Самый легкий металл в мире: интересные факты, цифры, статистика

Самый легкий металл в мире: интересные факты, цифры, статистика

Металлы – уникальные элементы. Они широко распространены в природе и активно используются в разных сферах детальности человека. Несмотря на то, что большинство металлов тяжёлые и плотные, некоторые из них все же могут плавать в воде, а другие почти такие же легкие как воздух. Важно указать, что, когда речь идет о легкости, подразумевается плотность – количество вещества на единицу объема. Таким образом, самый легкий металл – тот, у которого наименьшая плотность.

Список самых легких материалов

Самым легким или наименее плотным элементом, который представляет собой металл, является литий. Его атомный номер в периодической системе 3, а плотность составляет 0,534 г/см 3 . Учитывая показатель, литий теоретически может плавать на воде. Но, как и другие щелочные элементы, он обладает высокой реакционной способностью, поэтому он быстро реагирует с выделением тепла и образованием гидроксида лития и газообразного водорода. Из-за своей токсичности он не пригоден для применения в быту.

Причина, по которой он такой легкий, заключается в том, что этот элемент (находится в первой группе второго периода в таблице Менделеева), получает дополнительную электронную оболочку. Теперь вы узнали, какой самый легкий металл в мире, но данный список можно продолжить материалами:

• калий – 0,89 г/см 3 . Он считается жизненно важным питательным веществом в организме человека. При химических испытаниях элемент может быть взрывоопасным при контакте с водой;
• натрий – 0,97 г/см 3 – является неотъемлемой частью нашего организма. Он достаточно легкий для транспортировки в кровотоке. В повседневной жизни мы все встречаемся с натрием, а точнее с его соединением – хлоридом натрия, который также известен как поваренная соль;
• рубидий – 1,53 г/см 3 . Говоря о том, какой металл самый легкий, вряд ли кто-то назовет рубидий. Это все потому, что за пределами научной лаборатории он практически не известен;
• кальций – 1,54 с/см 3 . В нашем организме он является неотъемлемым компонентом зубов и костей;
• магний – 1,74 г/см 3 – материал, способствующий фотосинтезу. Благодаря своему небольшому весу он является идеальным материалом для изготовления портативных гаджетов;
• бериллий – 1,85 г/см 3 . Считается одним из самых редких элементов. Основным свойством бериллия является то, что он не магнитный, это делает его хорошим материалом для создания инструментов, предназначенных для использования в оборудовании, чувствительном к магнитным полям.

Список легких металлов можно продолжать, но вышеуказанные считаются одними из самых распространенных и менее плотных.

Отличия легких металлов от тяжёлых

Тяжелые металлы обычно определяются как элементы с относительно высокой плотностью, атомной массой или атомным номером. Обычно плотность не менее 5 г/см 3 используется для определения тяжелого металла и для его дифференциации от других металлов. Среди самых тяжелых элементов стоит выделить осмий, иридий, платину, нептуний, плутоний, вольфрам.

Свойства материалов

Легкие материалы и сплавы имеют низкую плотность и высокое отношение прочности к массе. Вы узнали о легких и тяжелых металлах, остается выделить их ключевые свойства:

• обычно они характеризуются низкой токсичностью, исключением является только бериллий;
• легкие металлы включают сплавы алюминия, магния, титана;
• высокая прочность;
• коррозийная стойкость;
• гибкость, деформация.

Каждая группа элементов обладает своими уникальными физическими и химическими свойствами, благодаря которым их активно используют в разных сферах деятельности. Кроме этого, особенности производства также разные. Чаще всего легкие сплавы можно создавать путем литья, ковкой и волочением.

Сообщение на тему: Легкие металлы (в день науки)

«Микролаттис» самый легкий металл, который на 99.9% состоит из воздуха

Как построить самый легкий в мире металл? Ученые говорят, что нужно сделать его из воздуха.

«Микролаттис» (англ. microlattice — микрорешетка) — так называется разработанный учеными из HRL Laboratories LLC (Малибу, Калифорния) материал, совместный патент на который принадлежит компаниям Boeing и General Motors. Инновационный металл состоит из сети сплетенных между собой миниатюрных полых трубок, и его вес в 100 раз меньше пенопласта.

Аэрокосмические и автомобильные компании в поиске способов снизить расход топлива всегда стремятся сделать материалы, используемые в строительстве транспорта, как можно более легкими без ущерба для прочности. Исследователи заявляют, что процесс создания микролаттиса как раз отвечает этим требованиям не только из-за своей предельной легкости, но и сочетающейся с ней невероятной прочности.

«Люди думают, что создание легкого металла обязательно включает в себя его сплавливание с «легким» компонентом и потому путают нашу инновацию с давно известным сплавом под названием никель-фосфор. Однако наш метод производства позволяет придать металлу такую устойчивость и легкость, что его можно без труда поместить его на макушку одуванчика, не повредив его»,- рассказала химик из HRL Laboratories София Янг.

Выдающиеся свойства материала основаны на том же принципе, что заложен в Эйфелеву башню и позволяет ей поддерживать устойчивость своей огромной структуры так, будто речь идет об обычном жилом доме, а не о гигантском небоскребе. В том, чтобы перенести этот принцип на миниатюрный масштаб, и заключалась главная задача исследователей из лаборатории HRL.

Читайте также: Выбор краски для мангала

Они заявляют, что сеть взаимосвязанных полых трубок, из которых состоит микролаттис, копирует структуру поддержки мостов. Однако здесь все немного иначе: толщина стенок трубок составляет всего 100 нанометров, то есть в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Это значит, что материал, по сути, на 99.99% состоит из… воздуха.

Такой структуры ученым удалось добиться использованием инновационной технологии аддитивного производства, своим действием напоминающей 3D-печать. Но в отличие от 3D-печати, использующей послойное наложение структуры, метод, созданный лабораторией HRL, задействует специальные полимеры, реагирующие на свет и формирующие всю структуру за один процесс.

Под воздействием ультрафиолетового излучения, пропускаемого через специальный фильтр, находящийся в жидкой форме полимер формируется в трехмерную решетку за несколько секунд. В зависимости от будущего предназначения микролаттиса, в жидкий полимер добавляется широкий спектр различных материалов, таких как керамика или композитные металлы. Таким образом, микрорешетка, сформированная из полимера с примесями, получит дополнительные свойства.

Исследователи могут менять прочность структуры, корректируя химические составляющие полимера или изменяя характеристики ультрафиолетового воздействия. «Мы уверены, что в будущем эта технология ляжет в основу многих производственных процессов. Микролаттису можно найти много применений, и мы прилагаем все усилия для его дальнейшего усовершенствования».

Несмотря на многообещающие характеристики микролаттиса, исследователи считают, что до того как металл можно будет пустить в массовое производство, пройдут годы. Процесс завоевания микролаттисом аэрокосмической промышленности тормозят, в первую очередь, жесткие правила и стандарты внутри самой отрасли. Но благодаря быстрому и дешевому способу производства материала, рано или поздно этот ультра-легкий металл станет обыденностью.

«Цена микролаттиса позволит ему не только конкурировать с распространенными материалами, используемыми сегодня в производстве автомобилей, но и вскоре заменить их»,- уверяет исследовательница из лаборатории HRL. «И если его цена делает его подходящим для автомобилей, то что и говорить о самолетах…»

Глава III. Литий — самый легкий металл

Новости Библиотека Таблица эл-тов Биографии Карта сайтов Ссылки О сайте

Состояние в природе и получение. Литий — самый легкий из всех металлов — был открыт в 1817 г. Арфведсеном при исследовании минерала петалита. Минерал этот обнаружил еще в 1800 г. в Швеции бразильский ученый де-Андрада-е Сильва; этот же исследователь нашел в Швеции и другой минерал — лепидолит, также содержащий литий.

По предложению Берцелиуса новый элемент получил название «литий», произведенное от греческого «литое», что значит камень. Несмотря на то что Дэви и Бранде в 1818 г. удалось выделить небольшие количества лития, применяя метод электролиза к гидроксиду лития, промышленное получение металла было налажено гораздо позднее (в 1855 г.), когда в качестве сырья стали использовать хлорид лития.

Хлорид лития получают путем химической переработки минералов лепидолита, петалита, амблигонита, сподумена и др. Силикаты, содержащие литий, широко распространены в природе. Их известно около 1500. Содержание лития в земной коре составляет 5-10-3 % по массе. Литий в виде соединений можно обнаружить не только в минералах, но и в воде различных источников, в морской воде и даже в растениях (сахарной свекле, табаке, хмеле, чае и др.). Обычно литий встречается вместе с натрием и калием, что вполне естественно, так как все они — представители одной общей группы — щелочных металлов. Промышленное использование минерала выгодно лишь, когда содержание лития (в расчете на оксид) составляет не менее одного процента. Промышленное значение имеет литиевая слюда — лепидолит LiK2Al3 [Al(Si3O10)2OHF]4, представляющий собой беловатые или слегка розовые листочки гидроксиалюмосиликата лития, калия и алюминия. Лепидолит — обычное сырье для получения лития. Другой минерал — сподумен (из группы пироксенов), встречается вместе с кварцем и полевыми шпатами и также используется для получения лития. Его состав менее сложен: LiAl[SiO3]2, это сероватые блестящие кристаллы.

Переработка сподумена или лепидолита производится с целью получения хорошо растворимых солей лития — хлорида и сульфата. Для этого минералы сначала «обогащают», применяя метод флотации. Получается «рудный концентрат», т. е. сырье, содержащее повышенное по сравнению с исходной рудой количество лития на единицу массы. После этого начинается собственно химическая переработка. Суть ее состоит в разложении сложных алюмосиликатов. Разложение производят различными способами. Можно, например, растворить руду в горячей серной кислоте или обработать ее при сплавлении (температура 1050-1200 °С) сульфатом калия или хлоридом кальция. Рассмотрим реакции, происходящие при нагревании до 350 °С сподумена с серной кислотой:

Сульфат лития хорошо растворим в воде, его можно отделить от плохо растворимого силиката алюминия Al2O3-4SiO2-H2O; примеси ионов железа, кальция, магния удаляют добавлением небольших количеств карбоната калия и натрия. С хлоридом кальция сподумен образует хлорид лития и алюмосиликат кальция:

2LiAl[SiO3]2 + CaCl2 = 2LiCl + Al2O3⋅4SiO2⋅CaO

Полученные этими методами соли лития являются и сами по себе ценным сырьем для ряда отраслей промышленности. Они также служат для выделения металлического лития.

В настоящее время металлический литий получают электролизом расплавленной смеси хлоридов лития и калия при 400-450 °С. Катоды в электролитических ваннах железные, а аноды графитовые, На катоде протекает реакция:

Читайте также: Хотите купить бесцентровой круглошлифовальный станок в Москве?

Сообщение на тему: Легкие металлы (в день науки)

Сообщение на тему: Легкие металлы (в день науки)

Понятия «легкие металлы» на данный момент нет в номенклатуре ИЮПАК. Легкими металлами называют металлы с небольшой плотностью.

Наиболее важными легкими металлами являются: алюминий, олово, магний, титан, бериллий и литий. Также, к этой группе обычно относят: галлий, индий, таллий, висмут и кадмий.

Самый легкий металл

Известно, что самый легкий металл — литий

, который активно используется в сплавах.

Литий нашел свое применение в:

• производстве анодов химических для источника тока;
• в оптических работах и экспериментах;
• в работе с высокоэффективными лазерами.

Например, гидроксид лития используется в изготовлении электролита щелочных аккумуляторов. В производстве керамики также используется силикат и алюминат лития — в качестве основы. Такая керамика застывает уже при комнатной температуре.

Это свойство лития используют:

• в металлургии;
• в военном производстве (при разработке сложной техники);
• в термоядерной энергетике.

В промышленности литию также находится активное применение, поскольку некоторые соединения этого металла способствуют отбеливанию тканей.

Интересно, что сфера использования лития распространилась на медицину и фармацевтику. В психиатрии соединения лития используют для стабилизации эмоционального состояния пациентов.

Легкие цветные металлы

Наиболее распространенные легкие цветные металлы: алюминий и магний.

Читайте также: Осцилляционно-шпиндельный шлифовальный станок своими руками

считается активным металлом. В промышленности он ценится в работе с конструкционными материалами, поскольку наделен высокими показателями пластичности и податливостью к обработке.

Среди свойств алюминия основными являются:

• способность проводить как тепло, так и электричество (показатель электропроводности достигает 65 процентов);
• устойчивость к коррозии в атмосферных проявлениях;
• высокая плотность сплавов;
• относительно малая плотность;
• высокая пластичность.

Окисная пленка буквально впечатывается в поверхность алюминия и, тем самым, предохраняет его от агрессивного воздействия среды или от нежелательных соединений.

Что касается магния, то этот металл наделен, наоборот, весьма низкой пластичностью. Это сказывается на неудовлетворительной свариваемости. При этом магний легко поддается резанию, хотя механические свойства этого металла имеют низкий показатель. Как следствие — использование магния как конструкционного материала бывает затрудненным.

• высокой температурой плавления;
• коррозионной стойкостью;
• способностью образовывать гидроокись при взаимодействии с влагой;
• способностью образовывать сплавы (при этом механические показатели магния усиливаются, что существенно расширяет сферу его использования).

Источник https://metallurgist.pro/%D1%81%D0%B0%D0%BC%D1%8B%D0%B9-%D0%BB%D0%B5%D0%B3%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB-%D0%B2-%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D1%8B%D0%B5/

Источник https://met-lit.ru/stanki/legkie-metally-primery.html