Металл бол эрт дээр үеэс хүмүүсийн хэрэглэж ирсэн хамгийн түгээмэл материал (хуванцар, шилний хамт) юм. Тэр үед ч гэсэн металлын шинж чанарыг хүн мэддэг байсан бөгөөд тэрээр түүний бүх шинж чанарыг ашиглан урлагийн сайхан бүтээлүүд, аяга таваг, гэр ахуйн эд зүйлс, байгууламжийг бий болгодог.
Эдгээр бодисыг авч үзэх гол шинж чанаруудын нэг нь хатуулаг, галд тэсвэртэй байдал юм. Энэ нь тодорхой металлын ашиглалтын талбайг тодорхойлох боломжийг олгодог эдгээр чанарууд юм. Тиймээс бид бүх физик шинж чанарыг харгалзан үзэж, хайлуулах чадварын асуудалд онцгой анхаарал хандуулах болно.
Металлын физик шинж чанар
Физик шинж чанараар нь металлын шинж чанарыг дөрвөн үндсэн зүйлээр илэрхийлж болно.
- Металл гялбаа - зэс, алтнаас бусад нь бүгд ижил мөнгөлөг цагаан сайхан гялбаатай. Тэд улаавтар, шаргал өнгөтэй байдаг. Кальци - мөнгөн цэнхэр.
- Агрегат төлөв - шингэн хэлбэртэй мөнгөн уснаас бусад хэвийн нөхцөлд байгаа бүх хатуу бодис.
- Цахилгаан ба дулаан дамжилтын илтгэлцүүр - бүгдийн шинж чанарметалл, гэхдээ янз бүрийн хэмжээгээр илэрхийлэгддэг.
- Хуурамчлах чадвар, уян хатан чанар нь бүх металлын нийтлэг үзүүлэлт бөгөөд тухайн төлөөлөгчөөс хамаарч өөр өөр байж болно.
- Халах ба буцлах температур - аль металл галд тэсвэртэй, аль нь хайлдаг болохыг тодорхойлно. Энэ параметр нь бүх элементийн хувьд өөр байна.
Бүх физик шинж чанарыг металлын болор торны тусгай бүтцээр тайлбарладаг. Түүний орон зайн зохион байгуулалт, хэлбэр, хүч чадал.
Улсдаг ба галд тэсвэртэй металл
Энэ үзүүлэлт нь тухайн бодисыг хэрэглэх талбарт маш чухал юм. Галд тэсвэртэй металл, хайлш нь механик инженерчлэл, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэл, олон чухал бүтээгдэхүүнийг хайлуулах, цутгах, өндөр чанартай ажлын багаж хэрэгслийг олж авах үндэс суурь болдог. Тиймээс хайлах болон буцалгах цэгийн талаархи мэдлэг нь суурь юм.
Металлуудыг хүч чадлаар нь ялгаж үзвэл хатуу ба хэврэг гэж хувааж болно. Хэрэв бид галд тэсвэртэй байдлын талаар ярих юм бол хоёр үндсэн бүлэг байдаг:
- Fusible - эдгээр нь 1000 оС-аас доош температурт нэгтгэх төлөвийг өөрчлөх чадвартай. Жишээ нь: цагаан тугалга, хар тугалга, мөнгөн ус, натри, цезий, манган, цайр, хөнгөн цагаан болон бусад.
- Галд тэсвэртэй гэж хайлах цэг нь заасан хэмжээнээс өндөр байдаг. Тэдгээрийн тоо тийм ч олон биш бөгөөд практикт бүр бага ашиглагддаг.
1000-аас дээш хайлах цэгтэй металлын хүснэгтийг оС доор үзүүлэв. Ягхамгийн галд тэсвэртэй төлөөлөгчид тэнд байрладаг.
| Металлын нэр | Хайлах цэг, oC | Буцлах цэг, oC |
| Алт, Ау | 1064.18 | 2856 |
| Бериллий, Be | 1287 | 2471 |
| Кобальт, Ко | 1495 | 2927 |
| Chrome, Cr | 1907 | 2671 |
| Зэс, Cu | 1084, 62 | 2562 |
| Төмөр, Фе | 1538 | 2861 |
| Гафни, Hf | 2233 | 4603 |
| Иридиум, Ир | 2446 | 4428 |
| Манган, Mn | 1246 | 2061 |
| Молибден, Мо | 2623 | 4639 |
| Нобиум, Nb | 2477 | 4744 |
| Никель, Ни | 1455 | 2913 |
| Палладий, Pd | 1554, 9 | 2963 |
| Платинум, Pt | 1768.4 | 3825 |
| Рениум, Re | 3186 | 5596 |
| Родиум, Rh | 1964 | 3695 |
| Рутениум, Ru | 2334 | 4150 |
| Тантал, Та | 3017 | 5458 |
| Technetium, Tc | 2157 | 4265 |
| Ториум, Th | 1750 | 4788 |
| Титан, Ти | 1668 | 3287 |
| Ванадий, V | 1910 | 3407 |
| Вольфрам, В | 3422 | 5555 |
| Циркони, Zr | 1855 | 4409 |
Энэ металлын хүснэгтэд хайлах цэг нь 1000 oC-ээс дээш байгаа бүх төлөөлөгчийг оруулсан болно. Гэсэн хэдий ч практик дээр тэдгээрийн олонх нь янз бүрийн шалтгааны улмаас ашиглагддаггүй. Жишээлбэл, эдийн засгийн үр ашгийн улмаас эсвэл цацраг идэвхт, хэт өндөр хэврэг, идэмхий довтолгоонд өртөмтгий.
Дэлхий дээрх хамгийн галд тэсвэртэй металл бол вольфрам гэдэг нь мөн хүснэгтийн өгөгдлөөс тодорхой харагдаж байна. Алт хамгийн бага үнэ цэнэтэй. Металлтай ажиллахдаа зөөлөн байх нь чухал. Иймээс дээрхи ихэнхийг техникийн зорилгоор ашигладаггүй.
Хамгийн галд тэсвэртэй металл бол вольфрам
Тогтмол системд 74 серийн дугаарын дор байрладаг. Энэ нэрийг алдарт физикч Стивен Вольфрамын нэрээр өгсөн. Ердийн нөхцөлд энэ нь мөнгөлөг цагаан өнгөтэй хатуу, галд тэсвэртэй металл юм. Энэ нь тод металл гялбаатай. Химийн хувьд идэвхгүй, хариу үйлдэл үзүүлэх дургүй.
Байгальд ашигт малтмал хэлбэрээр олддог:
- волфрамит;
- scheelite;
- huebnerite;
- ферберит.
Гянт болд бол хамгийн галд тэсвэртэй металл гэдгийг эрдэмтэд нотолсон. Гэсэн хэдий ч, seaborgium нь онолын хувьд энэ металлын рекордыг эвдэх чадвартай гэсэн саналууд байдаг. Гэхдээ энэ нь маш богино хугацаанд оршин тогтнох цацраг идэвхт элемент юм. Тиймээс үүнийг батлах боломжгүй байна.
Тодорхой температурт (1500 оС) вольфрам уян хатан, уян хатан болдог. Тиймээс түүн дээр тулгуурлан нимгэн утас үйлдвэрлэх боломжтой. Энэ өмчийг гэр ахуйн энгийн гэрлийн чийдэнг утас хийхэд ашигладаг.
3400 oС-ээс дээш температурыг тэсвэрлэх чадвартай хамгийн галд тэсвэртэй металлын хувьд вольфрамыг технологийн дараах салбарт ашигладаг:
- аргон гагнуурын электрод болгон;
- хүчилд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй хайлш авах;
- халаалтын элемент болгон;
- сутсан утас гэх мэт вакуум хоолойд.
Металл вольфрамаас гадна түүний нэгдлүүдийг технологи, шинжлэх ухаан, электроникийн салбарт өргөн ашигладаг. Энэ нь дэлхийн хамгийн галд тэсвэртэй металлын хувьд маш өндөр чанарын шинж чанартай нэгдлүүдийг үүсгэдэг: бат бөх, бараг бүх төрлийн химийн довтолгоонд тэсвэртэй, зэврэлтэнд өртдөггүй, бага ба өндөр температурт (вон, вольфрамын сульфид, түүний нэг талст болон бусад) тэсвэртэй. бодис).
Ниоби ба түүний хайлш
Nb буюу ниобиум нь хэвийн нөхцөлд мөнгөлөг цагаан гялалзсан металл юм. Шингэний шилжилтийн температур 2477 oC учраас энэ нь бас галд тэсвэртэй. Чухам энэ чанар, түүнчлэн химийн бага идэвхжил, хэт дамжуулагчийн хослол нь ниобиумыг жил бүр хүний практик үйл ажиллагаанд улам бүр түгээмэл болгох боломжийг олгодог. Өнөөдөр энэ металлыг ийм зориулалтаар ашиглаж байназэрэг салбарууд:
- пуужингийн шинжлэх ухаан;
- сансарын салбар;
- цөмийн энерги;
- химийн аппаратын инженерчлэл;
- радио инженерчлэл.
Энэ металл нь маш бага температурт ч физик шинж чанараа хадгалдаг. Үүн дээр суурилсан бүтээгдэхүүн нь зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй, бат бөх, маш сайн дамжуулалтаар ялгагдана.
Энэ металлыг хөнгөн цагаан материалд нэмээд химийн эсэргүүцлийг сайжруулдаг. Үүнээс катодууд ба анодууд, өнгөт хайлшууд нь хайлшаар хийгдсэн байдаг. Зарим улсын зоос хүртэл ниоби агуулсан байдаг.
Тантал
Металл, чөлөөт хэлбэрээр, хэвийн нөхцөлд исэл хальсаар бүрхэгдсэн. Энэ нь өргөн тархсан, хүмүүст маш чухал ач холбогдолтой физик шинж чанаруудтай. Үүний үндсэн шинж чанарууд нь дараах байдалтай байна:
- 1000-аас дээш температурт oC нь хэт дамжуулагч болдог.
- Энэ бол вольфрам, рений дараа хамгийн их галд тэсвэртэй металл юм. Хайлах цэг нь 3017 oC.
- Маш сайн хий шингээх чадвартай.
- Хуудас, тугалган цаас, утас болон бага зэрэг хүндрэлтэй өнхрөх тул ажиллахад хялбар.
- Хатуулаг сайтай, хэврэг биш, уян хатан чанарыг хадгалдаг.
- Химийн бодист маш тэсвэртэй (усны бүсэд уусдаггүй).
Эдгээр шинж чанаруудын ачаар халуунд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалах олон төрлийн хайлшийн үндэс болгон алдартай болж чадсан. Түүний олон тооны нэгдлүүдийг цөмийн физик, электроник, тооцоолох төхөөрөмжид ашигладаг. Тэдгээрийг хэт дамжуулагч болгон ашигладаг. Өмнө нь танталыг улайсдаг чийдэнгийн элемент болгон ашигладаг байсан. Одоо вольфрам байраа эзэллээ.
Хром ба түүний хайлш
Хамгийн хатуу металлуудын нэг, байгалиасаа хөхөвтөр цагаан өнгөтэй. Түүний хайлах цэг нь өнөөг хүртэл авч үзсэн элементүүдийнхээс бага бөгөөд 1907 oC байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь механик нөлөөлөл, боловсруулалт, хэвэнд сайн тэсвэртэй тул инженерчлэл, үйлдвэрлэлд хаа сайгүй ашиглагдаж байна.
Chrome нь шүршигч гэдгээрээ онцгой үнэ цэнэтэй юм. Энэ нь гоо сайхны гялалзах, зэврэлтээс хамгаалах, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх зорилгоор бүтээгдэхүүнд хэрэглэнэ. Уг процессыг хром бүрэх гэж нэрлэдэг.
Хромын хайлш маш их алдартай. Эцсийн эцэст, хайлш дахь энэ металлын багахан хэмжээ ч гэсэн сүүлчийнх нь хатуулаг, нөлөөллийг эсэргүүцэх чадварыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Циркони
Хамгийн үнэтэй металлын нэг тул техникийн зориулалтаар ашиглахад хүндрэлтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний физик шинж чанар нь түүнийг бусад олон салбарт зайлшгүй шаардлагатай болгодог.
Хэвийн нөхцөлд энэ нь сайхан мөнгөлөг цагаан металл юм. Энэ нь нэлээд өндөр хайлах цэгтэй - 1855 оС. Энэ нь химийн идэвхгүй тул хатуулаг, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Мөн хүний арьс болон бүх организмд маш сайн биологийн зохицолтой. Энэ нь түүнийг үнэ цэнэтэй болгодоганагаах ухаанд хэрэглэх металл (багаж, протез гэх мэт).
Циркони ба түүний нэгдлүүдийн үндсэн хэрэглээ, түүний дотор хайлш нь дараах байдалтай байна:
- цөмийн эрчим хүч;
- пиротехник;
- метал хайлш;
- эм;
- био бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх;
- бүтцийн материал;
- хэт дамжуулагч шиг.
Хүний эрүүл мэндийг сайжруулах үнэт эдлэлийг хүртэл циркон болон түүн дээр суурилсан хайлшаар хийдэг.
Молибден
Хэрэв та аль металлыг хамгийн галд тэсвэртэй болохыг олж мэдвэл, тусгайлсан вольфрамаас гадна молибденийг ч нэрлэж болно. Түүний хайлах цэг нь 2623 oC. Үүний зэрэгцээ энэ нь нэлээд хатуу, уян хатан, боловсруулах боломжтой.
Энэ нь ихэвчлэн цэвэр хэлбэрээр биш, харин хайлшийн салшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашиглагддаг. Тэдгээр нь молибден агуулсан тул элэгдэлд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй, зэврэлтээс хамгаалдаг.
Зарим молибдений нэгдлүүдийг техникийн тосолгооны материал болгон ашигладаг. Мөн энэ металл нь хүч чадал, зэврэлтээс хамгаалах зэрэгт нэгэн зэрэг нөлөөлдөг хайлштай материал бөгөөд маш ховор тохиолддог.
Ванади
Мөнгөн гялбаатай саарал металл. Энэ нь нэлээд өндөр хайлуулах чадварын индекстэй (1920 оС). Энэ нь идэвхгүй байдлын улмаас олон процесст катализатор болгон голчлон ашиглагддаг. Үүнийг эрчим хүчний салбарт химийн гүйдлийн эх үүсвэр болгон, органик бус хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үндсэн утгацэвэр металл биш, харин түүний зарим нэгдлүүд байдаг.
Рени ба түүн дээр суурилсан хайлш
Гянтболдын дараа ямар металл хамгийн галд тэсвэртэй вэ? Энэ бол рени юм. Түүний хайлах цэг нь 3186 oC. Энэ нь хүч чадлын хувьд вольфрам, молибдений аль алиныг нь давж гардаг. Түүний уян хатан чанар нь тийм ч өндөр биш юм. Рений хэрэгцээ маш өндөр боловч олборлолтод хүндрэлтэй байдаг. Үүний үр дүнд энэ нь одоо байгаа хамгийн үнэтэй металл юм.
Хийхэд ашигласан:
- тийрэлтэт хөдөлгүүр;
- термопар;
- спектрометр болон бусад төхөөрөмжүүдэд зориулсан утас;
- газрын тос боловсруулахад катализатор болгон.
Бүх хэрэглүүрүүд үнэтэй байдаг тул зөвхөн яаралтай үед, өөр зүйлээр солих боломжгүй үед л ашигладаг.
Титан хайлш
Титан нь маш хөнгөн, мөнгөлөг цагаан металл бөгөөд металлургийн үйлдвэр, металл боловсруулахад өргөн хэрэглэгддэг. Сайн нөхцөлд тэсэрч болзошгүй тул шатамхай.
Энэ нь нисэх онгоц, пуужингийн үйлдвэрлэл, хөлөг онгоц үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг. Биологийн бие махбодид нийцдэг тул анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг (протез, цоолох, имплант гэх мэт).
