эти взгляды вызвали появление многих шарлатанов, эксплуатировавших надежду легковерных получить золото. С идеями алхимиков в особенности боролся Бойль: «Я бы хотел знать, — говорит он в одном месте, — как можно разложить золото на ртуть, серу и соль; я готов уплатить издержки по этому опыту; что касается меня, то я никогда не мог этого достигнуть».

После вековых бесплодных попыток искусственного получения металлов и при том количестве фактов, которые накопились к XVII столетию, например о роли воздуха при горении, увеличении веса металла при окислении, что, впрочем, знал ещё Гебер в VIII столетии, вопрос об элементарности состава металла, казалось, был совсем близок к окончанию; но в химии появилось новое течение, результатом которого явилась флогистонная теория, и решение этого вопроса было ещё отсрочено на продолжительное время.

Тогдашних ученых сильно занимали явления горения. Исходя из основной идеи тогдашней философии, что сходство в свойствах тел должно происходить от одинаковости начал, элементов, входящих в их состав, принимали, что тела горючие заключают общий элемент. Акт горения считался актом разложения, распадения на элементы; при этом элемент горючести выделялся в виде пламени, а другие оставались. Признавая взгляд алхимиков на образование металлов из трёх элементов, ртути, серы и соли, и принимая их реальное существование в металле, горючим началом в них нужно было признать серу. Тогда другой составной частью металла нужно было, очевидно, признать остаток от прокаливания металла — «землю», как тогда говорили; следовательно, ртуть тут ни при чём. С другой стороны, сера сгорает в серную кислоту, которую многие, в силу сказанного, считали более простым телом, чем сера, и включили в число элементарных тел. Выходила путаница и противоречие. Бехер, чтобы согласовать старые понятия с новыми, принимал существование в металле земли трех сортов: собственно «землю», «землю горючую» и «землю ртутную». В этих-то условиях Шталь предложил свою теорию. По его мнению, началом горючести служит не сера и не какое-либо другое известное вещество, а нечто неизвестное, названное им флогистоном. Металлы, будто бы, образованы из флогистона и земли; прокаливание металла на воздухе сопровождается выделением флогистона; обратное получение металлов из его земли с помощью угля — вещества, богатого флогистоном — есть акт соединения флогистона с землей. Хотя металлов было несколько и каждый из них при прокаливании давал свою землю, последняя, как элемент, была одна, так что и эта составная часть металла была такого же гипотетического характера, как и флогистон; впрочем, последователи Шталя иногда принимали столько «элементарных земель», сколько было металлов. Когда Кавендиш при растворении металлов в кислотах получил водород и исследовал его свойства (неспособность поддерживать горение, его взрывчатость в смеси с воздухом и проч.), он признал в нём флогистон Шталя; металлы, по его понятиям, состоят из водорода и «земли». Этот взгляд принимался многими последователями флогистонной теории.

Несмотря на видимую стройность теории флогистона, существовали крупные факты, которые никак нельзя было связать с ней. Ещё Геберу было известно, что металлы при обжигании увеличиваются в весе; между тем, по Шталю, они должны терять флогистон: при обратном присоединении флогистона к «земле» вес полученного металла меньше веса «земли». Таким образом выходило, что флогистон должен обладать каким-то особенным свойством — отрицательным тяготением. Несмотря на все остроумные гипотезы, высказанные для объяснения этого явления, оно было непонятно и вызывало недоумение.

Когда Лавуазье выяснил роль воздуха при горении и показал, что прибыль в весе металлов при обжигании происходит от присоединения к металлам кислорода из воздуха, и таким образом установил, что акт горения металлов есть не распадение на элементы, а, напротив, акт соединения, вопрос о сложности металлов был решен отрицательно. Металлы были отнесены к простым химическим элементам, в силу основной идеи Лавуазье, что простые тела суть те, из которых не удалось выделить других тел. С созданием периодической системы химических элементов Менделеевым элементы металлов заняли в ней своё законное место.

См. также

Примечания

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Металлы и все о металлах от компании «Альфыа-СПК»

Металл — вещество, обладающее и сочетающее в себе такие качества, как: металлический блеск, ковкость, эластичность, теплопроводность, электропроводность, твердость, долговечность.

Металл это основное понятие, которое сочетает и несет в себе всю суть и важность металлургии, то есть металлы это обобщающее понятие семидесяти процентов периодической системы Д.И.Менделеева.

Общие и химические понятия

С точки зрения химии металлы характеризуют легкой отдачей электронов и образованием положительно заряженных ионов. В свободном состоянии металлы считаются восстановителями. Их способность к восстановлению неодинакова и определяется размещением  в электрохимическом ряду. Разделение в электрохимическом ряду происходит в порядке их убывания и возможности к восстановлению окислительных свойств их ионов.

Металл

В быту человека металл имеет широкое применение и используется им как основа, оболочка или составляющие элементы всех продуктов человеческой жизнедеятельности. В наше время изучено и известно 85 элементов и соединений, относящихся к металлам.

Виды металлов складываются в несколько подгрупп:

1)черные: железо, сплавы на основе железа;

2) цветные: медь, алюминий, сплавы на основе меди и алюминия, олово, цинк, свинец, бронза, серебро, золото, магний и другие виды.

Сплавами металлов можно назвать сложные вещества, извлекаемые путем смешивания одного металла с другим, либо металла с неметаллическими элементами.

Основные свойства металлов и их понятия

Наиболее значимые для человека свойства металлов:

Прочность – свойство металла и его сплавов не разрушаться и воспринимать воздействия внешних сил.

Твердость – свойство металла не поддаваться внедрению в него постороннего более твердого тела.

Ударная вязкость – сопротивление металла при ударе к разрушению, дроблению и расколу.

Ковкость – возможность подвергаться обработке и изменению формы при ударных нагрузках большой площади либо обработки давлением.

Жидкотекучесть – это свойство металла в жидком расплавленном виде заполнять форму по всем её частям и давать плотные отливки с точной формой матрицы.

Свариваемость – это свойство металла технологическое, означающее его способность при сварке образовывать крепкое сварное соединение, надежное в эксплуатации.

Податливость – это свойство металла получать правильные формы, размеры и шероховатость поверхности при обработке шлифующими и режущими инструментами.

Классификация и деление металлов в зависимости от температуры плавления

Легкосплавные – это металлы, температура плавления которых до 1539С. К таким металлам относят: ртуть 38,9 С°, галлий 29,78 С°, цезий 28,5 С° и т.д.

Тугоплавкие – это металлы, температура плавления которых более 1539С. К таким металлам относят: хром 1890С, молибден 2620С, и т.д.

Незаменимая часть истории. Благородные металлы.

На протяжении многих веков считалось, что металлы делятся на семь видов: золото, серебро, ртуть, медь, железо, олово, свинец. Серебро с золотом, не меняющиеся от воздействия высоких температур воздуха и влаги, были названы совершенными, благородными металлами. Металл, который от воздействия воздуха и воды теряет свои свойства, металлический блеск, покрываясь налетом, и при прокалке превращается в окалину, был обречен называться неблагородным и несовершенным.

Данное деление металлов применяется и по сей день, но с условием, что в процессе времени к золоту и серебру прибавились платина и четыре её сопутствующих вида: родий, палладий, осмий, иридий. Благородные металлы имеют очень маленькую долю от массы металлов всех видов. Обычно в природе они встречаются человеку в самородном виде. Небольшим исключением является серебро которое встречается как в виде самородков так и в виде соединений.

Очень интересен состав самородной платины. Так как платина содержит в себе около 20% железа и других металлов: родий, палладий, осмий, иридий, медь, никель, рутений. По подобию золота самородная платина разделяется на рассыпные и коренные месторождения. Коренное место рождение есть и в России и находится на Урале. Оно представляется монолитом Дунита это изверженная горная порода, состоящая из Fe и Mg с примесью железняка. В этом монолите и содержаться включения самородной платины в зерновом виде. Под воздействием внешних природных факторов монолитные породы превращаются в песок. Вода высвобождает зерновые включения платины и разносит её по долинам, оврагам, дну ручьев и рек. Именно таким образом происходит образования рассыпчатых месторождений платины. Добыча благородных металлов в промышленном масштабе происходит с помощью добычи полиметаллических руд, имеющих в составе малые количества серебра, золота, платины, палладия.

История благородных металлов является самой великой и интересной из исторических глав материальной культуры. Ведь именно с применения благородных металлов и имел свое зарождение и начало быт человечества. Много веков золото служило валютой для обмена.  А из меди и бронзы делали первые орудия труда. Мало что изменилось и по сей день, сегодня из золота и серебра, как и тысячи лет назад, делают украшения. Золото является самой надежной фундаментальной валютой, которой поддерживают свой статус и страхуют себя все мировые государства.

Металл, видение астрологов и алхимиков

Металл — как символ космической энергии. Древние астрологи считали, что количество видов металлов не превышало числа планет и равнялось семи. Металлы в астрологическом понятии назывались «спрятанные в теле земли планеты». А уже в свою очередь, эти семь планетарных металлов образуют сплавы других. Они считали, что эти семь видов металлов характеризуют каждую из планет и группируются по восходящей прогрессии к Солнцу.

Расплавленный металл также является алхимическим символом. К примеру, ртуть – жидкий металл как состояние огня и воды.

Со слов древних астрологов и алхимиков, соответствие металлов по отношению к планетам исчисляется с высших к низшим: золото – Солнце, серебро – Луна, ртуть – Меркурий, Медь – Венера, железо – Марс, олово – Юпитер, свинец – Сатурн. При этом древние считали и ассоциировали производство металла с адским огнем, а с другой стороны процесс его выплавки это очищение огнем.

Культурное значение металла

Металл – это слово, как и непосредственно сам материал сыграли очень большую роль и дали очень большой потенциал развитию и образованию мировой культуры и её видов.

За всю историю мировой культуры было написано множество литературных произведений, сыграно огромное количество спектаклей, снято множество кинофильмов, упомянуто в различных религиозных писаниях, культурных направлениях. Основу всему этому составу, точкой отрыва послужил именно металл.

Существует даже музыкальное направление, именованное как «металл». Представители этого направления назвали его таким из-за мелодичности звучания инструментов в своих произведениях. Присущим этим произведениям жесткость и тяжесть, ритмичность игры на инструментах схожа с работой кузнецов. Металлисты даже создали свой стиль одежды. В его состав входят жесткие формы. Одежда выполнена из грубой кожи и в основном черного цвета. Декорирование одежды делается при помощи блестящих хромированных металлических вставок, кнопок, колец, цепей, цвет и блеск которых не оставляет равнодушным ни одного человека и символизирует собой металл.

Основные ассоциации со словом металл

У большинства людей слово металл ассоциируется со словом железо. Что же такое железо?

Железо – это металл, ковкий, серебристо-белого цвета, имеет высокую химическую реакционную способность: оно быстро коррозирует при воздействии высоких температур или при повышенной влажности воздуха. Железом обычно именуют его сплавы с содержанием примесей не более 0,8%, которые дают ему возможность сохранять мягкость и пластичность. В промышленности сплавы железа содержат в себе углерод: в стали до 2,14% в чугуне до 6,67% углерода. Специфические свойства железа делают его самым важным для быта человека. В природе железо очень редко встречается в чистом виде. Распространенность железа в земной коре занимает четвертое место среди металлов. Так же считается, что земное ядро в основном состоит из железа. На производство железа направленно 95% производственного комплекса земли. Такая доля характеризуется широтой применения железа в быту человека.

Метал полезен для здоровья, или Путь сатанинского грохота к мейнстриму | Культура и стиль жизни в Германии и Европе | DW

Если бы не коронавирус, для фанатов хеви-метал в Германии сейчас стояла бы горячая пора: Hard Rock Festival — в конце мая, всемирно известный Wacken Open Air — в июле и Summer Breeze — в августе. Обычно все они проходят с аншлагом — давно привлекают самую широкую аудиторию, включая хипстеров, банковских служащих и даже поклонников классики, особенно, если выступают такие известные группы как Rammstein. Тяжелый метал теперь даже считается чуть ли не консервативным направлением в музыке, но так было не всегда.

Субкультура для всех

В 70-е и 80-е годы прошлого века все выглядело совсем иначе: немецкие металлисты первых поколений наводили ужас на обывателей. Со своими длинными волосами, черным кожаным прикидом, цепями и шипованными браслетами они пугали бюргеров не хуже, чем привокзальные панки.

Вплоть до 90-х годов консервативные немецкие СМИ и истеблишмент не скрывали своей антипатии к этому музыкальному жанру и его представителям. Метал обвиняли в прославлении насилия и наркотиков, называли сатанинским грохотом. Металлисты, впрочем, особо не расстраивались по поводу навязанного им имиджа «плохишей».

Джеймс Хэтфилд — вокалист и ритм-гитарист группы Metallica (2012 год)

Как и весь рок, метал своими корнями уходит в блюз, но его истинные отцы — тяжелый и психоделический рок 70-х. Уже Led Zeppelin, Deep Purple и Black Sabbath играли скоростные и агрессивные риффы. Из этого звучания и вышел под конец десятилетия хеви-метал. Поклонниками новой, еще более громкой и жесткой музыки были дети рабочего класса. Потом к великому ужасу своих консервативных родителей метал открыли для себя и дети из «хороших семей».

Карстен Шумахер

«Этой субкультуре присуща высокая толерантность. Она открыта для всех, принимает всех», — говорит Карстен Шумахер (Carsten Schumacher), музыкальный журналист с 25-летним стажем и фанат металла с 80-х годов. «Ты можешь быть чернорабочим или профессорским сынком, это не имеет значения. Важно, что ты разделяешь общую страсть, отграничиваешься так как надо от мейнстрима и понимаешь то, что другим кажется нелепым».

Дифференциация и коммерциализация

Метал стал прибежищем для людей, которые не любят мейнстрим и ощущают себя не в своей тарелке в нормированном обычном обществе. В металлической среде комфортно чувствовали себя как люди без особых пристрастий и фетишей, так и поклонники стоунер-рока, фанаты фэнтезийных ролевых игр, вундеркинды и вылетевшие из школы двоечники.

Соответственно, музыка становилась все более разнообразной, и в 80-х годах появились многочисленные поджанры: пауэр-метал, спид-метал, треш-метал, фолк-метал и еще многие и многие другие.

На развитие тяжелой музыки значительное влияние оказала британская группа Motörhead, хотя сами музыканты отдают предпочтение панк-року. Фотография середины 1980-х годов

Вскоре металлические группы перестали ограничиваться ударниками, гитарой и басом. Средневековая лира, бразильские барабаны, джазовые соло… Метал не боялся музыкальных экспериментов. В какой-то момент у металлистов появились даже изначально ненавистные синтезаторы.

Искусствовед и журналист Йорг Шеллер (Jörg Scheller) ярко и подробно описывает в своей книге «Metalmorphosen. Die unwahrscheinlichen Wandlungen des Heavy Metal» («Метаморфозы. Невероятные перемены тяжелого метала»), опубликованной в мае 2020 года, как андеграундная бунтарская субкультура стала массовым феноменом. В ходе своих исследований он был удивлен «фактом, что хеви-метал теперь используется компаниями для рекламы» и что его теперь воспринимают как «забавный маскарад и процветающий бизнес», — подчеркнул Йорг Шеллер в беседе с DW.

Йорг Шеллер

Становится любая субкультура и неформальное молодежное движение постепенно частью мейнстрима? По словам Шеллера, все относительно. «Возможно такое развитие в либеральной среде. В фундаментальных теократиях, разумеется, вряд ли. В Иране, например, метал по-прежнему в андеграунде. В обществе как наше нет ничего такого, что нельзя было бы сделать нормой», — полагает немецкий эксперт.

Даже больше, чем у панка или хип-хопа, у метала сейчас — репутация товара самого высокого качества, солидного и надежного. А музыканты и поклонники этого жанра считаются весьма уравновешенными современниками. Чем тяжелее музыка, тем спокойнее среда? Карстен Шумахер объясняет это так: «Регулярные выбросы внутренней агрессии в креативном контексте — это своего рода психогигиена. Не в последнюю очередь из-за этого на металлических фестивалях практически не бывает драк».

Пространство для дискомфорта

Метал — когда-то мрачное сердце тяжелого рока, теперь легко усваиваемый жанр для масс? Искусствовед Йорг Шеллер убежден: «Суть метала, его ядро, это свобода». Даже сегодня. «Музыка не меняет мир, как цунами, даже если она грохочет как метал. Музыка действует медленно, но верно, постепенно меняет сердца и ум». Сегодня металлическая среда открывает женщинам новые возможности для самовыражения, как когда-то Элвис Пресли формировал новый мужской образ в обществе.

Жители дома престарелых из голштинского города Хайде по пути на крупнейший в мире фестиваль тяжелой музыки Wacken Open Air в 2019 году

Музыковед Карстен Шумахер также наблюдает такой эффект от метала: «Я постоянно ищу новые группы, которые появляются повсюду. Метал представлен во всем мире, и когда я слушаю группы из Танзании, Ирана или Индонезии и слышу, как они освобождаются с помощью этой музыки, я чувствую связь с этими людьми».

Метал — в отличие от большинства других музыкальных жанров — может быть одновременно пафосным и ироничным, серьезным и игривым, виртуозным и простым. Но главное его отличие в том, что метал во многих своих разновидностях оставляет пространство для дискомфорта.

«Метал не отвергает зло, жестокость и ужасы нашего бытия, а пропускает все это через себя и превращает в звук, текст и образ — самая сложная форма мимесиса (то есть подражания искусства действительности — Ред.) для особо тяжелых и глубоко спрятанных в подсознание проблем, если процитировать тайного металлиста Теодора Адорно», — заключает Йорг Шеллер.

Все ясно? При первой же возможности идем слэмиться в мошпит!

Смотрите также: 
Самые успешные музыкальные альбомы, выпущенные в Германии

  • Поп-экспорт из Германии

    10. Boney M. — Nightflight to Venus

    Альбом Boney M. с композициями «Rasputin» и «Rivers of Babylon» стал самым успешным проектом западногерманского продюсера Фрэнка Фариана. К моменту выпуска диска в 1978 году Boney M. имела устоявшийся состав из четырех членов группы с Карибских островов. Пели только двое: Лиз Митчелл и Марсия Барретт. Мужскую партию исполнил сам Фариан. Boney M. одной из первых групп мирового уровня посетила СССР.

  • Поп-экспорт из Германии

    9. Milky Chance — Sadnecessary

    Еще будучи школьниками, вокалист и музыкант Клеменс Ребайн (Clemens Rehbein) и диджей Филипп Дауш (Philipp Dausch) из Касселя в 2012 году выложили свои песни в YouTube. Трек «Stolen Dance» привлек к себе наибольшее внимание. Год спустя они опубликовали дебютный альбом Sadnecessarу, который и сделал всемирно знаменитым этот немецкий поп-фолк-рок-дуэт.

  • Поп-экспорт из Германии

    8. Lou Bega — A Little Bit of Mambo

    Поп-музыкальный 1999 год прошел в ритме мамбо: повинен в этом Лу Бега. Музыкант угандийско-итальянского происхождения из Мюнхена добавил к инструментальной композиции кубинца Переса Прадо, сочиненной в 1949 году, свой собственный текст и выпустил «Mambo No. 5» в качестве сингла. На волне успеха римейка дебютный альбом «A Little Bit of Mambo» взлетел на вершину мировых хит-парадов в дюжине стран.

  • Поп-экспорт из Германии

    7. Snap! — World Power

    Группа Snap! была основана в 1989 году во Франкфурте-на-Майне продюсерами техно-музыки Михаэлем Мюнцингом (Michael Münzing) и Лукой Анцилотти (Luca Anzilotti). Вокал на первом альбоме «World Power» принадлежит американскому рэперу Turbo B. и американской певице Пенни Форд. Композиция «The Power», гибрид хип-хопа и хауса, стала одним из крупнейших хитов 1990 года.

  • Поп-экспорт из Германии

    6. Donna Summer — I Remember Yesterday

    «Королева диско» приехала в Германию из США в 1968 год. В Мюнхене же началось ее сотрудничество с продюсером и пионером электронной музыки Джорджо Мородером. Мородер сочинял для певицы аккомпанемент на синтезаторах, что в ту пору было новшеством. Альбомы и синглы Донны Саммер изменили звучание популярной танцевальной музыки и много раз покоряли вершины международных хит-парадов.

  • Поп-экспорт из Германии

    5. Crazy Frog — Crazy Hits

    Анимационный персонаж Crazy Frog был создан в Швеции, но глобальную популярность приобрел благодаря продюсерам из Германии. В 2005 году данс-проект Bass Bumpers выпустил ремикс инструментальной композиции «Axel F.», которая была темой фильма 1984 года «Полицейский из Беверли-Хиллз», с безумным лягушонком в видеоклипе. В Великобритании этот ремикс потеснил в чартах с первого места даже Coldplay.

  • Поп-экспорт из Германии

    4. Rammstein — Liebe ist für alle da

    Шестой альбом «Любовь для всех» (2009) стал самым успешным и скандальным в карьере мастеров эпатажа из Берлина. Видеоклип на песню «Pussy» и трек «Ich tu Dir weh» спровоцировали временные ограничения на распространение диска. Тем не менее, только в Германии было продано свыше 400 тысяч копий альбома. Кроме того, альбом лидировал в чартах в Германии и Финляндии, а в США поднялся на 13 строчку.

  • Поп-экспорт из Германии

    3. Scorpions — Savage Amusement

    После долгого перерыва хард-рокеры из Ганновера выпустили в 1988 году свой десятый студийный альбом, которому суждено было стать самым успешным в их карьере. 5 миллионов проданных копий, места в первой десятке рейтингов в Швеции и США, 18-я строчка в Великобритании. Диск стал результатом экспериментов с новыми в то время музыкальными стилями и содержал электронный саунд наряду с гитарными рифами.

  • Поп-экспорт из Германии

    2. Kraftwerk — Autobahn

    Старейшая автострада Германии A 555 между Кельном и Бонном вдохновила пионеров электронной музыки на название для своего четвертого альбома. Впервые музыканты из Дюссельдорфа добавили к своим композициям вокал — на немецком языке. Альбом (1974) стал переломным моментом не только для группы, которая завершила эксперименты с краут-роком, но и для музыки в целом, показав возможности синтезаторов.

  • Поп-экспорт из Германии

    1. Enigma — MCMXC a.D.

    Самый успешный немецкий альбом выпустил продюсер и композитор румынского происхождения Мишель Крету — создатель синти-поп-проекта Enigma. В его дебютном альбоме звучат григорианские хоралы, чарующий женский голос, гипнотическая ритмичная музыка. Альбом взлетел на вершины чартов — с 1990 года продано более 30 миллионов копий. Всего в топ-десятку пробивались четыре альбома Enigma.

    Автор: Микко Штюбнер-Ланкуттис, Элла Володина


Дорогой металл. Почему палладий обогнал в цене золото и платину

https://ria.ru/20191109/1560717679.html

Дорогой металл. Почему палладий обогнал в цене золото и платину

Дорогой металл. Почему палладий обогнал в цене золото и платину — РИА Новости, 20.01.2020

Дорогой металл. Почему палладий обогнал в цене золото и платину

Цена на палладий за два года выросла почти в три раза, и теперь этот благородный металл дороже золота и платины. Аналитики уверены: скоро котировки пробьют… РИА Новости, 20.01.2020

2019-11-09T08:00

2019-11-09T08:00

2020-01-20T12:22

экономика

glencore international

volkswagen group

палладий

платина

норильский никель

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/154356/02/1543560274_0:203:2923:1847_1920x0_80_0_0_ac9999649cc019378f0339f331254b03.jpg

МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Наталья Дембинская. Цена на палладий за два года выросла почти в три раза, и теперь этот благородный металл дороже золота и платины. Аналитики уверены: скоро котировки пробьют отметку в две тысячи долларов. Почему палладий взорвал рынок — в материале РИА Новости.Платина вместо палладияБольше всего палладий нужен в автомобильной промышленности. Как и платина, этот металл применяется в каталитических нейтрализаторах (катализаторах), которые превращают вредные для человека углеводороды, окиси азота и другие химические соединения, содержащиеся в выхлопных газах, в сравнительно безвредные оксид углерода и водяной пар. Фактически палладий и платина действуют как губка, впитывая углеводороды. Палладий способен поглотить выхлопы, в 900 раз превышающие его собственный вес.Платину используют в катализаторах автомобилей с дизелем, палладий — в бензиновых. Основной спрос в Европе с 1990-х был именно на дизельные — как на более экологичные.Соответственно, платиновые автокатализаторы были более востребованы, чем палладиевые, что отражалось на рыночной цене металлов: платина стоила около тысячи долларов за унцию, палладий — порядка двухсот.Дешевизне палладия способствовали и распродажи российских запасов. Крупнейший производитель палладия в мире, Россия накапливала этот металл несколько десятилетий, а в конце 1990-х выбросила на рынок. Избыток предложения обрушил цены.В 2012 году добыча никеля в Норильске сократилась на три процента. Уже тогда аналитики предупредили: это вызовет глобальный дефицит палладия на фоне растущего спроса.Так и вышло. В 2015-м в Европе разразился «дизельгейт». Выяснилось, что немецкий концерн Volkswagen оснащал дизельные автомобили специальной системой, которая при проверке занижала показатели содержания вредных веществ в выхлопных газах в десятки раз. Программы господдержки «дизелей» быстро свернули, и потребители начали переходить на бензин. В 2018-м в Германии впервые с 1999 года бензиновых автомобилей продали больше, чем дизельных.На европейском авторынке сегмент дизельных автомобилей сократился с 55% до 45%, а бензиновых увеличился с 42% до 49%. Соответственно, спрос автопрома на платину пошел вниз, на палладий — вверх.Предложение же явно не успевало за спросом. В результате с 2010 года цена на палладий увеличилась в четыре раза, и в 2018-м этот металл на мировом рынке превысил по стоимости золото.Еще дорожеПо данным Johnson Matthey, одного из крупнейших мировых дистрибьюторов металлов платиновой группы, в 2018-м Россия подняла поставки палладия на 18%, до 88,33 тонны. «Поставки увеличились за счет продажи запасов производителей, но фундаментальный дефицит усиливался, поскольку спрос на автокатализаторы достиг рекордного уровня», — отмечают аналитики Johnson Matthey.»Рынок испытывал дефицит палладия последние семь лет. В 2020 и 2021 году ситуация не изменится. Металл может подорожать до двух тысяч долларов за унцию и пойти дальше. Причина — ужесточение экологических норм в Европе и Китае, а также дефицит предложения. Автопроизводители стремятся нарастить закупки металла, чтобы соответствовать строгим ограничениям выбросов», — указывают товарные аналитики банковской группы.В то же время «Норникель» постепенно наращивает производство. С января по сентябрь поставки палладия увеличились на семь процентов. При этом в компании ожидают годовой дефицит металла на мировом рынке на уровне 600 тысяч унций.»Палладий сейчас — крупнейший источник дохода для «Норникеля», опережающий никель и медь», — подчеркивает Роджер Джонс, управляющий фонда London & Capital. Некоторые наблюдатели полагают, что ценовое ралли продлится недолго. Котировки пойдут вниз, как только автопроизводители переключатся на более дешевую платину.»Не может быть максимальной цены для палладия как таковой до тех пор, пока мы не достигнем уровня, на котором более целесообразно использовать другой металл, такой как платина, или пока замедление мировой экономики не приведет к снижению спроса на новые автомобили», — считает Оле Хансен, глава отдела стратегий на товарно-сырьевом рынке Saxo Bank. Впрочем, замена палладия на платину — сложный и затратный технологический процесс, требующий не менее полутора лет.По мнению аналитика товарных рынков «Открытие Брокер» Оксаны Лукичевой, дефициту палладия будет способствовать целый ряд факторов: снижение производства платиноидов в России, продолжающиеся проблемы у производителей в ЮАР, неопределенная ситуация с палладиевым фондом «Норникеля», который создавался для покрытия дефицита металла на рынке. Даже запуск нового рудника в США в этом году не изменит ситуацию, поскольку только скомпенсирует снижение производства компаний Vale и Glencore в Канаде.

https://ria.ru/20190731/1556986006.html

https://ria.ru/20190415/1552702832.html

https://ria.ru/20190918/1558791064.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/154356/02/1543560274_97:0:2828:2048_1920x0_80_0_0_92afe13008982efd4ccc157af3d79ed6.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

экономика, glencore international , volkswagen group, палладий, платина, норильский никель

МОСКВА, 9 ноя — РИА Новости, Наталья Дембинская. Цена на палладий за два года выросла почти в три раза, и теперь этот благородный металл дороже золота и платины. Аналитики уверены: скоро котировки пробьют отметку в две тысячи долларов. Почему палладий взорвал рынок — в материале РИА Новости.

Платина вместо палладия

Больше всего палладий нужен в автомобильной промышленности. Как и платина, этот металл применяется в каталитических нейтрализаторах (катализаторах), которые превращают вредные для человека углеводороды, окиси азота и другие химические соединения, содержащиеся в выхлопных газах, в сравнительно безвредные оксид углерода и водяной пар. Фактически палладий и платина действуют как губка, впитывая углеводороды. Палладий способен поглотить выхлопы, в 900 раз превышающие его собственный вес.

Платину используют в катализаторах автомобилей с дизелем, палладий — в бензиновых. Основной спрос в Европе с 1990-х был именно на дизельные — как на более экологичные.

Соответственно, платиновые автокатализаторы были более востребованы, чем палладиевые, что отражалось на рыночной цене металлов: платина стоила около тысячи долларов за унцию, палладий — порядка двухсот.

31 июля 2019, 08:00

Слитки для народа: россиянам предложат золото вместо долларов

Дешевизне палладия способствовали и распродажи российских запасов. Крупнейший производитель палладия в мире, Россия накапливала этот металл несколько десятилетий, а в конце 1990-х выбросила на рынок. Избыток предложения обрушил цены.

На Россию и Южную Африку приходится до 80 процентов палладия в мире. Причем палладий — побочный продукт при добыче никеля в России и платины в Южной Африке. Так что объемы его поставок напрямую зависят от других полезных ископаемых и соответствующих инвестиций.

В 2012 году добыча никеля в Норильске сократилась на три процента. Уже тогда аналитики предупредили: это вызовет глобальный дефицит палладия на фоне растущего спроса.

Так и вышло. В 2015-м в Европе разразился «дизельгейт». Выяснилось, что немецкий концерн Volkswagen оснащал дизельные автомобили специальной системой, которая при проверке занижала показатели содержания вредных веществ в выхлопных газах в десятки раз. Программы господдержки «дизелей» быстро свернули, и потребители начали переходить на бензин. В 2018-м в Германии впервые с 1999 года бензиновых автомобилей продали больше, чем дизельных.

15 апреля 2019, 14:58

В Германии экс-главе Volkswagen предъявили обвинения из-за «дизельгейта»

На европейском авторынке сегмент дизельных автомобилей сократился с 55% до 45%, а бензиновых увеличился с 42% до 49%. Соответственно, спрос автопрома на платину пошел вниз, на палладий — вверх.

Предложение же явно не успевало за спросом. В результате с 2010 года цена на палладий увеличилась в четыре раза, и в 2018-м этот металл на мировом рынке превысил по стоимости золото.

Еще дороже

По данным Johnson Matthey, одного из крупнейших мировых дистрибьюторов металлов платиновой группы, в 2018-м Россия подняла поставки палладия на 18%, до 88,33 тонны. «Поставки увеличились за счет продажи запасов производителей, но фундаментальный дефицит усиливался, поскольку спрос на автокатализаторы достиг рекордного уровня», — отмечают аналитики Johnson Matthey.

Сейчас палладий торгуется по 1760 долларов за унцию (золото — по 1490). Как прогнозируют в Standard Chartered Precious Metals, в следующем году недостаточное предложение и растущий спрос продолжат толкать цены вверх.

«Рынок испытывал дефицит палладия последние семь лет. В 2020 и 2021 году ситуация не изменится. Металл может подорожать до двух тысяч долларов за унцию и пойти дальше. Причина — ужесточение экологических норм в Европе и Китае, а также дефицит предложения. Автопроизводители стремятся нарастить закупки металла, чтобы соответствовать строгим ограничениям выбросов», — указывают товарные аналитики банковской группы.

18 сентября 2019, 03:09

Колыма бьет рекорды по добыче золота, уже получено 30 тонн драгметалла

В то же время «Норникель» постепенно наращивает производство. С января по сентябрь поставки палладия увеличились на семь процентов. При этом в компании ожидают годовой дефицит металла на мировом рынке на уровне 600 тысяч унций.

«В отличие от южноафриканских рудников, «Норникель» производит в четыре раза больше палладия, чем платины. Кроме того, затраты на добычу ниже, что позволяет выигрывать от роста цен на металл и укреплять лидерство на рынке», — уточняет Reuters.

«Палладий сейчас — крупнейший источник дохода для «Норникеля», опережающий никель и медь», — подчеркивает Роджер Джонс, управляющий фонда London & Capital.

Некоторые наблюдатели полагают, что ценовое ралли продлится недолго. Котировки пойдут вниз, как только автопроизводители переключатся на более дешевую платину.

«Не может быть максимальной цены для палладия как таковой до тех пор, пока мы не достигнем уровня, на котором более целесообразно использовать другой металл, такой как платина, или пока замедление мировой экономики не приведет к снижению спроса на новые автомобили», — считает Оле Хансен, глава отдела стратегий на товарно-сырьевом рынке Saxo Bank. Впрочем, замена палладия на платину — сложный и затратный технологический процесс, требующий не менее полутора лет.

По мнению аналитика товарных рынков «Открытие Брокер» Оксаны Лукичевой, дефициту палладия будет способствовать целый ряд факторов: снижение производства платиноидов в России, продолжающиеся проблемы у производителей в ЮАР, неопределенная ситуация с палладиевым фондом «Норникеля», который создавался для покрытия дефицита металла на рынке. Даже запуск нового рудника в США в этом году не изменит ситуацию, поскольку только скомпенсирует снижение производства компаний Vale и Glencore в Канаде.

Как хэви-метал помогает нам оставаться в здравом уме

Чтобы увидеть мир без хэви-метала, неметаллический мир, просто поверните череп на несколько градусов вправо или влево. Возможно, вы находитесь в Starbucks, где настало время для вашего Iced Caramel Macchiato. Ни один безымянный зверь не нападет на вас, пока вы пробираетесь к стойке. Вокруг витрины товаров вы не околдовываетесь депрессией и не тащите в ад в объятиях демона. Вы размещаете заказ, совершенно не в силах кричать от душевной агонии.Нигде нет хэви-метала.

Или есть? Ибо, пока вы ждете с бокалом напитка в баре с приправой, в обычном бормочущем прессе сборщиков сахара и молочников, вы чувствуете сильнейшее волнение. Фактически, вы чувствуете себя на мгновение смертоносным. Кто такие эти люди? Почему они так берут long ? Если бы только вы могли поразить их всех…

«Кажется, мы движемся по тонкой корке», — предупреждал сэр Джеймс Джордж Фрейзер в книге The Golden Bough ,

, которая в любой момент может быть взорвана дремлющими внизу подземными силами .Время от времени глухой шепот под землей или внезапная струя пламени в воздухе рассказывают о том, что происходит у нас под ногами.

Хотя это и написано в 1922 году, это чистый и простой металлический язык. Достопочтенный мифограф предвещал не только бассо-землетрясения и пировзрывы, которые долгое время были основой крупных металлических шоу, но и сам металлический образ мышления. С момента своего изобретения (к которому мы скоро вернемся) хэви-метал был популярной музыкой, наиболее страстно посвященной подземным резервуарам магмы Фрейзера и наиболее грандиозно выражающим их неизбежное извержение.Торговля металла с низшим миром была экстравагантной, нелепой и покрытой славой. Спящий, иссохший от своих снов или очищенный от кошмаров, быстро теряет сознание: без фантазии нет реальности. Можно утверждать — действительно, я буду утверждать, что будет прямо сейчас, — что хэви-метал сохранил нас в здравом уме.

Прошло 40 лет с момента выпуска Black Sabbath Master of Reality и 25 лет с момента выпуска Metallica Master of Puppets , первый представивший нам видение исконного металла, а второй радикально усовершенствовал это видение.И сегодня мы находимся в некотором роде металлического спада. Его вокруг много; сотни тысяч детей покупают альбомы Disturbed или Avenged Sevenfold; давние жертвы, такие как ваш корреспондент, наслаждаются Мастодонтом, Кайфом в огне и тлеющим Зороастром; У экстремиста есть свои нишевые металлы — его дэт-металл, и его блэк-метал, и его дрон-метал, и его вокал, который звучит так, как будто человека рвет в соборе. И старые седые боги (Slayer, Metallica) все еще отбрасывают странные удары молнии.Но профиль металла невелик: мега-туры, кажется, незримо проходят из города в город, и не возникает никаких новых подставных лиц, на которых простые люди могут кричать и бросать репу. Металл даже не попал в топ-50 самых продаваемых альбомов 2010 года по версии Billboard. Возникает вопрос: прошли ли мы пик металла?

Думаю, маловероятно. Металл обновляется, как мы увидим. Тем не менее, этот момент предлагает нам немного поразмышлять над всем этим хэви-металлом — как бы вернуться к основным принципам.

Black Sabbath создали хэви-метал. Можно сказать, что с удовлетворительной бочкой бочка уверенно. Сливки были густыми; Хендрикс и Led Zeppelin были еще тяжелее; в Японии группа Flower Travellin ’была шокирующе тяжелой; но Black Sabbath из Бирмингема, Англия, был тяжелым металлом . Здесь нет ни радости, ни капельки психоделической прихоти. С первой ноты эта группа казалась древней, угнетенной, словно качалась вперед под сверхъестественным бременем. Используя атмосферные эффекты из фильмов ужасов — тритон, создающий напряжение, или плоскую пятую часть — и злобное величие своих риффов, гитарист Тони Айомми перенаправил духовную тягу блюза в неизведанный мир обломов и черных дыр.Басист Гизер Батлер, мистический вегетарианец, написал тексты песен. Выросший католик, Батлер в юности питал мысли о священстве, и, несмотря на все оккультные атрибуты группы, его взгляд на вещи был в основном ортодоксальным, хотя и немного средневековым: Бог здесь, сатана вон там, человек бьет и кусает его ногти посередине. «Повелитель этого мира» из «Мастер реальности » 1971 года прояснил все:

Ваш мир был создан для вас кем-то выше
Но вы выбрали злые пути вместо любви
Ты сделал меня хозяином мира, где ты существуешь
Душа, которую я забрал у тебя, даже не была упущена

Эти панорамы мрачным, монастически удаленным голосом транслировал певец Оззи Осборн — до сольной карьеры, до реалити-шоу.Оззи был грабителем-неудачником, с мясистыми татуированными пальцами и глазами встревоженного ребенка, который однажды — сам не зная почему — нарисовал легенду IRON VOID на придорожной стене. Вокально он отфильтровал босхианскую чувствительность Батлера через его собственную депрессию конца 20-го века перед группой, почти перегруженной музыкальной мощью: ранние живые кадры показывают, как музыканты «подпрыгивают», по великолепной фразе историка металла Яна Кристи, например «Марионетки в руках божьих». Сам звук драматизировал насильственное, экзистенциальное дно, гитарные партии Айомми вздымались и ныряли сквозь ужасно отсроченные удары барабанщика Билла Уорда, перкуссия так далеко отставала от ритма, что их воздействие было внутренним, почти железистым, как струя адреналина после прослушивания. плохие новости.Тысячи пытались это сделать, но звучание Sabbath оказалось необычайно устойчивым к подражанию: одна группа могла достичь огромных мучений гитарного тона Айомми, другая — странного, хаотичного колебания ритм-секции. Но никому другому не удавалось сделать и то, и другое одновременно.

Инстинктивно укоренившись в Темных Веках, прищурившись от прогресса, металл, тем не менее, шагал вперед рука об руку с технологиями: дисторшн, усиление, сустейн; стеки динамиков поднимаются все выше и выше. Один удачно взятый аккорд — и концертмейстер крутился в вибрационной бездне.Judas Priest (также основанная в Бирмингеме) сделала впечатляющий фетиш этой новой силы в таких гимнах, как «Металлические боги» 1980-х годов: «Маршируют по улицам / Волочат железные ноги / Лазерное сияние сердец / Раздирают людей на части !» Фронтмен с шипами и кожей Роб Хэлфорд был потрясающей дивой, выходя на сцену на Harley-Davidson и безудержно проносясь сквозь октавы.

Металл породил множество вариантов в 70-х и начале 80-х годов, тяжелее или легче в зависимости от их расстояния от оригинального Weltanschauung Sabbath — слово, которое я использую только потому, что оно звучит как пауэр-аккорд тяжелого металла.Это был глупый гедонистический металл Kiss; великолепный металлизированный буги-вуги AC / DC; и масштабное, сверхметаллическое изобилие Эдди Ван Халена. Пришел панк-рок, коротко стриженный и антифантастический: петь о волшебниках уже не было круто. Тем не менее, металл настаивал на своих диаблериях и королях-воинах, даже несмотря на то, что его новые знаменосцы (Diamond Head, Iron Maiden) использовали ускорение панка. Панк-рокеры, отвечая на комплимент, начали ущипнуть металлические риффы.

Против натиска тупой современности и сужающихся гитарных соло, сокровищница металла была сохранена, передана, как монахи старой Ирландии сохраняли и передавали рукописи язычников.1986 год был золотым дном. Послушайте «Orgasmatron» Motörhead на одноименном альбоме, и вы увидите, что эта песня представляет собой среднетяжелое бормотание с немелодичным вокалом и ужасным звуком малого барабана — отнюдь не звездный час группы. Но когда в том же году Motörhead вошел в студию BBC, чтобы записать сеанс для радио, вокалист Ян «Лемми» Килмистер — один из величайших выживших металлистов — сделал прекрасный художественный выбор: он продекламировал слов без сопровождения. Так можно услышать «Orgasmatron» — стихотворение, произнесенное выжженным чисто английским голосом (с легким стаффордширским акцентом), которое, кажется, исходит из глубочайшей трещины Дж.Воображение Р. Р. Толкина.

Я тот, Оргазматрон, протянутая цепкая рука
Мой образ агонии, мои слуги насилуют землю …
Я искажаю правду, я правлю миром, моя корона называется обманом
Я император лжи, ты пресмыкаешься у моих ног

Оргазматрон — это религия, политика, война: темный и многоликый властитель истории, а человек — его жалкая игрушка. Что может быть тяжелее этого металла?

Ответ: Металлика. Восемь с половиной минут заглавный трек Master of Puppets , также выпущенный в 1986 году, представляет собой бьющуюся симфоническую пьесу спид-метала, расточительную по своим аранжировкам, но исполненную в холодной ярости строгости, без ничего особенного. Органический рок-ритм Sabbath.Властелин этого мира, Оргазматрон, Властелин Марионеток нашел новую матрицу, с помощью которой можно достигать своих целей, новый механизм отчаяния: зависимость.

Мастер марионеток
Я дергаю тебя за ниточки
Скручиваю твой разум и разбиваю твои мечты
Ослепленный мной
Ты ничего не видишь
Просто назови меня по имени, потому что я услышу, как ты кричишь

Певец Metallica / гитарист Джеймс Хэтфилд — после Гизера Батлера, второго великого поэта хэви-метала — продолжал делать более сложные метафизические заявления: удивительное «Sad But True» из альбома Metallica 1991 года — это Шопенгауэр в тональности ми минор.Но с «Master of Puppets» он попал в металлическую жилу. Покорители и струнщики, начальства и державы: перед лицом всего этого хеви-метал — это космическая музыка протеста.

Так подробно останавливаясь на лирике и упоминая Шопенгауэра, я, конечно, рискую капитальным пороком писателя на металле: я рискую быть интеллектуалом. Ничто так не вызывает у металлистов отвращения, как интеллектуализация. Это не означает, что он сам не проявляет тщеславия в этом отношении. Металлист, вопреки стереотипу, витиевато претенциозен.Он назовет свою группу Sanctum of Carnality, или Thy Maleficence; он погрузится в стигийскую прозу Г. П. Лавкрафта, возможно, самого безумного перезаписчика со времен Вебстера; он покопается в своем тезаурусе, чтобы найти причудливое слово для «расчленения»; он составит собственных слов с тяжелым звучанием, таких как thraft (High on Fire) и cleansation (Chimaira). Но все это лучше всего можно понять как своего рода вуду, силовое поле из металла, с помощью которого можно отогнать пустяков и нетрагедов, одновременно замыкая накоротко аппарат хорошего вкуса, правильно идентифицированный прото-металлистом. ГРАММ.К. Честертон как «последнее и самое гнусное из человеческих суеверий». Модники и легковесы: держитесь на расстоянии. Критик: мы взорвем ваш мозг.

В культурном отношении металл утратил свои привилегии бугимэна, уступив место дурной славе сначала гангста-рэпу, а затем Бритни с бритой головой и опасным зонтиком. Никогда не говори никогда, но похоже, что эпоха антиметаллических судебных разбирательств также прошла — их пик пришелся на 1990 год с иском против Judas Priest, в котором утверждалось, что обратные сообщения, скрытые в альбоме Stained Class , спровоцировали два любители самоубийства.Это, даже больше, чем аналогичный иск 1986 года против Оззи Осборна, был судебным процессом Металла по делу Скоупса: фронтмен Priest Роб Хэлфорд, у него четырехоктавный диапазон, расколол зал суда записью обратных сообщений , которые он нашел в . Окрашенный класс , в том числе тот, который, казалось, говорил: «Эй, смотри, мама, мой стул сломан».

Паникующие родители прошлых лет теперь кажутся персонажами из народной памяти. В нашем нынешнем климате более уместно было бы подать антиметаллическое дело Ричард Докинз или Совет светского гуманизма, обвиняющий какого-нибудь металлиста в том, что он слишком громко пел о проклятии.Не все металлисты придерживаются космологии Гизера Батлера, выраженной в звучании Black Sabbath: металл сегодня с одинаковой искренностью и эффективностью производится атеистами и христианами, депрессивными и развратниками, дьяволистами, мизераблистами, абсурдистами и теми, чья единственная религия сам металл. Но когда он начинает становиться тяжелым, расширяя ваши кровеносные сосуды и шевеля корни волос, вы знаете, что приближаетесь к первичному видению — человека осажденного, человека растерзанного, человека, подвешенного над пропастями карательного огня.

Ню-метал, большой металлический шум 90-х и начала 00-х годов, пришел и ушел. Металлисты никогда не шли на это — слишком много рэпа и мало чернокнижников. Где был страх? Морально-астрономическая шкала? Зудящий, гибридный отскок-хруст Korn и Limp Bizkit, казалось, был связан не столько с традиционными проблемами металла, сколько с заблокированными воздуховодами и ущемленными правами целого поколения футболистов. Но даже здесь металл по-прежнему выступал по крайней мере в одном из своих офисов, проводя терапию бутлеги-гнева для массовой аудитории: в издевательстве и реве Джонатана Дэвиса из Korn, казалось, что-то фундаментальное искало выхода.Другие группы той эпохи были более склонны к металлическим занятиям. «Фабрика страха» была одержима технологиями и растворением личности: «Нельзя отдавать никому моего Бога, — пел Бертон С. Белл, — или это тело превратится в падаль!» Slipknot в масках и костюмах, самые безумные из всех, заставляли своих фанатов ходить в футболках с надписью People = Shit. Что, согласитесь, лаконично.

Великий исследователь хэви-метала Роберт Вальзер, проводя исследование для своей книги 1993 года Running With the Devil , взял интервью у поклонницы Twisted Sister, которая сказала ему, что легкая музыка, которую предпочитает ее мать, сделала ее параноиком.По словам Вальзера: «Это так очевидно, что она лжет о мире». Фанат Avenged Sevenfold сегодня может сказать то же самое о музыке Джека Джонсона, или Джона Майера, или Джейсона Мраза, или любого из золотых трубадуров, постоянно вращающихся в вашем местном Starbucks. Я не хочу быть нелюбезным к Starbucks — я случайно провожу много времени в Starbucks, — но хэви-метал напоминает мне, что Starbucks, как и большая часть современной жизни, — это фикция. Пройдите мембрану, сломайте корочку, и все станет металлом.

Откройте для себя экологические характеристики металла

Устойчивость и возобновляемость природных ресурсов

Растущее значение рассмотрения и использования экологически чистых материалов зависит от взаимосвязи между возобновляемостью природных ресурсов и материальными продуктами, которые из них производятся. Возобновляемые ресурсы считаются принадлежащими к природной среде и заменяются естественными процессами, которые происходят в этой среде как часть экосистемы.Невозобновляемые ресурсы — это природные ресурсы, которые встречаются только в фиксированном количестве или используются быстрее, чем природа может их создать и восполнить в течение геологических периодов времени. Риск истощения природных ресурсов может сделать их использование менее желательным, когда существуют другие, более устойчивые альтернативы.

Как получают металлы?

Металлы происходят из твердого материала природного происхождения — руды. Руда, в частности боксит, добывается из земной коры путем добычи полезных ископаемых. Боксит представляет собой аморфную глинистую породу, которая является основной коммерческой рудой, из которой состоит алюминий.Он состоит в основном из гидратированного оксида алюминия с различными пропорциями оксидов железа. Отсюда боксит перерабатывается в глинозем / алюминий. Тот факт, что руды добываются, способствует неправильному представлению о том, что это истощение природных ресурсов. Однако такие металлы, как алюминий (Al) и железо (Fe), являются элементами и поэтому не могут быть разрушены или истощены. Общие запасы металлических элементов Земли не уменьшились, а просто меняют местоположение и проявляются в различных формах.

Металл — это постоянно доступный материал

Алюминий и сталь используются во многих сферах применения, и как только эти приложения перестают функционировать в условиях их полезного существования, а не срока службы материалов в случае металлов, алюминий и сталь могут быть переработаны и повторно использованы. создание другого продукта. Этот цикл позволяет алюминию и стали оставаться постоянно доступными материалами за счет вторичной переработки. Следовательно, каждый раз, когда алюминиевый или стальной продукт перерабатывается в новый продукт, свойства металлов сохраняются.В результате этот цикл может длиться бесконечное количество времени с минимальными изменениями свойств металла или вообще без них.

Металл — легкий, прочный и долговечный

Металл также представляет собой легкую, огнестойкую и долговечную альтернативу материалам из дерева и пластика. В отличие от дерева металл не подвержен гниению, термитам или плесени. Например, металлическая крыша прослужит в несколько раз дольше, чем традиционная кровля из асфальта. Крыше Chrysler Building в Нью-Йорке почти 100 лет, и ее чистили только один раз.Он должен работать как минимум еще столетие. Цинковые крыши в Париже сохранились со времен Наполеона.

Металл экономит деньги за счет сокращения строительных отходов

Строительство из металла имеет то преимущество, что большая часть изготовления и сборки должна выполняться за пределами строительной площадки, что сокращает трудозатраты на месте, время цикла и строительные отходы. Если строительство жилого дома площадью 2000 квадратных футов будет выполнено из стали, останется менее 2% материала, который можно переработать.По сравнению с домом такой же площади в деревянном каркасе, количество образовавшихся отходов составило бы около 20%, и все они отправлялись бы на свалку.

Металл — это материал от колыбели до колыбели

От колыбели до колыбели относится к стремлению стандартов проектирования создавать продукты и системы, моделирующие человеческую индустрию на основе природных процессов, рассматривая материалы как питательные вещества, циркулирующие в здоровом и безопасном обмене веществ. Металл соответствует этим требованиям в различных формах.

Устойчивые свойства стали

Что касается строительных материалов, сталь является одним из самых экологически безопасных материалов.Он не только экологически безопасен, но и является экономически стратегическим, поскольку обладает присущей ему долговечностью и долговечностью. Сталь — это самый переработанный материал в мире. Ежегодно перерабатывается больше стали, чем алюминия, бумаги, стекла и пластика вместе взятых. Сталь не похожа на дерево и пластик, потому что она только используется и никогда не потребляется. Процесс, который имеет место для создания стали, возможно, стоит затраченной энергии, потому что после того, как материал произведен, он бесконечно повторно используется, что делает его одним из немногих действительно колыбельных материалов.

Устойчивые свойства алюминия

Алюминий также считается одним из самых эффективных и экологичных материалов. Процесс плавления алюминия до его расплавленной формы не меняет никаких свойств металла. Поэтому, как и сталь, алюминий можно перерабатывать бесконечно. Алюминий — один из наиболее широко перерабатываемых материалов, и благодаря процессу переработки он экономит 95% энергии, которая была бы затрачена на производство нового алюминия.

Устойчивые свойства меди

Подобно алюминию и стали, медь на 100% пригодна для вторичной переработки, и целостность металла не ухудшается независимо от его состояния, будь то сырье или промышленный продукт.По объему медь является третьим по величине перерабатываемым металлом после стали и алюминия.

С точки зрения экологичности, металл — очевидный выбор для дизайнеров, которым нужен прочный, долговечный и красивый материал для фасадов, элементов интерьера и произведений искусства. Множество преимуществ, включая возмещение затрат после того, как материал достигнет своего эстетического срока службы, делают металл одним из самых экологичных вариантов, доступных сегодня на рынке.


Статья изначально опубликована на сайте www.azahner.com.


Л. Уильям Занер — президент и главный исполнительный директор A. Zahner Company, Inc. и Zahner Metal Conservation. Он является автором серии исчерпывающих руководств по применению архитектурных металлов, включая сталь, медь и алюминий.

Desktop Metal приобретает компанию ExOne, производящую промышленную 3D-печать — TechCrunch

В рамках отчета о прибылях и убытках на этой неделе Desktop Metal объявила о планах приобретения ExOne. Фирма из Пенсильвании создает множество различных промышленных 3D-принтеров для таких отраслей, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и оборонная.Совсем недавно мы писали о портативных фабриках компании по 3D-печати, которые по сути представляют собой мобильные станции аддитивного производства, построенные внутри транспортных контейнеров.

Мы писали об ExOne еще в феврале, когда Минобороны предоставило компании 1,6 миллиона долларов в надежде вывести системы на рынок. Каждый блок содержит станцию ​​3D-сканирования с компьютером и множество различных промышленных машин повышенной прочности, включая принтер для металла и керамики, печь для отверждения, принтер для армированного волокном пластика и станцию ​​для моделирования сжатия.

«Последние два года мы действительно сосредоточились на предоставлении нашей технологии правительственным приложениям: DoD, NASA, DoE», — сказал TechCrunch генеральный директор ExOne Джон Хартнер, когда появилась эта новость. «Иногда люди говорят о нарушении цепочки поставок и децентрализации производства. Это децентрализовано и развернуто вперед, если хотите. Будь то чрезвычайная ситуация, гуманитарная миссия или линия фронта для военного бойца ».

Сегодняшняя сделка, которая оценивается в 575 миллионов долларов, заключается в приобретении Desktop Metal всех обыкновенных акций ExOne.

«Мы очень рады включить ExOne в семейство DM, чтобы создать ведущее портфолио аддитивного производства для массового производства», — сказал в своем заявлении генеральный директор Desktop Metal Рик Фулоп. «Мы считаем, что это приобретение предоставит клиентам больший выбор, поскольку мы используем наши дополнительные технологии и усилия по выходу на рынок для обеспечения непрерывного роста. Эта сделка — большой шаг в реализации нашего видения ускорения внедрения аддитивного производства 2.0 ».

Desktop Metal активно занимается приобретениями для расширения своего портфеля 3D-печати с тех пор, как в августе прошлого года объявила о планах выхода на биржу через SPAC.В январе она приобрела EnvisionTEC за 300 миллионов долларов.

«Мы рады объединить усилия с Desktop Metal для обеспечения более устойчивого будущего благодаря нашему общему видению аддитивного производства при больших объемах производства», — сказал Хартнер о сегодняшнем объявлении. «Мы считаем, что наши дополнительные платформы будут лучше обслуживать клиентов, ускорят внедрение« зеленых »технологий и будут способствовать увеличению акционерной стоимости. Что наиболее важно, наши технологии будут способствовать внедрению важных инноваций при значительных объемах производства, которые могут улучшить мир.”

Алюминий или сталь: какой металл лучше?

Сталь и алюминий — два наиболее широко используемых материала на планете.

Алюминий — второй по распространенности металлический элемент на Земле после кремния, а сталь — самый популярный сплав в мире.

Хотя оба металла имеют бесчисленное множество применений, есть несколько ключевых факторов, которые могут помочь вам определить, какой из них лучше всего подходит для работы.

Вот как они складываются:

КОРРОЗИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Алюминий окисляется посредством той же химической реакции, которая вызывает ржавчину железа.Но в отличие от оксида железа оксид алюминия прилипает к металлу, защищая его от разложения. В результате он не требует краски или другого покрытия, чтобы защитить его от ржавчины.

Сталь — или, в частности, углеродистая (не нержавеющая) сталь — обычно необходимо красить после центрифугирования, чтобы защитить ее от ржавчины и коррозии. Цинк часто используется для защиты от коррозии в процессе цинкования.

ПРАВИЛЬНОСТЬ

В то время как сталь чрезвычайно прочна и эластична, алюминий значительно более гибок и эластичен.

Податливость алюминия и гладкость изготовления позволяют ему формировать глубокие, сложные и точные прядения, предоставляя манипуляторам значительную свободу в дизайне. Сталь более жесткая, и если ее слишком сильно толкнуть во время прядения, она потрескается или разорвется.

ПРОЧНОСТЬ

Несмотря на риск коррозии, сталь по-прежнему тверже алюминия.

Хотя алюминий действительно увеличивает прочность в более холодных условиях, он, как правило, более склонен к образованию вмятин и царапин, чем сталь.

Сталь менее склонна к деформации или изгибу под действием веса, силы или тепла. Эти стойкие свойства делают его одним из самых прочных промышленных материалов.

ВЕС

Превосходная прочность стали также имеет вес / плотность в 2,5 раза больше, чем у алюминия. Однако он весит примерно на 60 процентов меньше, чем бетон, что упрощает транспортировку и использование в различных строительных и производственных приложениях.

С учетом вышесказанного, форма и жесткость конструкции могут значительно повлиять на прочность конструкции, и когда эти два фактора оптимизированы, алюминий может обеспечить надежность, аналогичную сопоставимой стальной конструкции при половинном весе.

Например, в судостроении существует эмпирическое правило, согласно которому алюминий примерно вдвое легче стали при одной трети веса. Это означает, что алюминиевое судно может быть построено с заданной прочностью, которая составляет две трети веса сопоставимой стальной лодки.

COST

Стоимость алюминия и стали постоянно меняется в зависимости от мирового спроса и предложения, соответствующих затрат на топливо, а также рынка железной и бокситовой руды. Однако даже при таком колебании фунт стали обычно дешевле фунта алюминия.

ИСПОЛЬЗУЕТ

Хороший способ определить, какая сталь или алюминий лучше всего подходит для конкретного применения, — это взглянуть на то, как используются два металла:

Конструкция

Прочность стали делает ее лучшим выбором для костей многих строительных проектов. Это незаменимый материал для небоскребов, стадионов, железных дорог, дорог, аэропортов, стальных лестниц и других проектов, где долговечность является ключевым фактором. Многие инструменты, используемые в этих проектах, также сделаны из стали.

Алюминий также является прочным материалом для лестниц, а также фигур, которые невозможно создать из стали или дерева. Соотношение прочности и веса алюминия делает его прочным и экономящим время материалом для строительства высотных зданий.

Energy

Металлоконструкции являются ключевыми для ядерной энергетики, природного газа, энергии ветра и электрической инфраструктуры. Сталь также используется в морских платформах, опорах электропередач, сердечниках трансформаторов и электромагнитных экранах, а также в устройствах для извлечения и производства, таких как краны и вилочные погрузчики.

Низкая плотность алюминия и высокая теплопроводность делают его отличным вариантом для линий электропередачи. Он не только дешевле, чем медь, но и почти в два раза лучше проводник, и его легче сформовать в провода.

Транспорт

Помимо примерно половины среднего легкового или грузового автомобиля, сталь проникает в рельсы, компоненты реактивных двигателей, морские суда, якорные цепи и другие высокопрочные транспортные элементы.

Aerospace — ведущий рынок транспортировки алюминия, где самолеты и космические аппараты содержат до 90% алюминиевых сплавов.Спрос на повышенную топливную эффективность сделал алюминий все более популярным металлом и в автомобильной промышленности, и содержание алюминия в современных транспортных средствах, по прогнозам, вырастет более чем на 60% в течение следующего десятилетия.

Упаковка и потребительские товары

Более половины веса бытовой техники, такой как холодильники, духовки и стиральные машины, производится из стали. Сталь также популярна для изготовления металлических лестниц, шурупов, гвоздей и других строительных материалов.

Нетоксичные свойства алюминия делают его идеальным для расфасованных пищевых продуктов, лекарств и напитков. Он также широко используется для изготовления фольги и кухонной утвари и является неотъемлемой частью бесчисленного множества электронных устройств, включая смартфоны, телевизоры, компьютеры и светодиодные лампы.

КАКОЙ МЕТАЛЛ ПОЛУЧАЕТ МЕДАЛЬ?

Как мы уже упоминали, фунт стали почти всегда будет дешевле фунта алюминия. Однако это почти так же близко, как и к явному победителю.Проще говоря, лучший металл — это лучший металл для конкретной работы.

При выборе лучшего металла для вашего следующего проекта учитывайте характеристики конкретного применения не меньше, если не больше, чем стоимость.

Новый Twisted Metal находится в разработке, «чтобы совпасть с сериалом», заявлено

Sony Interactive Entertainment планирует возродить сериал Twisted Metal, чтобы совпасть с его предстоящей телеадаптацией, как утверждается.

По словам журналиста GamesBeat Джеффа Грабба, и соответствует тому, что VGC слышала из собственных источников.

Грабб сказал в своем последнем видео-шоу Giant Bomb (платный доступ), что он слышал, что возрождение автомобильной боевой игры находится на ранней стадии разработки и представляет собой расширение стратегии Sony по разработке собственных игр для синергизма с ее фильмами и телевизионными проектами.

«Я думаю, что Twisted Metal в разработке, но, возможно, до этого еще далеко, поэтому я думаю, что мы рано», — сказал Грабб. «Это говорит о более широком изменении стратегии Sony — ну, это даже не переход, это« расширение »их стратегии.

«Если у них есть готовый к показу Twisted Metal [на выставке в четверг], они могут это сделать. Но в любом случае, похоже, что он в разработке, кажется, что он приближается, и кажется, что это не связано с Дэвидом Джаффе ».

Телевизионный проект Twisted Metal был официально анонсирован в мае 2019 года и находится в разработке на киностудии и телестудии PlayStation Productions.

Согласно Variety, экранизация боевого сериала для PlayStation о транспортных средствах будет представлять собой комедию, написанную Реттом Ризом и Полом Верником, сценаристами фильмов о Дэдпуле и Zombieland.

Грабб сказал о телевизионном проекте: «Похоже, что [Sony] потенциально дает зеленый свет играм, чтобы они совпадали с их попытками выпускать фильмы и телешоу, основанные на этих свойствах.

«Похоже, что они собираются попытаться совместить эти вещи с играми в одно и то же время, и, думая, что он есть, они посмотрели на [кинематографическую вселенную Marvel] и хотят добиться успеха, подобного MCU, и Я думаю, что в Sony есть мысль: «Эй, мы снимаем фильмы, почему мы не извлекаем из этого выгоду?»

Он добавил: «Голливуд и престижное телевидение — это престиж, которого, я думаю, жаждет Sony. немного, но это тоже хороший бизнес.Если вы посмотрите на то, что произошло с Ведьмаком и Netflix, у Ведьмака 3 был второй лучший год по сравнению с прошлым годом, когда дебютировал сериал ».

В прошлом месяце бывший директор игры Twisted Metal прокомментировал слухи о возможности возрождения сериала и сказал, что ему было бы «очень, очень больно», если бы это было так, поскольку Sony не связалась с ним.

«Я не думаю, что я сейчас любимый человек Sony, только из-за этого стрима и всего остального, — сказал он, — [но] если это правда, мне было бы очень, очень больно, что PlayStation не попросила мой вклад в лучшем случае, или в худшем, по крайней мере, дал мне знать, что это происходит.

«Это те парни, которые связали меня с парнями, снимающими телешоу… Я не думаю, что они вырезали бы меня из него. По крайней мере, на уровне чистого пиара, чтобы они могли сказать, что [я был] вовлечен ».

Этот металл дороже золота, и он очищает выхлопы вашего автомобиля

Золото долгое время считалось самым ценным из драгоценных металлов, но внезапно оно перестало быть ценным.

На прошлой неделе впервые за 16 лет вперед вылетел малоизвестный и гораздо менее привлекательный конкурент — палладий.Золото ненадолго вернуло лидерство, но спотовые цены на палладий опережали цены на золото в течение последних трех дней.

Палладий достиг рекордного максимума в среду, а на закрытии рынка в четверг в Лондоне установился на уровне 1 255,12 доллара за унцию, согласно данным инвестиционной исследовательской компании SP Angel. Золото стоило 1243,02 доллара за унцию.

Это впечатляющее свержение, которому способствовали экономические сдвиги, законодательство по борьбе с загрязнением окружающей среды, профсоюзные кампании горняков и глобальные торговые переговоры. До недавнего времени палладий был, пожалуй, самым известным благодаря тому, что под своим именем он назван нескольким популярным развлекательным заведениям и приводил в действие вымышленный механизм дугового реактора, подключенного к сердцу Железного человека.

Его основная цель гораздо менее гламурная: более 80 процентов мирового палладия используется в каталитических нейтрализаторах, которые помогают транспортным средствам управлять выбросами загрязняющих веществ.

Палладий — один из самых прибыльных сырьевых товаров 2018 года. Его цена выросла более чем на 50 процентов за последние четыре месяца. Некоторые дилеры уже продали металл.

По крайней мере, в ближайшем будущем палладий, скорее всего, будет пользоваться высоким спросом и дефицитом, считают эксперты. Здесь мы объясняем, как металл, который обычно игнорируется в пользу золота, серебра и платины, недавно затмил их всех.

Что такое палладий?

Двоюродный брат платины и традиционно гораздо менее дорогой палладий является частью семейства металлов, известных как «благородные металлы», поскольку они устойчивы к коррозии и окислению.

Палладий был открыт в начале 1800-х годов британским ученым Уильямом Хайдом Волластоном. Он был назван в честь недавно обнаруженного астероида Паллада.

Серебристо-белый и прочный металл используется в хирургических инструментах, стоматологических сплавах, мобильных телефонах и другой электронике.Ювелиры, такие как Дженни Виндлер из Беркли, Калифорния, иногда используют его, потому что он гипоаллергенен и «не слишком требователен для работы», — сказала она. Палладий также был дешевле других драгоценных металлов, таких как золото или платина.

В последние несколько месяцев мужские кольца из палладия были одними из самых популярных поисковых запросов в ее интернет-магазине, сказала г-жа Виндлер. Но она использует металл менее чем в 10% своих товаров.

Недавно г-жа Виндлер покупала платину в Интернете и заметила график цен, в котором палладий указан как более дорогой.

«Я подумал, что это не может быть правдой; это должно быть какая-то опечатка », — сказала она.

Цена повышается из-за легковых автомобилей

Активизация усилий по регулированию выбросов из выхлопных труб в 1970-х годах проложила путь к постепенной популярности палладия.

Этот металл, наряду с платиной и родием, помогает контролировать токсичные выхлопные газы, вступая в реакцию с монооксидом углерода, углеводородами и оксидом азота, делая их менее вредными. На протяжении десятилетий палладий был основным, но в значительной степени невидимым компонентом автомобилей.

Отказ от автомобилей с дизельным двигателем, каталитические нейтрализаторы которых в большей степени зависят от платины, увеличил спрос на палладий, особенно в Европе. Продажи автомобилей с бензиновым двигателем росли за несколько лет до этого года. Ужесточение правил выбросов побудило автопроизводителей использовать больше палладия.

Бизнес и экономика

По данным консалтинговой фирмы Metals Focus, в этом году спрос на металл для катализаторов достигнет рекордного уровня в 8,5 млн унций.

Но продажи автомобилей начинают снижаться. В Соединенных Штатах водители оставляют свои машины дольше и, столкнувшись с повышением процентных ставок, не решаются заменить их. Президент Трамп продвигает свое предложение значительно отменить нормы выбросов для легковых и легких грузовиков.

В Китае спрос на палладий может сдерживаться опасениями по поводу замедления темпов роста экономики, тарифами администрации Трампа и ограничениями кредитования потребителей.

«Все это влияет на спрос на новые автомобили», — сказал Рохит Савант, директор по исследованиям исследовательской компании CPM Group.

Ограниченные поставки из России и Южной Африки

Палладий чрезвычайно редок, в основном он образуется как побочный продукт платины, добываемой в Южной Африке, и никеля, добываемого в России. Цена на палладий резко выросла в начале 2000-х годов в связи с перебоями в поставках из России и повышенным интересом к каталитическим конвертерам.

Спрос на палладий неуклонно рос в течение восьми лет и, как ожидается, превысит предложение на 1,2 млн унций в 2018 году, и Metals Focus прогнозирует «дальнейший значительный дефицит в будущем.«По мере сокращения предложения цена на палладий растет.

В Южной Африке спорные переговоры о заработной плате с членами профсоюзов горняков и жалобы на опасные условия труда в последние годы привели к забастовкам (а иногда и насилию), которые иногда останавливали производство. По словам аналитиков, многие горнодобывающие компании перегружены долгами и пытаются сократить расходы.

Добыча большего количества палладия требует увеличения добычи платины. Но снижение цен на дизельное топливо, усугубленное скандалом с мошенничеством с выбросами, охватившим Volkswagen в 2015 году, привело к снижению цен на платину.

«Политическая среда для эксплуатации платиновых рудников в Южной Африке и экономика становятся все хуже и хуже», — сказал Джон Мейер, аналитик горнодобывающей компании SP Angel. «Добыча платины сильно упала: это сложно, опасно и чрезвычайно сложно запустить».

Южноафриканская компания Sibanye-Stillwater управляет единственными коммерческими рудниками по производству палладия в Соединенных Штатах и ​​планирует произвести 468 000 унций в этом году на своих предприятиях в Монтане.

Все больше палладия приходится на переработку. Металл обычно удаляется из старых каталитических нейтрализаторов и электроники, плавится и очищается для повторного использования.

Кто инвестирует в палладий?

Большая часть палладия отправляется прямо с рудника в автомобильную цепочку поставок. Хотя федеральное правительство начало выпуск официальной монеты в одну унцию палладия в прошлом году, палладий «не является большим рынком для продажи слитков и монет», — сказал Филип Ньюман, директор Metals Focus.

Инвесторы обычно работают с фьючерсами на палладий или биржевыми фондами.По словам Ньюмана, металл — это «ниша».

Что дальше?

Несмотря на то, что в этом году цены на большинство других металлов упали, палладий стал одним за другим. Эксперты ожидают, что он будет оставаться на высоком уровне как минимум несколько месяцев.

Но предстоящие инвестиции горнодобывающих компаний и сдвиги в технологиях чистого воздуха могут привести к падению цены.

В России горнодобывающий гигант «Норильский никель» заявил на этой неделе, что потратит более 12 миллиардов долларов на увеличение добычи в течение следующих пяти лет.Компания является крупнейшим производителем палладия в мире.

Инвесторы могут обратиться к золоту и другим безопасным активам, поскольку они переваривают прогнозы замедления глобального роста, волнения на рынке акций и ослабления последствий прошлогоднего снижения налогов в Соединенных Штатах, считают аналитики.

А стремление к более чистым автомобилям может привести к появлению большего количества электромобилей, для которых не требуются каталитические преобразователи. Электронные и автомобильные компании, такие как Toyota, разрабатывают технологии, в которых используется меньше драгоценных металлов.

«Меньше всего эти компании хотят огромных колебаний цен», — сказал г-н Савант.

Дэт-метал часто жесток и женоненавистник, но приносит радость и воодушевляет поклонников.

Дэт-метал — жанр сбивающий с толку многих людей. Музыка агрессивна, тексты часто агрессивны и женоненавистнически, и ее обвиняют в подстрекательстве к насильственным преступлениям, таким как изнасилование и убийство.

Cannibal Corpse, одна из самых успешных дэт-металлических групп, продано более 2 миллионов копий по всему миру и поет на такие темы, как убийство, изнасилование, пытки, детоубийство, обезглавливание и некрофилия.Продажа записей Cannibal Corpse была даже запрещена в Австралии с 1996 по 2006 год.

Почему миллионы меломанов во всем мире так привлекают агрессивную музыку? Стоит ли нам беспокоиться? Есть свидетельства того, что воздействие музыки на жестокие темы может вызывать у людей чувство враждебности, но большая часть этого исследования не учитывала опыт и мотивацию ее поклонников.

Наше недавнее исследование, которое вскоре будет опубликовано в журнале Американской психологической ассоциации «Психология массовой медиа-культуры», позволило устранить этот пробел, сравнив опыт и мотивацию фанатов и не фанатов дэт-метала.

Мы попросили 48 фанатов и 97 не фанатов послушать музыку таких групп, как Cannibal Corpse. Затем они оценили свои эмоциональные переживания, используя ряд психологических шкал, и описали, почему, по их мнению, музыка вызвала такие реакции. Мы также оценили их мотивацию к прослушиванию музыки и попросили их перечислить любые другие чувства или отношения к ней.


Подробнее: Объяснитель: политика хэви-метала


Наши результаты выявили разительные различия в эмоциональных реакциях фанатов и не фанатов дэт-метала.Для людей, не являющихся фанатами, прослушивание музыки на жестокие темы всегда приводило к негативным переживаниям. Это оставило их в напряжении, страхе и гневе.

Но музыка произвела на своих поклонников противоположный эффект, породив положительные переживания, такие как сила, радость и покой. Похоже, что поклонники могут выборочно обращать внимание на определенные акустические и лирические атрибуты агрессивной музыки таким образом, чтобы способствовать достижению психосоциальных целей.



Вместо того, чтобы вызывать у них враждебные чувства, музыка помогает фанатам разрядить или отвлечься от собственных негативных чувств, повысить уровень энергии и вызвать сильные, интуитивные эмоциональные состояния.

Не-фанаты были по понятным причинам обеспокоены жестокими, часто женоненавистническими текстами, в которых, как правило, отсутствует повествовательный контекст и моральные принципы, оправдывающие представление о насилии в театре или кино.

В популярном хите Hammer Smashed Face от Cannibal Corpse лирика включает такие строки, как «Я разбиваю твою чертову голову, пока мозги не просачиваются сквозь трещины» и «насилие теперь является образом жизни». Многие участники нашего исследования, не являющиеся фанатами, выразили непонимание, как кто-то может одобрить такое отвратительное лирическое содержание.

Однако фанаты обычно не выражали такой озабоченности по поводу лирики. Описывая мотивы, по которым они слушали музыку, один фанат объяснил, что «когда я чувствую себя подавленным или ленивым, это помогает мне чувствовать себя бодрым».

Другой предположил: «Когда я злюсь, это уводит меня в темное место, чтобы я мог с этим справиться».

Третий предположил, что «это имеет какое-то отношение к первобытному крику в нас, это освобождение, принятие и воодушевление».


Подробнее: Чехол для экстремального металла


Почему фанатов, похоже, не беспокоят тексты, в которых изображены такие темы, как изнасилование, убийство и обезглавливание женщин и детей? Одна из возможностей состоит в том, что фанаты психологически дистанцируются от оскорбительных текстов, потому что они знают, что эти изображения являются фантазией, а не реальностью. Этот процесс позволяет совместить жестокий контент с их удовольствием от музыки.

Вторая возможность состоит в том, что шокирующий характер текстов, которые смело пересекают внутренние линии цензуры, подпитывает и усиливает те внутренние переживания, которые они ищут, слушая эту музыку.

Третья возможность заключается в том, что оскорбительное лирическое содержание дэт-метала частично служит сдерживающим фактором для не-фанатов, определяя четкую границу между «инсайдерами» и «аутсайдерами» и усиливая чувство идентичности и принадлежности к сообществу.

Ясно одно: поклонники дэт-метала не слушают музыку из-за ее «эстетической красоты» — важной мотивации для людей, слушающих «грустную» музыку.Скорее, они ценят его энергичную, вдохновляющую привлекательность. Для фанатов жестокая музыка является как источником мощных внутренних эмоций, так и формой социального суррогатного материнства, ведущей к сильному чувству общности и общей идентичности.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.