Какой металл самый легкий? Его свойства и особенности

Слово «металл» привычно ассоциируется с большим весом. Но это совсем не так – некоторые металлы настолько легкие, что даже не тонут в воде. А некоторые весят в сотню раз меньше пенопласта и все равно остаются прочным металлом. Возможно, вас также заинтересует статься про самые дорогие металлы в мире.

Узнай все о самом легком металле

Алюминиевые сплавы

К ним относятся сплавы для литья под давлением алюминия с магнием, литейные сплавы алюминия с кремнием, самозакаливающиеся сплавы повышенной прочности алюминия с медью. Они легкодоступны, экономичны, отличаются небольшой плотностью, высокой прочностью при низких температурах, хорошей электропроводностью и стойкостью к коррозии.

Алюминий хорошо поддается любой обработке, поэтому с успехом заменил сталь и медь во многих отраслях промышленности. Путем их использования созданы новые конструкции быстроходной военной техники, увеличилась скорость транспорта всех видов, стала больше емкость цистерн и контейнеров для перевозки нефтепродуктов.

Из алюминия делают палубные сооружения, несущие конструкции, кровельные материалы, аппаратуру, провода и т.д. Единственный его недостаток – зависимость механических свойств от роста температуры.

Виды тяжелых цветных металлов

Сырьем для производства тяжелых цветных металлов служат сульфидные и окисленные полиметаллические руды. При этом могут использоваться различные производственные техники и способы, основная задача которых состоит в максимальном извлечении ценных компонентов из руды.

При обработке тяжелых цветных металлов используют технологии пиро- и гидрометаллургии. В результате этих процессов образуются черновые металлы, которые в дальнейшем рафинируются и используются в промышленности.

• Медь.

Распространенный тяжелый металл, обладающий высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью.

Медь отлично соединяется с другими компонентами. Благодаря этому полученные сплавы широко используются в машиностроении.

• Цинк.

Не все сплавы с содержанием цинка используются в промышленной сфере. Все дело в его хрупкости. Однако при нагревании до +150 °С он легко поддается ковке и прокатке. Цинк устойчив к коррозии, но разрушается при взаимодействии с кислотой и щелочью.

• Свинец.

Имеет серый цвет, отдающий голубоватым оттенком. Точка его плавления – +327 °С. Свинец одновременно тяжелый и мягкий металл, отлично поддается ковке молотком, не затвердевая при этом. При литье принимает различные формы. Не поддается воздействию соляной, серной, уксусной и азотной кислот.

Магниевые сплавы

Чаще всего используются сплавы магния с цинком и алюминием, отличающиеся низким удельным весом (до 1,8 кг/куб.см), высокой удельной прочностью и хорошими литейными характеристиками.

Материалы характеризуются определенной мягкостью, плохо сопротивляются воздействию высоких температур и агрессивных сред, но отлично себя зарекомендовали при работе в обычных условиях. Из них изготавливают инструменты, детали двигателей и тормозов для автомобилей и вагонов, корпуса приборов, фотокамер и компьютеров.

Для защиты от коррозии готовые изделия покрывают защитными окисными пленками и специальными лаками.

Благородные цветные металлы

К таковым относят:

• золото;
• серебро;
• платину.

Золото – металл, обладающей чрезвычайной химической стойкостью. Его не получится окислить даже в расплавленном виде – растворяется только под воздействием состава из соляной и азотной кислот. Отличается высокими показателями текучести, отлично поддается обработке. Цена на бирже цветных металлов за 1 г составляет 2 450 руб.

Серебро – металл, отличающийся пластичностью, высокой электро- и теплопроводимостью, хорошо поддается ковке, не окисляется под воздействием О2.

Титановые сплавы

Марки сплавов на основе титана отличаются по эксплуатационным свойствам и химическому составу. Чаще всего в них содержатся: марганец, алюминий, хром, олово, молибден, ванадий, кремний, железо.

Сочетая коррозионную стойкость и прочность с низкой плотностью, они обладают целым рядом конструктивных преимуществ перед сталью или алюминием. Изделия из данного материала:

• немагнитны;
• стойки к износу;
• отличаются высокой энергоемкостью и удельной прочностью;
• отлично работают в агрессивных средах.

Материал хорошо штампуется, куется, прокатывается и сваривается. Из него производят трубы, проволоку, листы, профили, плиты, полы. Все более широкое применение титан находит в изготовлении элементов конструкции самолетов, металлургии, военной промышленности, радиотехнике, химической и энергетической отраслях, где ключевую роль играет его высокая коррозионная устойчивость и низкая теплопроводность.

Самый легкий металл в мире

Литий

Самый легкий металл, известный науке, это, безусловно, литий. Как и остальные легчайшие металлы, он относится к группе щелочных металлов, которой свойственная высокая химическая активность. Плотность лития – 0,534 грамма на кубический сантиметр, т.е. он почти вдвое легче воды. Более того, литий может плавать даже в керосине, поэтому для его хранения, как правило, используют минеральное масло, петролейный эфир, газолин или парафин.

Литий — мягкий металл, легко режется ножом

Литий в 40 раз легче одних из самых тяжелых и прочных металлов, известных науке, – осмия и иридия (22,587 г/см3). Молярная масса лития — 6,941 г/моль. Порядковый номер в таблице Менделеева – 3. Литий был выделен из минерала петалита шведским химиком Иоганном Арфведсоном в 1817 году. В природе литий встречается преимущественно в составе горных пород (примерно 21 грамм на тонну). Спустя семь лет литий впервые синтезировали лабораторным путем. Внешне этот пластичный и мягкий металл напоминает лед и даже имеет схожий серебристый оттенок. Чтобы расплавить литий, потребуется температура в 181 C0.

Удивительный литий и его свойства

В чистом виде этот легкий металл не используется, так как он чересчур активно взаимодействует с окружающей его средой. Обычно литий сплавляют с натрием или другими легкими металлами. Без лития не обходятся при изготовлении пиротехники, термоядерного оружия, оптики; также литий часто используется в качестве окислителя. Активное применение литию нашли в фармацевтике, пищевой, текстильной и силикатной промышленности. Некоторые сплавы лития оказались полезными даже в электронике и авиакосмической промышленности.

Литий весьма токсичен

Другие металлы щелочной группы также относят к самым легким, хотя они и уступают литию. Следом за литием идут калий (0,856 г/см3) и натрия (0,971 г/см3). Они также не тонут в воде. Остальные щелочные металлы (рубидий, цезий, франций) тяжелее воды.

Бериллиевые сплавы

Наличие бериллия придает сплаву жаростойкость, прочность и устойчивость к коррозии. Его уникальные свойства (повышенная жесткость, высокая точка плавления, удивительная оптическая отражательная способность) привлекли внимание аэрокосмической и атомной промышленности. Он используется для изготовления деталей космических кораблей и спутниковых антенн, энергетических реакторов и дисковых тормозов самолета, в системах обнаружения целей и космических телескопах.

Более широкого применения бериллий не нашел из-за дорогостоящего производства, а также высокой токсичности своего порошкообразного окисла.

Самый легкий искусственный металл

Микролаттис

Известно, что самый легкий природный металл – литий. Однако в 2015 году ученые Калифорнийского университета продемонстрировали сверхлегкий материал по прочности схожий с металлами, но в сотню раз легче пенопласта. Он на 99,99% состоит из воздуха. При этом толщина его стенок составляет всего 100 нанометров – в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Если положить кусок микролаттиса на одуванчик, цветок, чью «шапку» может разрушить даже легкое дуновение ветерка, не деформируется.

Микролаттис так легок, что не деформирует одуванчики

Структура микролаттиса напоминает человеческие кости. Материал имеет такую же ячеистую структуру, состоящую из полых никелевых трубок, пересекающихся крест-накрест. Благодаря строению материал способен выдерживать колоссальные для своего веса нагрузки.

Микролаттис под микроскопом
Компания Boeing незамедлительно объявила о намерении использовать микролаттис для «самолетов будущего».

Виды и маркировка лома цветных металлов

Некоторые виды лома цветных металлов могут быть переработаны с целью их вторичного использования.

В таблице ниже представлен список металлов и количество видов лома к каждому из них.

В пункты по приему вторичного сырья чаще всего сдают сплавы цветных металлов. Принадлежность к тому либо иному виду металла определяют по преобладающему в сплаве элементу в процентном соотношении. Оценка происходит посредством применения особого оборудования.

Лом цветных металлов принято делить на группы в зависимости от:

• происхождения;
• химических составляющих;
• физического состояния материала на момент сдачи.

Цветной металл становится ломом, если:

• обнаружен брак;
• списан в отходы промышленного производства;
• является некондиционным;
• стал скрапом готовой продукции.

Химические составляющие лома возможно определить только в лаборатории, именно после этого можно верно сказать, к какому металлу либо сплаву он относится.

Наиболее ценным вторичным сырьем являются нелегированные металлы, содержащие примеси в незначительном количестве. Однако физические параметры скрапа не имеют такую же важность, как и химические.

В соответствии с этими характеристиками виды лома цветных металлов принято делить таким образом:

• класс А – лом и куски отходов;
• класс Б – стружка, проволока и небольшие кусковые отходы;
• класс В – отходы в виде порошка (встречаются нечасто, обычно у определенных металлов, среди которых вольфрам, молибден, кобальт и титан).
• класс Г – остальные виды вторичного сырья.

Весь цветной скрап проходит тщательную проверку на:

• загрязнения химического и радиационного типа;
• степень взрывоопасности.

После ее проведения выдается сертификат, подтверждающий безопасность лома. Без данного документа дальнейшая транспортировка невозможна.

Насыщенность лома вредными веществами не должна превышать норму, установленную ГОСТом 12.1.005.

Министерство природных ресурсов и экологии РФ различает пять классов цветного металлолома, представляющих химическую, радиационную и взрывоопасность. Это скрап:

• Опасный для экологической среды. К таким отходам относят ртуть, а также плутоний и полоний.
• Имеющий высокую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 30 лет. К нему относят сплавы таких металлов, как свинец, молибден и кобальт.
• Имеющий умеренную опасность, после применения которого на восстановление экологии нужно 10 лет. К нему относят лом с примесями таких металлов, как медь, железо, цинк, никель, алюминий и серебро.
• Имеющий малую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 3 года. К данному классу относится бронза.
• С низким уровнем опасности, который не наносит ущерб экосистеме. Сюда входит большинство видов лома цветных металлов.

Пункты приема металлолома обязаны иметь лицензию. Эта необходимость обуславливается тем, что цветмет представляет опасность для людей и экологической среды. ГОСТ регулирует определение сортов лома в соответствии с обозначенными параметрами качества.

При этом берутся во внимание некоторые характеристики, присущие скрапу, среди которых:

• величина;
• происхождение;
• степень однородности;
• процент засора;
• химические составляющие;
• физический износ;
• габаритные размеры.

Представительная проба позволяет выявить качество лома. Во время его транспортировки обязательным требованием является маркировка, содержащая следующую информацию:

• наименование;
• обозначение в соответствии с ГОСТом;
• вид вторичного сырья;
• марка сплава.

Маркировка должна быть надежно прикреплена к грузу при транспортировке и хранении.

Для определения марки металла нужно только заглянуть в специальный документ – марочник, который содержит информацию обо всех маркировках интересующего вас металла либо сырья.

Реакции с литием

Учитывая его щелочную природу, можно предположить, что он очень активен. Однако металл является самым спокойным представителем своей группы. При нормальной комнатной температуре литий слабо реагирует с кислородом и многими другими веществами. Свой «бурный нрав» он проявляет после нагревания, тогда он вступает в реакцию с кислотами, различными газами и основаниями.

В отличие от других щелочных металлов с водой он реагирует мягко, образуя гидроксид и водород. С сухим воздухом реакции практически нет. Но если он влажный, то литий медленно реагирует с его газами, образуя нитрид, карбонат и гидроксид.

При определённых температурах самый легкий металл активен с аммиаком, этиловым спиртом, галогенами, водородом, углеродом, кремнием, серой.

Токсичность

Несмотря на важную биологическую роль лития в нашем организме, он может быть опасным. Самый легкий металл достаточно токсичен и способен вызывать отравления. При горении он провоцирует раздражение и отёки слизистых оболочек. Если на них попадет кусочек целого металла, произойдёт то же самое.

Литий нельзя брать в руки без перчаток. Взаимодействуя с влагой в воздухе или влагой на коже, он легко вызывает ожог. С расплавленным металлом нужно быть ещё осторожнее, так как его активность повышается в разы. При работе с ним нужно помнить, что это щелочь. Уменьшить его действие на кожу можно обычным уксусом.

В организме литий повышает устойчивость иммунной системы и улучшает работу нервной системы. Но его переизбыток сопровождается головокружением, сонливостью, потерей аппетита. Отравление металлом приводит к снижению либидо, слабости в мышцах, набору веса. При этом может ухудшиться зрение, память и наступить кома. Работать с литием нужно всегда в перчатках, защитном костюме и очках.

Виды редких цветных металлов

К таким металлам относят:

• тантал;
• ниобий.

Тантал – твердый и плотный металл серебристого оттенка, однако хорошо поддающийся обработке. Основные отрасли его применения – металлургическая, химическая и ядерная.

Ниобий – серое вещество со стальным отливом. Отличается особой тугоплавкостью и парамагнитными свойствами. Используется в авиации и радиотехнической отрасли.