Редкие металлы — это… Что такое Редкие металлы?
условное название группы металлов (свыше 50), перечень которых дан в таблице. Это металлы, относительно новые в технике или ещё мало используемые и освоенные. Масштабы производства и области применения их ещё не стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Термин появился в литературе примерно в 20-е гг. 20 в. За рубежом Р. м. иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Большинство Р. м. мало распространены, а часто и рассеяны в земной коре; их извлечение из сырья и получение в чистом виде связаны с большими технологическими трудностями. В этом причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения Р. м.
Особенно быстро производство Р. м. развивается после 2-й мировой войны 1939—45. Они необходимы для таких новых отраслей техники, как скоростная авиация, ракетостроение, электроника, атомная энергетика. Естественно, что по мере увеличения производства и потребления этих металлов термин «Р. м.» утрачивает первоначальное значение.
На основании близости физико-химических свойств, сходства технологии производства и по некоторым др. признакам составлена техническая классификация Р. м., приведённая в табл. Эта классификация весьма условна: многие элементы могут быть отнесены к разным группам одновременно; так, Rb, Cs — и лёгкие, и рассеянные элементы; типичный рассеянный элемент Re — в то же время тугоплавкий металл; а типичные тугоплавкие металлы V и Hf — одновременно рассеянные элементы; Ti принадлежит и к тугоплавким, и к лёгким металлам, и т. д.
Лёгкие Р.м. обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Li до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na). См. Лёгкие металлы. Тугоплавкие Р. м. относятся к числу переходных металлов IV, V, VI, и VII групп периодической системы; в их атомах происходит достройка электронами d-yровней. Они характеризуются высокими температурами плавления (от 1670 °С для Ti до 3410 °С для W), образованием тугоплавких металлоподобных соединений с рядом неметаллов (карбидов (См. Карбиды), нитридов (См. Нитриды), силицидов (См. Силициды), боридов (См. Бориды), бериллидов (См. Бериллиды)). См. Тугоплавкие металлы. Рассеянные Р. м. большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах др. элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства; например, Ga — в производстве окиси Al2О3 (глинозёма), In — из отходов производства Zn и Рb. См. Рассеянные элементы. Редкоземельные металлы характеризуются большой близостью химических свойств. В рудном сырье эти металлы сопутствуют друг другу и разделить их — задача весьма сложная. Для разделения используют метод экстракции органическими растворителями и ионообменные процессы. См. Редкоземельные элементы,———————————————————————————
| Группа | Элементы | Группа редких |
| периодической | | металлов |
| системы | | |
|——————————————————————————-|
| I | Литий, | Лёгкие
| II | рубидий, цезий | |
| | Бериллий | |
|——————————————————————————-|
| IV | Tитан, | Тугоплавкие |
| V | цирконий, | |
| VI | гафний | |
| | Ванадий, | |
| | ниобий, тантал | |
| | Молибден, | |
| | вольфрам | |
|——————————————————————————-|
| III | Галлий, индий, | Рассеянные |
| IV | таллий | |
| VI | Германий* | |
| VII | Селен*, | |
| | теллур*
| | Рений | |
|——————————————————————————-|
| III | Cкaндий, | Редкоземельные |
| | иттрий, лантан | |
| | и лантаноиды | |
|——————————————————————————-|
| I | Франций | Радиоактивные |
| II | Радий | |
|—————————————————| |
| VI | Актиний, | |
| | торий, | |
| | протактиний, | |
| | уран, плутоний | |
| | и другие | |
| | трансурановые | |
|
|—————————————————| |
| VII | Полоний | |
| | Технеций | |
———————————————————————————
* Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.
Свойства, методы получения, области применения отдельных Р. м., их соединений и сплавов см. в статьях Бериллий, Ванадий, Вольфрам и др.Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 2, М., 1969; Сонгина О. А., Редкие металлы, 3 изд., М., 1964; Справочник по редким металлам, пер. с англ., под ред. В. Е. Плющева, М., 1965; Филянд М. А., Семенова Е. И., Свойства редких элементов, 2 изд., М., 1964.
А. Н. Зеликман.
dic.academic.ru
Список цветных металлов: характеристики, применение
Развитие цивилизации не смогло бы произойти столь стремительно, если бы человек не нашел способ добывать и обрабатывать разные металлы. И если поначалу этому способствовали удачные находки природных самородков, лежащих прямо на поверхности грунта, то в скором времени список цветных металлов, которые людям удалось «приручить», стал существенно расширяться. Первые опыты и более детальное изучение свойств новых элементов продемонстрировали, что все вещества обладают разными свойствами, и их применение для одних и тех же целей невозможно. Кроме того, ограниченные запасы, сложности добычи стали теми факторами, которые и сделали цветные металлы более ценными и дорогостоящими, чем черные.
Что такое цветные металлы?
Некоторые люди считают, что цветные металлы – это исключительно драгоценное золото, серебро и платина, однако такая точка зрения ошибочна. Прежде всего, в вышеперечисленный список цветных металлов вообще нельзя вписывать все эти металлы, потому что они состоят в разных группах как по свойствам, методам и способам добычи, распространенности, так и по применению (если не считать сугубо ювелирную промышленность). Цветными металлами можно считать все, которые не содержат в своем составе Fe, то есть железо.
В природе насчитывается огромное количество таких веществ, каждое из которых обладает уникальными свойствами и полностью оправдывает их добычу. Среди наиболее известных: медь, алюминий, титан, магний, никель, олово, свинец, хром, цирконий и еще не один десяток материалов, которые используются в узкопрофильных отраслях промышленности. Аналогов им найти не то чтобы невозможно, но и искусственное создание в условиях высоконаучных лабораторий является непосильным трудом и мечтой ученых со всего мира и во все века. Достаточно вспомнить алхимические труды и опыты, описанные как в научных трудах древних лет, так и в исторических работах, литературе и множестве легенд, не имеющих под собой достоверных доказательств.
Огонь, воду и медные трубы
Так в чем же преимущество металлов, не относящихся к более распространенному и дешевому железу? Почему их добывают часто в очень затруднительных условиях, и огромное количество предпринимателей разного калибра не гнушается собирать по крупицам лом цветных металлов? Дело в том, что эти материалы обладают уникальными физическими и химическими свойствами. Преимущественно они отличаются повышенной мягкостью и пластичностью, отличной энергопроводимостью, и хотя металлов, которые люди умеют добывать, довольно большое количество, каждый из них используется в абсолютно разных целях.
Собственно говоря, не каждый материал может применяться в чистом, неразбавленном виде, список цветных металлов, подлежащих так называемому легированию, очень велик. Они смешиваются между собой, образуя новые соединения, которые можно использовать в космической промышленности, медицине и множестве других сфер жизни человека. Иногда бывает достаточно не делать определенную деталь или элемент прибора из дорогостоящего и уникального цветного металла, а лишь сделать напыление. Физических и химических свойств такого тончайшего покрытия будет достаточно для достижения требуемых целей.
Не все то золото, что блестит
Золото – металл, наиболее известный среди цветных. В этом нет ничего удивительного, его популярность столь высока, что долгое время им рассчитывались за товары, оно было основой для разнообразных ювелирных украшений и по большому счету стало неким мерилом благосостояния людей. Несколько десятилетий назад расчеты между странами происходили именно в золотом эквиваленте, да и сейчас золотовалютный запас бюджета любого государства является индикатором уровня экономики в целом и богатства населения в частности.
Корме того, золото – металл редкий, но простой в обработке. Основным его достоинством яляется великолепная ковкость, благодаря которой ювелиры создают прекрасные украшения и изделия из желтого материала. Однако в природе мало чистого золота, да и добывать его очень трудно, в связи с этим в него часто добавляют разные добавки, которые несколько меняют цвет и мягкость золота в конечном результате. Список цветных металлов разнообразен, и каждая добавка применяется в разных целях, основными материалами являются:
Каждый из этих металлов меняет исходный цвет получившегося материала, которые может быть с зеленоватым, розовым, белым отливом. Значение также имеет прочность смешанного металла, ведь само по себе золото настолько мягкое, что его можно с легкость поцарапать, разрезать ножом при должном усилии, надкусить зубом. Все эти методы – простой и доступный каждому способ испытать изделие на подлинность.
Кроме ювелирной промышленности, золото применяют в химической отрасли, электронике, космическом и авиастроительстве, при добыче нефти.
Драгметаллы
Среди наиболее дорогостоящих металлов вышеуказанный отнюдь не самый дорогой, он находится лишь на четвертой позиции рейтинга. Список цветных металлов по их стоимости гласит следующее (биржевые цены за 1 грамм):
калифорний – от 500 тысяч долларов;
осмий-187– от 200 тысяч долларов;
родий – 225 долларов;
платина – 77 долларов;
золото – 30 долларов;
осмий – 19 долларов;
иридий –16 долларов;
рутений – 15 долларов;
палладий – 14 долларов;
серебро – 0,6 доллара.
Редко какой из этих химических элементов используется в чистом виде, и далеко не каждый применяют для создания шедевров ювелирного искусства. Зачастую предполагается высокоточное производство отдельных составляющих сложных деталей, подвергающихся воздействию высоких или низких температур, агрессивных химикатов и т. д. Лом цветных металлов из этой группы – это высокоточное, сложное, но прибыльное занятие, которое происходит на государственном уровне или через монополистические организации. В военной промышленности разбирается специализированная техника, ракеты, где по крупицам собирают куски деталей для последующей переработки.
Применение
Многие могут задаться вопросом, почему же эти материалы столь дороги. А заполучив грамм драгоценного металла, что с ним можно сделать на практике? Ответ прост: без определенных навыков и оборудования – ничего.
Так, палладий применяют для чеканки сувенирных и коллекционных момент, которые являются средством вложения капитала. Но в более практичных целях он используется для создания медицинского оборудования. Рутений полезен как один из элементов для очистки воды, а иридий упрочняет сплавы для изделий, которые будут подвержены невероятно высоким температурам.
Многие из цветных металлов используются в качестве средства заработка и сохранения капиталов, участвуя в рыночных торгах как на вполне официальных биржах, так и являясь одним из средств для теневых сделок и взаиморасчетов.
Медные сплавы
Медь – один из наиболее популярных материалов в производстве электропроводки, водопроводных труб, в электронике. Она очень тугоплавкая, хорошо проводит тепло и электричество, при этом недостаточно прочна и плохо поддается литью. Чтобы устранить этот недостаток, к чистому металлу добавляют различные примеси, которые делают более прочной саму медь. Олово, которое получается в результате, не подвержено коррозии и изнашиванию, благодаря таким свойствам сфера его применения невероятно широка.
Еще одной распространенной добавкой является цинк, определенный процент этого металла дает возможность получить латунь. В таком составе очень важно содержание легирующего вещества, чем выше процент содержания добавки, тем тверже металл, но и более подвержен коррозийным разрушениям.
А вот сплав медь-никель часто используют при изготовлении бижутерии, добавка придает более приятный цвет и прочность изделиям.
Алюминиевые сплавы
Алюминий – один из лидеров среди цветных металлов. Такая популярность обусловлена дешевизной добычи, простотой переработки, относительной легкостью металла, возможностью применения вторсырья.
Как и к другим металлам, в чистый алюминий при сплавке добавляют различные добавки, кроме того, сами сплавы могут иметь различную технологию изготовления, подразделяясь на те, которые упрочнены для термообработки, не упрочнены, и есть также отдельная, третья категория, позволяющая литье необходимых деталей и изделий.
Прокат цветных металлов предполагает, что материал после обработки обретает форму прутьев, проволоки разного сечения и предназначения, листков, труб, чушек и втулок.
fb.ru
Металлы — Циклопедия
Металлы. Большой скачок // Наука 2.0 [26:41]Металлы — простые вещества, атомы которых обладают способностью отдавать валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Обобщенные валентные электроны свободно перемещаются в кристаллической решетке, обеспечивая связь между атомами. Структура металлов описывается зонной теорией.
Различают металлы главных и побочных подгрупп Периодической системы. Металлы главных подгрупп называются непереходными, в их атомах происходит заполнение s- и р-электронных оболочек. Металлы побочных подгрупп называются переходными, в них достраиваются d- и f-оболочки, в соответствии с чем они делятся на d-группу и две f-группы — лантаноиды и актиноиды.
[править] Физические свойства
Металлы отличаются высокой электро- и теплопроводностью, способностью отражать световые волны, пластичностью. В твердом виде обычно имеют кристаллическую структуру. Большинство металлов кристаллизуется в простых структурах (кубических и гексагональных). Множество металлов могут существовать в двух и более кристаллических модификациях (см. полиморфизм). Полиморфные переходы иногда сочетаются с потерей металлических свойств (например, переход белого олова (b-Sn) в серое (a-Sn).
Твердость некоторых металлов по шкале Мооса:[1]
[править] Химические свойства
Общие для металлов химические свойства обусловлены слабой связью валентных электронов с ядром атома: образование положительно заряженных ионов (катионов), положительная степень окисления в соединениях, образование основных оксидов и гидроксидов, вытеснение водорода из кислот и т. д.
Металлические свойства элемента проявляются тем ярче, чем, ниже его электроотрицательность. В подгруппах Периодической системы с возрастанием атомного номера электроотрицательность в целом уменьшается, а металлические свойства возрастают.
Способность металлов к образованию соединений и полиморфных переходов создает основу для получения многих сплавов с разнообразными полезными свойствами. Количество известных сплавов превысило 10 000.
Название «металл» происходит от греческого métallon (от metalléuo — выкапывать, добывать из земли), которое первоначально означало копи, рудники (у Геродота, 5 в. до н. э.). В древности и в средневековье считали, что есть 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. М. В. Ломоносов насчитывал 6 металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо) и определял металл как «светлое тело, которое ковать можно». В 1-й половине 19 в. были получены металлы Платиновый группы, щелочные и щелочноземельные металлы. В 1860-63 годах методом спектрального анализа были открыты цезий, рубидий, талий, индий. Во второй половине 20 в. были искусственно получены радиоактивные металлы, в частности, трансураны.
Металлы и их сплавы широко используются в различных отраслях производства, прежде всего как конструкционный материал.
- ↑ Поваренных А. С. Твердость минералов. — АН УССР, 1963. — С. 197-208. — 304 с.
cyclowiki.org