Температура плавления металлов. Самый тугоплавкий и легкоплавкий металл

Температура плавления металлов

Большая часть элементов периодической таблицы относится к металлам. В настоящее время их насчитывается примерно 96. Всем им необходимы разные условия, чтобы превратиться в жидкость.

Порог нагревания твердых кристаллических веществ, превысив который они становятся жидкими, называется температурой плавления. У металлов она колеблется в пределах нескольких тысяч градусов. Многие из них переходят в жидкость при относительно большом нагревании. Благодаря этому они являются распространенным материалом для производства кастрюль, сковородок и других кухонных приборов.

Средние температуры плавления имеют серебро (962 °С), алюминий (660,32 °С), золото (1064,18 °С), никель (1455 °С), платина (1772 °С) и т.д. Выделяют также группу тугоплавких и легкоплавких металлов. Первым, чтобы превратиться в жидкость, нужно больше 2000 градусов Цельсия, вторым – меньше 500 градусов.

К легкоплавким металлам обычно относят олово (232 °C), цинк (419 °C), свинец (327 °C). Однако у некоторых из них температуры могут быть еще ниже. Например, франций и галлий плавятся уже в руке, а цезий можно греть только в ампуле, ведь от кислорода он воспламеняется.

Самые низкие и высокие температуры плавления металлов представлены в таблице:

Тугоплавкие	Легкоплавкие
Вольфрам	3422 °C	Ртуть	-38,87 °C
Рений	3186 °C	Галлий	26,79 °C
Тантал	3017 °C	Франций	27 °C
Осмий	3033 °C	Цезий	28,5 °C
Молибден	2623 °C	Рубидий	39,31 °C
Ниобий	2477 °C	Калий	63,5 °C
Иридий	2466 °C	Натрий	97,8 °C

Какой металл является самым легкоплавким после ртути

Самым легкоплавким среди всех известных сегодня металлов является ртуть.

Имя человека, впервые открывшего этот чудо-металл, затерялось в глубине тысячелетий, но доподлинно известно, что ртуть была знакома человечеству еще за несколько веков до нашей эры.

Сегодня уже нельзя утверждать, что ртуть – это единственный металл, существующий в жидкой фазе при условиях, которые принято считать нормальными (750,06 мм рт. ст., 25°С).

Франций, очень редкий металл, находится в жидком состоянии уже при 15 – 23o С, но изучение этого вещества очень затруднено вследствие его высокой радиоактивности и малого периода полураспада.

При чуть более высоких температурах плавятся цезий и галлий, а именно при +28,5o С и при +29,8o С, соответственно. Ртуть же по температуре плавления бьет все рекорды среди металлов.

Переход ртути из твердого состояния в жидкое происходит при минус 38,89 °С!

До середины XVIII века считалось, что ртуть может находиться только в жидком и газообразном состояниях. Наука того времени вообще не относила ртуть к металлам, несмотря на присущие ей некоторые свойства этого класса соединений. Существование ртути в твердой форме было обнаружено случайно. В 1734 году в г.

Томске наблюдатель метеостанции, конный казак Саломатов, заметил, что в очень сильный мороз в его барометре застывает ртуть. О своем наблюдении он сообщил ученым Гмелину и Миллеру, членам Академии наук Санкт-Петербурга.

Однако непоколебимая уверенность ученых мужей в том, что ртуть не может быть твердой, помешала им серьезно воспринять эту информацию.

Спустя четверть века, зимой 1759 – 1760 гг., при проведении научных опытов замерзание ртути обнаружил ученый Иосиф Адам Браун. В Санкт-Петербурге в тот день, 14 декабря 1759 года, было очень холодно. Показания термометра доходили до -37° С. Браун ставил эксперимент, целью которого было максимально возможное понижение температуры вещества.

Ученый смешал в стеклянном сосуде уличный снег с небольшим количеством азотной кислоты и поместил в эту среду ртутный термометр для измерения температуры. И тогда Браун обнаружил, что ртуть в термометре застыла.

Это было сенсационное открытие! Ведь до тех пор ни в одном научном труде не было упоминания о том, что ртуть может существовать в твердой фазе.

Опыт Иосифа Адама Брауна был воспроизведен затем академиками Ломоносовым, Цейгером и Эпинусом. Они также подтвердили факт замерзания ртути. Той же зимой, в январе 1760 года, М. В.

Ломоносов обнаружил, что ртуть в твердой форме, так же как и в жидкой, обладает свойством электропроводности.

После экспериментов Ломоносова спорный вопрос о принадлежности ртути к классу металлов был решен окончательно.

Читать также: Болгарки с регулировкой оборотов metabo

легкоплавкие металлы — Группа цв. металлов с низкой tm, включающая Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, Ti, Sb и элементы с ослабл. металлич. св вами: Ga, Ge. [https://metaltrade.ru/abc/a.htm] Тематики металлургия в целом EN low melting metals … Справочник технического переводчика

легкоплавкие металлы — сплавы с низкой tпл, основные компоненты которых легкоплавкие металлы: Hg (tпл = 39 °С), Ga (30 °С), In (156 °С), Sn (232 °С), Bi (271 *С), Pb (327 °С), Cd (321 °С) и Zn (419 °С) … Энциклопедический словарь по металлургии

Металлы — [metals] простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электро и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны,… … Энциклопедический словарь по металлургии

ультрачистые металлы — высокочистые, особочистые металлы, в которых массовая доля примесей не превышает 1 • 10 3%. Основные стадии технологии производства ультрачистых металлы: получение чистых химических соединений, восстановление их до… … Энциклопедический словарь по металлургии

чистые металлы — металлы с низким содержанием примесей ( Энциклопедический словарь по металлургии

тугоплавкие металлы — металлы, у которых tпл > fFe = 1539 °С (например, Cr, V, W, Mo, Nb и др.); применяют как легирующие добавки в стали, а также в качестве основы соответствующих специальных сплавов; Смотри также: Металлы щелочные металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

радиоактивные металлы — металлы, занимающие места в Периодической системе элементов с атомный номер больше 83 (Bi), испускающие радиоактивные частицы: нейтроны, протоны, альфа , бетачастицы или гамма кванты. В природе обнаружены: At, Ac, Np, Pa, Ро … Энциклопедический словарь по металлургии

переходные металлы — элементы Iб и VIIIб подгруппы Периодической системы. У атомов переходных металлов внутренние оболочки заполнены только частично. Различают d металлы, у которых происходит постепенное заполнение 3d (от Se до Ni), 4d (от Y до… … Энциклопедический словарь по металлургии

Читать также: Использование динисторов в регуляторах мощности

первичные металлы — металлы, полученные из руды или рудных материалов, в отличие от вторичных металлов, полученных из отходов и лома (например, первичный и вторичный Al); Смотри также: Металлы щелочные металлы чистые металлы … Энциклопедический словарь по металлургии

Каждый металл или сплав обладает уникальными свойствами, в число которых входит температура плавления. При этом объект переходит из одного состояния в другое, в конкретном случае становится из твёрдого жидким.

Чтобы его расплавить, необходимо подвести к нему тепло и нагревать до достижения нужной температуры. В момент, когда достигается нужная точка температуры данного сплава, он ещё может остаться в твёрдом состоянии.

При продолжении воздействия начинает плавиться.

Наиболее низкая температура плавления у ртути — она плавится даже при -39 °C, самая высокая у вольфрама — 3422 °C. Для сплавов (стали и других) определить точную цифру крайне сложно. Все зависит от соотношения компонентов в них. У сплавов она записывается как числовой промежуток.

Как происходит процесс

Элементы, какими бы они ни были: золото, железо, чугун, сталь или любой другой — плавятся примерно одинаково. Это происходит при внешнем или внутреннем нагревании.

Внешнее нагревание осуществляется в термической печи. Для внутреннего применяют резистивный нагрев, пропуская электрический ток или индукционный нагрев в электромагнитном поле высокой частоты.

Воздействие при этом примерно одинаковое.

Когда происходит нагревание, усиливается амплитуда тепловых колебаний молекул. Появляются структурные дефекты решётки, сопровождаемые разрывом межатомных связей. Период разрушения решётки и скопления дефектов и называется плавлением.

В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

легкоплавкие — до 600 °C: свинец, цинк, олово;
среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C: золото, медь, алюминий, чугун, железо и большая часть всех элементов и соединений;
тугоплавкие — от 1600 °C: хром, вольфрам, молибден, титан.

В зависимости от того, каков максимальный градус, подбирается и плавильный аппарат. Он должен быть тем прочнее, чем сильнее будет нагревание.

Вторая важная величина — градус кипения. Это параметр, при достижении которого начинается кипение жидкостей. Как правило, она в два раза выше градуса плавления. Эти величины прямо пропорциональны между собой и обычно их приводят при нормальном давлении.

Если давление увеличивается, величина плавления тоже увеличивается. Если давление уменьшается, то и она уменьшается.

Таблица характеристик

Металлы и сплавы — непременная основа для ковки, литейного производства, ювелирной продукции и многих других сфер производства. Чтобы не делал мастер (ювелирные украшения из золота, ограды из чугуна, ножи из стали или браслеты из меди), для правильной работы ему необходимо знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Читать также: Требования к молоткам и кувалдам

Чтобы узнать этот параметр, нужно обратиться к таблице. В таблице также можно найти и градус кипения.

Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:

алюминий — 660 °C;
температура плавления меди — 1083 °C;
температура плавления золота — 1063 °C;
серебро — 960 °C;
олово — 232 °C.
Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
свинец — 327 °C;
температура плавления железо — 1539 °C;
температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C.
Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
ртуть — -38,9 °C.

Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл — ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.

Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия— 2519 °C, у железа — 2900 °C, у меди — 2580 °C, у ртути — 356,73 °C.

У сплавов типа стали, чугуна и прочих металлов расчёт примерно такой же и зависит от соотношения компонентов в сплаве.

Максимальная температура кипения у металлов — у рения— 5596 °C. Наибольшая температура кипения — у наиболее тугоплавящихся материалов.

Бывают таблицы, в которых также указана плотность металлов. Самым лёгким металлом является литий, самым тяжёлым — осмий. У осмия плотность выше, чем у урана и плутония, если рассматривать её при комнатной температуре.

К лёгким металлам относятся: магний, алюминий, титан. К тяжёлым относится большинство распространённых металлов: железо, медь, цинк, олово и многие другие. Последняя группа — очень тяжёлые металлы, к ним относятся: вольфрам, золото, свинец и другие.

Ещё один показатель, встречающийся в таблицах — это теплопроводность металлов. Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл — серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.

Вольфрам

Самая высокая температура плавления — у металла вольфрама. Выше него по этому показателю стоит только неметалл углерод. Вольфрам представляет собой светло-серое блестящее вещество, очень плотное и тяжелое. Он кипит при 5555 °C, что почти приравнивается к температуре фотосферы Солнца.

При комнатных условиях он слабо реагирует с кислородом и не подвергается коррозии. Несмотря на свою тугоплавкость, он довольно пластичен и поддается ковке уже при нагревании до 1600 °C. Эти свойства вольфрама используют для нитей накаливания в лампах и кинескопах электродов для сварки. Большую часть добытого металла сплавляют со сталью, чтобы повысить ее прочность и твердость.

Широкое применение вольфрам имеет в военной сфере и технике. Он незаменим для изготовления боеприпасов, брони, двигателей и наиболее важных частей военного транспорта и самолетов. Из него также делают хирургические инструменты, ящики для хранения радиоактивных веществ.

Ртуть

Ртуть — единственный металл, температура плавления которого имеет минусовое значение. К тому же это один из двух химических элементов, простые вещества которых при нормальных условиях, существуют в виде жидкостей. Интересно, что кипит металл при нагревании до 356,73 °C, а это намного выше температуры его плавления.

Имеет серебристо-белый цвет и ярко выраженный блеск. Она испаряется уже при комнатных условиях, конденсируясь в небольшие шарики. Металл очень токсичен. Он способен накапливается во внутренних органах человека, вызывая болезни головного мозга, селезенки, почек и печени.

Ртуть – один из семи первых металлов, о которых узнал человек. В Средние века она считалась главным алхимическим элементом. Несмотря на ядовитость, когда-то ее применяли в медицине в составе зубных пломб, а также как лекарство от сифилиса. Сейчас ртуть почти полностью исключили из медицинских препаратов, но широко используют ее в измерительных приборах (барометрах, манометрах), для изготовления ламп, переключателей, дверных звонков.

Характеристики самого плотного металла

Ученые сошлись во мнении, что, несмотря на практически одинаковую плотность, иридий совсем чуть-чуть уступает самому тяжелому металлу. Однако полностью физико-химические свойства этих двух элементов пока не изучены.

Редкостью и трудозатратностью добычи обусловлена стоимость осмия – в среднем от $15 000 за грамм. Он внесен в группу платиновых и условно считается благородным, однако название металла противоречит статусу: по-гречески «осме» значит «запах». Из-за высокой химической активности осмий пахнет смесью чеснока или редьки с хлором.

Застывая из расплава, осмий образует красивые кристаллы с интересным сине- или серебристо-голубым отливом. Но, несмотря на красоту, для изготовления драгоценных аксессуаров он не подходит, так как не обладает свойствами, необходимыми ювелирам: ковкостью и пластичностью.

Элемент ценен только из-за особой прочности. Сплавы, в которые добавляют совсем малые дозы самого тяжелого металла, становятся невероятно износостойкими. Обычно им покрывают узлы, подвергающиеся постоянному трению.

История открытия

1803—1804 годы стали для самого тяжелого металла поворотными: именно в это время его открытие проходило практически в условиях соревнований.

Сначала английский химик Смитсон Теннант и его ассистент Уильям Хайд Уолластон, совершившие не одно важное открытие, обнаружили в процессе эксперимента с платиновыми рудами и азотной и соляной кислотами необычный осадок с характерным запахом и поделились своей находкой с другими. Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента. Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым

Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым

Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента. Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым.

Однако и Теннант не спал: он продолжал свои исследования и не упускал из виду опыты французов. В итоге Смитсон добился более конкретных результатов и в официальном документе, отправленном Лондонскому королевскому обществу, указал, что разделил птен на два родственных элемента: иридий («радуга») и осмий («запах»).

Где применяют

Список сфер применения довольно обширен: авиация, военная и ракетная техника, аэрокосмическая промышленность, медицина. Хотя производители оружия уже задумываются, чем можно заменить самый тяжелый в мире металл, так как осмий слишком трудно обрабатывать.

Почти половина мировых запасов самого тяжелого металла отдана на нужды химической промышленности. Им окрашивают живые ткани под микроскопом, обеспечивая их сохранность. Кроме того, его применяют как краситель при росписи фарфора.

Изотопы самого тяжелого металла используют для изготовления тары для хранения ядерных отходов.

Места природного залегания

В чистом виде осмий обнаружить практически нереально. Обычно этот тяжелый элемент встречается в соединении с иридием. Вещество содержится в месторождениях платиновых руд и на месте падения или в самих попавших на Землю метеоритах.

Сплавы

Чтобы изменить свойства того или иного металла, его сплавляют с другими веществами. Так, он может не только приобрести большую плотность, прочность, но и снизить или повысить температуру плавления.

Сплав может состоять из двух или больше химических элементов, но хотя бы один из них должен быть металлом. Такие «смеси» очень часто используют в промышленности, ведь они позволяют получить именно те качества материалов, которые необходимы.

Температура плавления металлов и сплавов зависит от чистоты первых, а также от пропорций и состава вторых. Для получения легкоплавких сплавов чаще всего используют свинец, ртуть, таллий, олово, кадмий, индий. Те, в составе которых находится ртуть, называются амальгамами. Соединение натрия, калия и цезия в соотношении 12%/47%/41% становится жидкостью уже при минус 78 °C , амальгама ртути и таллия — при минус 61°C. Самым тугоплавким материалом является сплав тантала и карбидов гафния в пропорциях 1:1 с температурой плавления 4115 °C.

Рекорды в науке и технике. Частицы и вещества

Всё известное вещество на Земле и за ее пределами состоит из химических элементов. Подсчитано, что в известной нам Вселенной имеется 1087 электронов.

Общее количество встречающихся в природе элементов – 94.

При нормальной температуре 2 из них находятся в жидком состоянии, 11 – в газообразном и 81 (включая 72 металла) – в твёрдом.

Так называемым «четвёртым состоянием материи» является плазма, состояние, при котором отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы находятся в постоянном движении.

Самая легкая и самая массивная элементарные частицы

К апрелю 1988 г. науке было известно о существовании 31 стабильной частицы, 64 мезонных мультиплетных резонансов и 52 барионных мультиплетных резонансов, что в итоге может привести к открытию 247 элементарных частиц, а также равного числа античастиц.

Наиболее массивной из общепринятых частиц является нейтральный промежуточный векторный бозон Z0 массой 92,4 ГэВ, впервые открытый в мае 1983 г.

лабораторией UA-1 Европейской организации ядерных исследований (CERN), Женева, Швейцария, работавшей на протон-антипротонном коллайдере SPS (протонный синхротрон на сверхвысокую энергию) с энергией пучка 540 ГэВ.

Самым массивным адроном считается σ-мезонный резонанс (6S) (масса равна 11,02 ГэВ, время жизни – 8,3·10–24 с), coстоящий из красивого кварка (b-кварка) или нижнего кварка (d-кварка) и его антикварка.

Он был впервые обнаружен двумя группами, работавшими на электронном накопительном кольце Корнельского университета, Итака, штат Нью-Йорк, США.

Согласно современной теории элементарных частиц, масса гравитона, фотона и нейтрино должна быть равна нулю.

По оценкам, соответствующим различным космологическим теориям, верхние пределы массы этих частиц составляют 7,6·10–67 г для гравитона, 5,3·10–60 г для фотона и 3,2·10–32 г для нейтрино (ср. масса электрона равна 9,10939·10–28 г).

Наиболее и наименее стабильные

Из «теории великого объединения», описывающей слабые, электромагнитные и сильные взаимодействия, следует, что протон нестабилен. Однако, согласно результатам экспериментов, опубликованным в 1986 г.

, время жизни протона в случае наиболее вероятного способа его распада (на позитрон и нейтральный пион) имеет нижний предел в 3,1·1032 лет, что в 40 с лишним раз больше максимального срока жизни, предсказываемого теорией.

Наиболее нестабильными или самыми короткоживущими частицами являются два барионных резонанса N (2220) и N (2600), время жизни которых составляет 1,6·10–24 с, тогда как теоретически предсказанное время жизни промежуточных векторных бозонов W± и Z0 составляет 2,6·10–25 с.

Новейшие частицы

Новейшими частицами являются χ-мезонные резонансы (2Р), об открытии которых объявила в 1987 г. объединённая группа Колумбийского и Нью-Йоркского (г. Стони-Брук, штат Нью-Йорк, США) университетов.

Ученые использовали электронные накопительные кольца Корнельского университета, Итака, штат Нью-Йорк, США.

Мезоны состоят из b-кварка и его антикварка и имеют массу 10,235 ГэВ (χb0), 10,255 ГэВ (χb1) и 10,269 ГэВ (χb2).

Наиболее зловонное вещество

Самыми дурно пахнущими из 17 тыс.

зарегистрированных до сих пор в мире веществ являются, хотя это, возможно, субъективно, этилмеркаптан (C2H5SH) и бутилселеномеркаптан (C4H9SeH).

Запах каждого из них напоминает смесь запахов гниющей капусты, чеснока, лука, подгоревших тостов и канализационных газов.

Самые дорогие духи

Розничная цена духов определяется скорее рекламными соображениями, а не стоимостью компонентов и упаковки.

Чикагская начала продавать с марта 1984 г.

одеколон под названием «Андрон», содержащий следовые концентрации аттрактанта феромона андростенола, по цене 97 долл. за 1 г.

Самый сильный яд

Болезнь риккетсиоз, или Ку-лихорадка, может быть вызвана единственным микроорганизмом. Однако только в одном случае из тысячи она приводит к смерти.

Около 10 микроорганизмов Francisella tularenesis (ранее Pasteurella tularenesis) могут вызвать заболевание туляремией, называемой по-разному: щелочной болезнью, болезнью Франсиса или «лихорадкой от оленьей мухи». Она вызывает смерть в 10 случаях из тысячи.

Самый сильный нервно-паралитический газ

Газ VX в 300 раз токсичнее фосгена (СОСl2), использовавшегося во время первой мировой войны. Он создан в Экспериментальных лабораториях химической защиты, Портон-Даун, Великобритания, в 1952 г.

Заявки на патент были поданы в 1962 г. и опубликованы только в феврале 1974 г. В них значилось, что этим веществом является этил-S-2-диисопропиламиноэтилметилфосфонотилат.

Летальная доза равна 10 мг·мин/м3 в воздухе или 0,3 мг внутрь.

Самый сильный абсорбент

18 августа 1974 г.

исследовательская служба Министерства сельского хозяйства США объявила о создании суперабсорбента «H-span», в состав которого входят 50% производного крахмала и по 25% акриламида и акриловой кислоты. После обработки железом абсорбент в состоянии поглотить массу воды, в 1300 раз большую его собственной массы.

Самый мелкий порошок

Пределом измельчения является твёрдый гелий, который, как было установлено еще в 1964 г., должен представлять собой моноатомный порошок.

Самое ядовитое искусственное вещество

TCDD, или 2, 3, 7, 8-тетрахлородибензо-п-диоксин, открытый в 1872 г., смертелен в концентрации 3,1·10–9 моль/кг, что в 150 тыс. раз сильнее аналогичной дозы цианида.

Самое тугоплавкое вещество

Карбид тантала ТаС0-88 плавится при температуре 3990°С.

Вещество с наименьшей плотностью

Веществом с наименьшей плотностью являются кремниевые аэрогели, в которых сферы связанных атомов кремния и кислорода образуют разделённые воздушными прослойками длинные пряди. В феврале 1990 г. в Национальной лаборатории им.

Лоуренса, Ливермор, штат Калифорния, США, был получен самый легкий из таких аэрогелей с плотностью всего 0,005 г/см3.

Это вещество предполагается использовать в космических исследованиях при сборе микрометеоритов, присутствующих в хвостах комет.

Вещество с самой высокой температурой сверхпроводимости

В марте 1988 г. в Исследовательском центре компании ИБМ в Сан-Хосе, штат Калифорния, США, при температуре –148°С было получено явление сверхпроводимости. Проводником служила смесь оксидов таллия, кальция, бария и меди – Тl2Са2Ва2Сu3Оx