Щелочные металлы. Строение, физические и химические свойства, применение

Что такое щелочные металлы?

У щелочных металлов электронная конфигурация внешнего энергетического уровня : ns1, на внешнем энергетическом уровне находится 1 s-электрон.
Типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.

Располагаются сразу за инертными газами, поэтому особенность строения атомов щелочных металлов заключается в том, что они содержат один электрон на внешнем энергетическом уровне: их электронная конфигурация ns1.

Валентные электроны щелочных металлов могут быть легко удалены, потому что атому энергетически выгодно отдать электрон и приобрести конфигурацию инертного газа.

Поэтому для всех щелочных металлов характерны восстановительные свойства.

Это подтверждают низкие значения их потенциалов ионизации (потенциал ионизации атома цезия — самый низкий) и электроотрицательности (ЭО).

Однозарядные катионы

В большинстве соединений щелочные металлы присутствуют в виде однозарядных катионов.

Однако существуют и соединения, где щелочные металлы представлены анионами (см. Алкалиды).

В природе

На нашей планете литий встречается только в соединениях. Он содержится в морской воде в количестве примерно 0,17 мг/л и в сильносолёных озёрах. Он также содержится в верхний слоях земной коры в количестве 21 г/т.

Литий в основном содержится в лепидолитах, сподуменах, петалитах, литиофилитах, амблигонитах и циннвальдитах. Встречается вместе с редкими элементами в пегматитах и онгонитах. Он может образовывать самостоятельные минералы, а может замещать в них калий.

Металл присутствует и в космосе, главным образом в звездах-гигантах. Огромное количество лития находится в объекте Торна-Житкова, который состоит из красного гиганта с нейтронной звездой внутри.

атомные и физические свойства щелочных металлов

Радиоактивные изотопы: 40K, T1/2 = 1,277·109 лет; 87Rb, T1/2 = 4,75·1010 лет; 223Fr, T1/2 = 21,8 мин; 224Fr, T1/2 = 3,33 мин.

Все металлы этой подгруппы имеют серебристо-белый цвет (кроме серебристо-жёлтого цезия), они очень мягкие, их можно резать скальпелем. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, реагируя с ней.

Многие минералы содержат в своём составе щелочные металлы. Например, ортоклаз, или полевой шпат, состоит из алюмосиликата калия K2[Al2Si6O16], аналогичный минерал, содержащий натрий — альбит — имеет состав Na2[Al2Si6O16]. В морской воде содержится хлорид натрия NaCl, а в почве — соли калия — сильвин KCl, сильвинит NaCl·KCl, карналлит KCl·MgCl2·6H2O, полигалит K2SO4·MgSO4·CaSO4·2H2O.

Химические свойства щелочных металлов Из-за высокой химической активности щелочных металлов по отношению к воде, кислороду, и иногда даже и азоту (Li) их хранят под слоем керосина. Чтобы провести реакцию со щелочным металлом, кусочек нужного размера аккуратно отрезают скальпелем под слоем керосина, в атмосфере аргона тщательно очищают поверхность металла от продуктов его взаимодействия с воздухом и только потом помещают образец в реакционный сосуд.

Сплавы лития

Свойства лития повышают отдельные качества металлов, из-за чего его часто используют в сплавах. Полезной является его реакция с окислами, водородом, сульфидами. При нагревании он образует с ними нерастворимые соединения, которые легко извлечь из расплавленных металлов, очистив их от этих веществ.

Для придания сплаву стойкости к коррозии и пластичности его смешивают с магнием и алюминием. Медь в сплаве с ним становится более плотной и менее пористой, лучше проводит электричество. Самый легкий металл повышает твёрдость и пластичность свинца. При этом он повышает температуру плавления многих веществ.

Благодаря литию металл становится прочным и устойчивым к разрушениям. При этом он не утяжеляет их. Именно поэтому сплавы на его основе применяются в космической инженерии и авиации. Главным образом используются смеси с кадмием, медью, скандием и магнием.

Взаимодействие с кислородом

Продукты горения щелочных металлов на воздухе имеют разный состав в зависимости от активности металла.

Только литий сгорает на воздухе с образованием оксида стехиометрического состава: {\mathsf {4\ Li+\ O_{2}\longrightarrow 2\ Li_{2}O)) При горении натрия в основном образуется пероксид Na2O2 с небольшой примесью надпероксида NaO2: {\mathsf {2\ Na+\ O_{2}\longrightarrow \ Na_{2}O_{2))} В продуктах горения калия, рубидия и цезия содержатся в основном надпероксиды: {\mathsf {K+\ O_{2}\longrightarrow \ KO_{2))} Для получения оксидов натрия и калия нагревают смеси гидроксида, пероксида или надпероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

{\mathsf {2\ Na+2\ NaOH\longrightarrow 2\ Na_{2}O+\ H_{2}\uparrow )) {\mathsf {2\ Na+\ Na_{2}O_{2}\longrightarrow 2\ Na_{2}O)) {\mathsf {3\ K+\ KO_{2}\longrightarrow 2\ K_{2}O)) Для кислородных соединений щелочных металлов характерна следующая закономерность: по мере увеличения радиуса катиона щелочного металла возрастает устойчивость кислородных соединений, содержащих пероксид-ион О2− 2 и надпероксид-ион O− 2.

Для тяжёлых щелочных металлов характерно образование довольно устойчивых озонидов состава ЭО3. Все кислородные соединения имеют различную окраску, интенсивность которой увеличивается в ряду от Li до Cs:

Таблица формула

Оксиды щелочных металлов обладают всеми свойствами, присущими основным оксидам: они реагируют с водой, кислотными оксидами и кислотами:

{\mathsf {Li_{2}O+\ H_{2}O\longrightarrow 2\ LiOH)) {\mathsf {K_{2}O+\ SO_{3}\longrightarrow \ K_{2}SO_{4))} {\mathsf {Na_{2}O+2\ HNO_{3}\longrightarrow 2\ NaNO_{3}+\ H_{2}O)) Пероксиды и надпероксиды проявляют свойства сильных окислителей:

{\mathsf {Na_{2}O_{2}+2\ NaI+2\ H_{2}SO_{4}\longrightarrow \ I_{2}+2\ Na_{2}SO_{4}+2\ H_{2}O)) Пероксиды и надпероксиды интенсивно взаимодействуют с водой, образуя гидроксиды:

{\mathsf {Na_{2}O_{2}+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ NaOH+\ H_{2}O_{2))} {\mathsf {2\ KO_{2}+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ KOH+\ H_{2}O_{2}+\ O_{2}\uparrow ))

Соединения с литием

Соединения на основе щелочного металла

• оксид лития — Li2O;
• пероксид — Li2O2;
• гидроксид — LiOH;
• карбонат — Li2CO3;
• нитрат — LiNO3;
• фторид — LiF;
• хлорид — LiCl;
• гидрид — LiH;
• стеарат — Li(C17H35COO).

Литий — щелочной металл с уникальными свойствами. Он применяется в разных сферах деятельности. Добывается из разных минералов и проходит дополнительную обработку.

Источники

• https://FB.ru/article/359774/litiy-metall-ili-nemetall-svoystva-i-primenenie-litiya
• https://metalloy.ru/metally/litiy
• https://TheMineral.ru/metally/litij
• https://www.fxyz.ru/%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE_%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D0%B8/%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2_%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0_%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B5%D0%B2%D0%B0/%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B8%D0%B9/
• https://aif.ru/money/business/gde_primenyaetsya_litiy
• https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Li&oxidation=-1
• https://chemege.ru/alkalimetals/
• https://ChemicalStudy.ru/litiy-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/
• https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Li
• https://nauka.club/khimiya/litii.html

Взаимодействие с другими веществами

Щелочные металлы реагируют со многими неметаллами. При нагревании они соединяются с водородом с образованием гидридов, с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием с образованием, соответственно, галогенидов, сульфидов, нитридов, фосфидов, карбидов и силицидов:

{\mathsf {2\ Na+\ H_{2}\longrightarrow 2\ NaH)) {\mathsf {2\ Na+\ Cl_{2}\longrightarrow 2\ NaCl)) {\mathsf {2\ K+\ S\longrightarrow \ K_{2}S)) {\mathsf {6\ Li+\ N_{2}\longrightarrow 2\ Li_{3}N)) {\mathsf {2\ Li+2\ C\longrightarrow \ Li_{2}C_{2))} При нагревании щелочные металлы способны реагировать с другими металлами, образуя интерметаллиды. Активно (со взрывом) щелочные металлы реагируют с кислотами.

Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке и его производных — аминах и амидах:

{\mathsf {2\ Na+2\ NH_{3}\longrightarrow 2\ NaNH_{2}+\ H_{2}\uparrow )) При растворении в жидком аммиаке щелочной металл теряет электрон, который сольватируется молекулами аммиака и придаёт раствору голубой цвет. Образующиеся амиды легко разлагаются водой с образованием щёлочи и аммиака:

{\mathsf {KNH_{2}+\ H_{2}O\longrightarrow \ KOH+\ NH_{3}\uparrow )) Щелочные металлы взаимодействуют с органическими веществами спиртами (с образованием алкоголятов) и карбоновыми кислотами (с образованием солей):

{\mathsf {2\ Na+2\ CH_{3}CH_{2}OH\longrightarrow 2\ CH_{3}CH_{2}ONa+\ H_{2}\uparrow )) {\mathsf {2\ Na+2\ CH_{3}COOH\longrightarrow 2\ CH_{3}COONa+\ H_{2}\uparrow )) Качественное определение щелочных металлов Поскольку потенциалы ионизации щелочных металлов невелики, то при нагревании металла или его соединений в пламени атом ионизируется, окрашивая пламя в определённый цвет:

Окраска пламени щелочными металлами и их соединениями

Применение

Металлический натрий широко используется как сильный восстановитель в препаративной химии и промышленности, в том числе в металлургии. Используется для осушения органических растворителей, например, эфира. Натрий используется в производстве весьма энергоёмких натриево-серных аккумуляторов. Его также применяют в выпускных клапанах двигателей грузовиков как жидкий теплоотвод. Изредка металлический натрий применяется в качестве материала для электрических проводов, предназначенных для очень больших токов. В сплаве с калием, а также с рубидием и цезием используется в качестве высокоэффективного теплоносителя. В частности, сплав состава натрий 12 %, калий 47 %, цезий 41 % имеет рекордно низкую температуру плавления −78 °C и был предложен в качестве рабочего тела ионных ракетных двигателей и теплоносителя для атомных энергоустановок. Жидкометаллический теплоноситель в ядерных реакторах на быстрых нейтронах БН-600 и БН-800. Натрий также используется в газоразрядных лампах высокого и низкого давления (НЛВД и НЛНД). Лампы НЛВД типа ДНаТ (Дуговая Натриевая Трубчатая) очень широко применяются в уличном освещении. Они дают ярко-жёлтый свет. Срок службы ламп ДНаТ составляет 12—24 тысяч часов. Поэтому газоразрядные лампы типа ДНаТ незаменимы для городского, архитектурного и промышленного освещения. Также существуют лампы ДНаС, ДНаМТ (Дуговая Натриевая Матовая), ДНаЗ (Дуговая Натриевая Зеркальная) и ДНаТБР (Дуговая Натриевая Трубчатая Без Ртути). Металлический натрий применяется в качественном анализе органического вещества. Сплав натрия и исследуемого вещества нейтрализуют этанолом, добавляют несколько миллилитров дистиллированной воды и делят на 3 части, проба Ж. Лассеня (1843), направлена на определение азота, серы и галогенов (проба Бейльштейна). Хлорид натрия (поваренная соль) — древнейшее применяемое вкусовое и консервирующее средство. Азид натрия (NaN3) применяется в качестве азотирующего средства в металлургии и при получении азида свинца. Цианид натрия (NaCN) применяется при гидрометаллургическом способе выщелачивания золота из горных пород, а также при нитроцементации стали и в гальванотехнике (серебрение, золочение). Хлорат натрия (NaClO3) применяется для уничтожения нежелательной растительности на железнодорожном полотне.

Получение щелочных металлов

Электролиз расплавов галогенидов

Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы:

{\mathsf {2\ LiCl\longrightarrow 2\ Li+\ Cl_{2}\uparrow )) катод: {\displaystyle {\mathsf {Li^{+))}+e\longrightarrow {\mathsf {Li))} анод: {\displaystyle {\mathsf {2Cl^{-))}-2e\longrightarrow {\mathsf {Cl_{2))}\uparrow } Электролиз расплавов гидроксидов Иногда для получения щелочных металлов проводят электролиз расплавов их гидроксидов:

{\mathsf {4\ NaOH\longrightarrow 4\ Na+2\ H_{2}O+\ O_{2}\uparrow )) катод: {\displaystyle {\mathsf {Na^{+))}+e\longrightarrow {\mathsf {Na))} анод: {\displaystyle {\mathsf {4OH^{-))}-4e\longrightarrow {\mathsf {2H_{2}O+O_{2))}\uparrow } Восстановление из галогенидов Щелочной металл может быть восстановлен из соответствующего хлорида или бромида кальцием, магнием, кремнием и др. восстановителями при нагревании под вакуумом до 600—900 °C:

{\mathsf {2\ MCl+\ Ca\longrightarrow 2\ M\uparrow +\ CaCl_{2))} Чтобы реакция пошла в нужную сторону, образующийся свободный щелочной металл (M) должен удаляться путём отгонки. Аналогично возможно восстановление цирконием из хромата. Известен способ получения натрия восстановлением из карбоната углём при 1000 °C в присутствии известняка.

Поскольку щелочные металлы в электрохимическом ряду напряжений находятся левее водорода, то электролитическое получение их из водных растворов солей невозможно; в этом случае образуются соответствующие щёлочи и водород.

Самый мягкий металл в мире: подробное описание • Люди

Самый мягкий металл в мире: подробное описание

«Твердый, как металл» — такое сравнение часто приводится при характеристике жестких целеустремленных людей, хотя на самом деле даже такие элементы, как золото, серебро и платина, в чистом виде можно вручную превратить в лепешку, а то, что все привыкли наблюдать в ювелирных отделах, является лишь сложным сплавом с упомянутыми составляющими.

Однако, и эти элементы не являются самыми мягкими металлами в мире, ведь первое место делят между собой такие щелочные металлы серебристо-желтого цвета, как калий, цезий и рубидий. Калий, будучи очень мягким металлом, в естественной среде практически не встречается (имеется в виду в чистом виде) и в основном его можно наблюдать только в соединении с какими-то другими элементами. Эта особенность обусловлена тем, что данный металл практически мгновенно вступает в реакцию с кислородом или водой, в результате чего происходит его окисление и преобразование в щелочь. Элемент, принадлежащий подгруппе главной группы четвертого периода знаменитой таблицы Менделеева с 19 атомным номером, калий по многим своим свойствам очень схож с натрием, но вместе с тем имеет и массу отличий. Чаще всего этот металл встречается в различного рода минералах, полезных ископаемых, морях и океанах.

Еще одним мягким металлом является рубидий, который также относится к главной подгруппе первой группы периодической системы, обладающий 37 атомным номером. Но и данный элемент не является таким мягким, как цезий, считающийся бесспорным лидером в этой троице. Впервые этот элемент был обнаружен еще в 1860 году в одном из немецких источников, хотя в чистом виде его удалось вывести только спустя 22 года с помощью процесса электролиза. Этот мягчайший металл встречается в целом ряде алюмосиликатов и таком редчайшем минерале класса галогенидов, как авогадрит, хотя основной его «средой обитания» считается водный алюмосиликат натрия и цезия, именуемый в науке поллуцитом.

Примечательно, что бесспорным лидером по добыче этого важнейшего металла является Канада, ведь в прибрежной зоне ее озера Берник-Лейк насчитывается до 70 процентов от общего мирового запаса цезия, в то время, как остальные его залежи зафиксированы в знойной саванне таких африканских государств, как Намибия и Зимбабве. Всего же природные запасы этого металла согласно последним данным (2012 год) составляют около 70 тысяч тонн. Безусловно, это более чем скромный показатель, если учесть мировую добычу, которая в год составляет не менее 20 тонн, при том, что объем производства этого металла в чистом виде не превышает 9 тонн. Так, если сопоставить все известные на сегодняшний день показатели, то мировой спрос на цезий превышает его предложение по меньшей мере в восемь с половиной раз, то есть этот металл является своего рода дефицитным.

Столь высокий интерес к цезию обусловлен его широким применением, ведь именно этот металл используют при изготовлении комплектующих для радио- и электротехники, а также в таких важнейших отраслях, как медицина, оптика, химическая промышленность и электроника.

Последние опубликованные

Самая большая свинья в мире: где она живет?

Рейтинг детских смесей: самые популярные производители

samogoo.net

Соединения щелочных металлов

Гидроксиды

Для получения гидроксидов щелочных металлов в основном используют электролитические методы. Наиболее крупнотоннажным является производство гидроксида натрия электролизом концентрированного водного раствора поваренной соли:

{\mathsf {2\ NaCl+2\ H_{2}O\longrightarrow \ H_{2}\uparrow +\ Cl_{2}\uparrow +2\ NaOH)) катод: {\displaystyle 2\ {\mathsf {H^{+))}+2\ e\longrightarrow \ {\mathsf {H_{2))}\uparrow } анод: {\displaystyle 2\ {\mathsf {Cl^{-))}-2\ e\longrightarrow \ {\mathsf {Cl_{2))}\uparrow }

Прежде щёлочь получали реакцией обмена:

{\mathsf {Na_{2}CO_{3}+\ Ca(OH)_{2}\longrightarrow \ CaCO_{3}\downarrow +2\ NaOH)) Получаемая таким способом щёлочь была сильно загрязнена содой Na2CO3.

Гидроксиды щелочных металлов — белые гигроскопичные вещества, водные растворы которых являются сильными основаниями. Они участвуют во всех реакциях, характерных для оснований — реагируют с кислотами, кислотными и амфотерными оксидами, амфотерными гидроксидами:

{\mathsf {2\ LiOH+\ H_{2}SO_{4}\longrightarrow \ Li_{2}SO_{4}+2\ H_{2}O)) {\mathsf {2\ KOH+\ CO_{2}\longrightarrow \ K_{2}CO_{3}+\ H_{2}O)) {\mathsf {KOH+\ Al(OH)_{3}\longrightarrow \ K[Al(OH)_{4}]))

Гидроксиды щелочных металлов при нагревании возгоняются без разложения, за исключением гидроксида лития, который так же, как гидроксиды металлов главной подгруппы II группы, при прокаливании разлагается на оксид и воду:

{\mathsf {2\ LiOH\longrightarrow \ Li_{2}O+\ H_{2}O)) Гидроксид натрия используется для изготовления мыла, синтетических моющих средств, искусственного волокна, органических соединений, например фенола.

Об элементе

На́трий
— элемент первой группы (по старой классификации — главной подгруппы первой группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 11. Обозначается символом
Na
(лат. Natrium). Простое вещество
натрий
— мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

Натрий (а точнее, его соединения) известен и использовался с давних времён. В Библии, в книге пророка Иеремии, упоминается слово др.-греч. νίτρον — в Септуагинте, а слово лат. nitroet — в Вульгате (Иер. 2:22) как название вещества, это род соды или поташа, который в смеси с маслом, служил моющим средством. В Танахе слову др.-греч. νίτρον соответствуют др.-евр. ברית‎ — «мыло» и др.-евр. נתר‎ — «щёлок (мыльная жидкость)». Сода (натрон), встречается в природе в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при варке пищи, изготовлении красок и глазурей. Плиний Старший пишет, что в дельте Нила соду (в ней была достаточная доля примесей) выделяли из речной воды. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или даже чёрный цвет.

Название «натрий» происходит от латинского слова natrium (ср. др.-греч. νίτρον), которое было заимствовано из среднеегипетского языка (nṯr), где оно означало среди прочего: «сода», «едкий натр».

Аббревиатура «Na» и слово natrium были впервые использованы академиком, основателем шведского общества врачей Йенсом Якобсом Берцелиусом (Jöns Jakob Berzelius, 1779—1848) для обозначения природных минеральных солей, в состав которых входила сода. Ранее (а также до сих пор в английском, французском и ряде других языков) элемент именовался содий (лат. sodium) — это название sodium, возможно, восходит к арабскому слову suda, означающему «головная боль», так как сода применялась в то время в качестве лекарства от головной боли.

Натрий впервые был получен английским химиком Хемфри Дэви, который сообщил об этом 19 ноября 1807 годав Бейкеровской лекции (в рукописи лекции Дэви указал, что он открыл калий 6 октября 1807 года, а натрий — через несколько дней после калия), электролизом расплава гидроксида натрия.

Соли

Важным продуктом, содержащим щелочной металл, является сода Na2CO3. Основное количество соды во всём мире производят по методу Сольве, предложенному ещё в начале XX века. Суть метода состоит в следующем: водный раствор NaCl, к которому добавлен аммиак, насыщают углекислым газом при температуре 26—30 °C. При этом образуется малорастворимый гидрокарбонат натрия, называемый питьевой содой:

{\mathsf {NaCl+\ NH_{3}+\ CO_{2}+\ H_{2}O\longrightarrow \ NaHCO_{3}\downarrow +\ NH_{4}Cl)) Аммиак добавляют для нейтрализации кислотной среды, возникающей при пропускании углекислого газа в раствор, и получения гидрокарбонат-иона HCO3−, необходимого для осаждения гидрокарбоната натрия. После отделения питьевой соды раствор, содержащий хлорид аммония, нагревают с известью и выделяют аммиак, который возвращают в реакционную зону:

{\mathsf {2\ NH_{4}Cl+\ Ca(OH)_{2}\longrightarrow 2\ NH_{3}\uparrow +\ CaCl_{2}+2\ H_{2}O)) Таким образом, при аммиачном способе получения соды единственным отходом является хлорид кальция, остающийся в растворе и имеющий ограниченное применение.

При прокаливании гидрокарбоната натрия получается кальцинированная, или стиральная, сода Na2CO3 и диоксид углерода, используемый в процессе получения гидрокарбоната натрия:

{\mathsf {2\ NaHCO_{3}\longrightarrow \ Na_{2}CO_{3}+\ CO_{2}\uparrow +\ H_{2}O)) Основной потребитель соды — стекольная промышленность.

В отличие от малорастворимой кислой соли NaHCO3, гидрокарбонат калия KHCO3 хорошо растворим в воде, поэтому карбонат калия, или поташ, K2CO3 получают действием углекислого газа на раствор гидроксида калия:

{\mathsf {2\ KOH+\ CO_{2}\longrightarrow \ K_{2}CO_{3}+\ H_{2}O)) Поташ используют в производстве стекла и жидкого мыла.

Литий — единственный щелочной металл, для которого не получен гидрокарбонат. Причина этого явления в очень маленьком радиусе иона лития, который не позволяет ему удерживать довольно крупный ион HCO− 3.

Самый мягкий металл — Topkin

О том, какой металл самый мягкий, можно рассуждать довольно долго, если учитывать различные параметры. К примеру, многим известно, что золото в чистом виде является очень мягким металлом. Его очень просто поцарапать ногтем или сделать из нескольких грамм данного металла тончайшую проволоку.

Благодаря необычайной мягкости золота можно изготавливать из него любой формы драгоценные изделия, чем и пользуются ювелиры. Однако золото – это не самый мягкий металл. Зато таким с уверенностью можно назвать галлий.

Галлий: характеристики

Данный элемент представляет собой довольно пластичный металл, который отличается серебристым цветом и имеет синеватый оттенок. Расположен самый мягкий металл в мире в таблице Менделеева под номером 31. В природе этот металл не встречается в чистом виде, а извлекают его из цинковой руды или бокситов, которые содержат галлий в огромных количествах.

Однако вряд ли можно считать галлий самым мягким, если он оказывается под воздействием низких температурных режимов. В этом случае он является очень даже твердым. Но стоит лишь температуре воздуха подняться до отметки в плюс 29,8 градусов, как галлий начинает плавиться. Чтобы расплавить такой металл, можно лишь положить его в руку.

А уж если ложка, изготовленная из галлия, окажется в горячем чае, то процесс плавления пойдет еще быстрее. При температуре плюс 500 градусов данный металл и вовсе становится настолько «агрессивным», что способен разъедать множество металлов (исключением будет вольфрам). Например, если разогретая до такой температуры капля галлия окажется на банке из алюминия, то примерно через тридцать минут структура банки слабеет, и она раскрошится, словно тонкий лед от механического воздействия.

Есть возможность даже наблюдать, как галлий напоминает сердце, которое бьется, – выполняется эксперимент, когда представитель наиболее мягких элементов начинает совершать активные движения и даже напоминает при этом совершенно неизведанную форму жизни. А происходит это так – расплавленный галлий в виде одной капли соприкасается с кончиком гвоздя. При этом капля сначала продолжает плавиться, а затем, когда контакт заканчивается, снова собирается. В результате получается довольно эффектное зрелище, за которым хочется наблюдать и наблюдать.

Особой роли с биологической точки зрения у данного металла не имеется. Но с того самого момента, когда он впервые был обнаружен (в 1875г.), галлий используется в микроэлектронике. Широко его используют также в фармацевтическом производстве. В наше время для создания микроволновых схем и инфракрасных приложений используют арсенид галлия.

Кроме того, что данный металл признан наиболее мягким, он является еще и дорогостоящим. К примеру, в 2005 году за 1000 килограммов данного металла покупателям приходилось выкладывать чуть больше одного миллиона долларов.

Возможно, что некоторым приходит на ум противопоставить галлию ртуть, ведь она изначально является жидким металлом, а значит, тоже имеет право называться самой мягкой. Однако есть и еще несколько элементов из таблицы Менделеева, которые тоже могут считаться одними из самых мягких. Этот цезий, калий и рубидий.

Наиболее мягким элементом при комнатной температуре считается цезий. Он является щелочным металлом, имеющим серебристо-желтый цвет. В переводе с латинского «цезий» означает «небесно-голубой». А все потому, что цезий имеет две ярко-синие линии в эмиссионном спектре.

Встречающийся лишь в соединениях с другими элементами калий является щелочным металлом, обладающим серебристо-белым цветом. Он способен мгновенно окисляться на воздухе и оперативно вступать с водой в химическую реакцию, при которой получается щелочь.

И еще одним из наиболее мягких можно назвать рубидий, который тоже является щелочным металлом. Данный элемент представляет собой простой металл, обладающий серебристо-белым цветом.

topkin.ru

Безопасность

Все щелочные металлы проявляют высокую активность при взаимодействии с водой, кислородом, галогенами и другими соединениями. Особенно опасны взаимодействия с водой, так как продуктами реакций являются едкие щёлочи, а также происходит огромное выделение энергии, сопровождаемое огненной вспышкой (в случае с калием) или взрывом (в случае с рубидием или цезием). Поэтому необходимо соблюдать правила безопасности при работе с ними. Работа должна проводиться исключительно в перчатках из латекса, также необходимо надевать защитные очки. В экспериментах используют только небольшие количества, манипуляции с которыми производят при помощи щипцов; в случае непрореагировавших остатков щелочных металлов (например, натрия или калия), применяют утилизацию в обезвоженном спирте. Рубидий и цезий ввиду чрезвычайно высокой химической активности (взрывоопасные) практически не применяют в опытах.

Самый мягкий металл в мире

Самым мягким металлом в мире считается галлий. Этот пластичный металл приятного серебристого цвета с синеватым оттенком в чистом виде в природе не существует. Его можно получить лишь из бокситов и цинковой руды, в которых он имеется в небольшом количестве. Этот легкий металл, с атомным номером 31, обозначается как «Ga».

При низких температурах назвать галлий мягким не удастся, так как он будет находиться в затвердевшем состоянии. Но стоит ему оказаться при температуре примерно 29,8 градусов, как он тут же начнет плавиться. Чтобы начался процесс плавления, его достаточно всего лишь поместить в руку. Что уж говорить о ложке из галлия, помещенной в горячий чай. Свое название металл получил в честь Франции, латинское название которой звучит как Галлия.

Как таковой биологической роли у галлия нет. С момента своего открытия, которое произошло в 1875 году благодаря химику Полю Эмилю Лекоку де Буабодрану, он часто применяется в микроэлектронике, а также при разработке некоторых фармацевтических и радиофармацевтических препаратов. Арсенид галлия находит применение в микроволновых схемах и инфракрасных приложениях.

При высоких температурах галлий превращается в агрессивное вещество, способное при 500 градусах разъесть практически любой метал, кроме разве что вольфрама и еще некоторых материалов. Если капля галлия попадет, к примеру, на алюминиевую банку, то уже через полчаса структура банки ослабнет, и она начнется крошиться как тончайший лед. Еще из галлия можно сделать своего рода «бьющееся сердце», это фокус при котором металл ритмично двигается. При соприкосновении капли расплавленного галлия с кончиком гвоздя, она расплывается, а при окончании контакта с гвоздем снова собирается. Выглядит это очень эффектно и чем-то напоминает чужеродную форму жизни.

Помимо того, что галлий считается самым мягким металлом, он еще и один из самых дорогих. К примеру, в 2005 году стоимость тонны галлия на мировом рынке составила 1,2 миллиона долларов.

Возможно, кто-то усомнится в наибольшей мягкости галлия и попытается противопоставить ему ртуть. Но дело в том, что ртуть изначально жидкий металл, поэтому бессмысленно говорить о его мягкости.

Самые интересные новости:

zenun.ru