Стрічка заміток за місяць

Al / Cu / Au / Ag / Pt / C / Fe / I / Pb / Hg

12.11.13, 09:31

АЛЮМИНИЙ

Относится к группе лёгких металлов. Это наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния). В природе чаще всего встречается в составе: а) глины (глинозём); б) крупных кристаллов оксида алюминия — корундов; в) чистых самородков.

Глина — это горная порода, которая состоит из смеси песка (47%), глинозёма (39%), воды (14%) и кучи всяких примесей, ну а глинозём — это как раз и есть оксид алюминия Аl2O3 (микроскопические бесцветные нерастворимые в воде кристаллики):

Корунды — большие разросшиеся кристаллы оксида алюминия с различными включениями (хромом, кремнием и пр.):

Из корундов красного цвета делают рубины, а из синих — сапфиры:

Чистый алюминий в природе почти не встречается (самородный алюминий — редчайший минерал, встречающийся в виде кристалликов микронных размеров), поэтому что бы восстановить его из руды нужно сначала растворить глинозём в криолите и электролизовать чистый металл на углеродных электродах, затратив при этом огромное количество электричества. Поэтому алюминий весьма дорогой металл.

Алюминий чистотой до 99.999% (очень чистый металл класса 5N8) получают электрорафинированием:

А это таблетки-цилиндрики чуть меньшей чистоты (класс чистоты - 4N):

в таблетках меньшего размера чистота - 5N:

Эти таблетки используют для изготовления зеркал: их нагревают в вакууме до полного испарения, а потом пары алюминия конденсируются на поверхности стекла, формируя зеркальный слой.

Японские Йены сделаны из алюминия:

А в других странах этот металл для изготовления монет уже не используют, слишком дорого. Поэтому у кого есть украинские двухкопеечные монетки сделанные до 1996 года - храните их на память:

МЕДЬ

Только 3 металла имеют явно выраженную окраску - медь, золото и цезий. Медь встречается в природе в виде медесодержащих минералов (чаще всего медный колчедан) и в самородках (весом иногда до 400 тонн). В самородном виде медь встречается намного чаще, чем золото, серебро и железо, и поэтому это первый металл, освоенный человеком. Он известен людям уже более 8000 лет, но он высоко ценится и в наше время из-за его чудесных свойств — высокой тепло- и электропроводности.

Даже 1% примесей в меди сильно ухудшает эти чудесные свойства, поэтому полученную промышленную медь подвергают очистке до 99,8%. Чистую медь получают электрорафинированием, и готовой она выходит в виде листов или гранул:

А это медные самородки:

Раньше медь использовалась людьми как банковский металл, но больше не используется. Теперь можно встретить только памятные монеты, медали или жетоны из меди. Один из таких жетонов представлен на фото. Вес слитка - 28 грамм:

СЕРЕБРО

Серебро это один из валютных металлов, из него производят мерные слитки, которые можно приобрести в банках. Это один из основных банковских металлов.

Вообще в наше время к банковским металлам относят Благородные металлы — металлы, не подверженные коррозии и окислению (что отличает их от большинства других металлов). Все они являются также драгоценными металлами, благодаря их редкости. Основные благородные металлы — золото, серебро, а также платина и остальные 5 металлов платиновой группы — рутений, родий, палладий, осмий, иридий.

Американский слиток весом в одну тройскую унцию:

На самом деле, называть штампованные изделия слитками это не совсем правильно, и в английском языке для банковских слитков существует общий термин – «bullion» (то ли от имени француза Клода де Буллиона, то ли от слова "бульон" в значении "кипение").

Штамповкой изготавливаются и круглые металлические изделия – инвестиционные монеты. Их ценовое значение как правило значительно превышает указанный на них номинал:

Промышленные слитки массой 20 килограмм и больше можно встретить в хранилищах банков или предприятий, перерабатывающих драгметаллы.

А здесь как раз серебряные слитки, они получены методом плавки в вакуумной печи, чтобы избежать абсорбции кислорода:

Одна из особенностей серебра – это его способность в расплавленном виде растворять большие количества кислорода (до 50 объемов в одном объеме серебра), который при застывании выделяется и вызывает разбрызгивание металла. Поэтому древнерусские деньги – гривны были такие карявые и пузырчатые.

В электролитической ванне можно рафинировать кристаллическое серебро. (Вообще рафинирование – это процесс очистки природных веществ, которые и так доступны в применимой форме, но будут ещё более полезны в чистом виде, без примесей). Их форма и блеск зависят от различных примесей в электролите. Так, например, присутствие солей кадмия делает осадок матовым, а добавка солей меди или хрома позволяет получать блестящие и красивые кристаллы:

ЗОЛОТО

Содержание золота в земной коре очень низкое, но месторождения и участки, резко обогащённые металлом, весьма многочисленны. Золото очень не любит взаимодействовать с большинством кислот и не образует оксидов (кстати из-за этого оно относятся к благородным металлам), поэтому его с давних времён собирают в виде чистых самородков. Вообще чаще всего размер золотого самородка не превышает размера зёрнышка, крупные попадаются очень редко. Самыми крупным золотым самородком является Holtermann Nugget (плита Холтермана), найденный в 1872 году в Австралии, наибольший линейный размер которого составляет 1,42 метра, а вес более 200 кг.

Самородок из Венесуэлы:

В горных породах золото обычно рассеяно на атомарном уровне. А ещё золото содержится и в воде (и в морской, и в речной): в 1 кубическом километре воды содержится примерно 5 кг золота.

За всю историю человечеством добыто около 161 000 тонн золота.
Эти запасы распределены следующим образом:
- государственные ЦБ и международные финансовые организации — около 30 000 тонн;
- в ювелирных изделиях — 79 000 тонн;
- изделия электронной промышленности и стоматологии — 17 000 тонн;
- инвестиционные накопления — 24 000 тонн.

Чистота металла золотых банковских слитков составляет 99.99% (иногда бывает ниже — у турок например 99,95%). Единицей измерения веса драгоценных металлов в банках обычно считается 1 тройская унция = 31.1035 грамма.

Для промышленных нужд золото изготавливают в виде листов, проволоки или таблеток:

Для ювелирных нужд легче использовать гранулированное золото (Гранулы получаются, если расплавленное золото аккуратно выливать с некоторой высоты в воду. Обычно, если золото попадает в воду еще жидким, образуются гранулы неправильной формы (как на фото), а если выливать с большей высоты так, чтобы капли застывали еще в воздухе, они будут иметь форму, близкую к сферической):

Выращенные в лаборатории кристаллы золота - очень красивые октаэдрические веточки:

Природные самородки по сути такие же самые красивые кристаллы, выросшие в земной коре, но раздавленные, расплющенные и разорванные, перемещающимися горными массами да ещё и оплавленные в гидротермальных условиях.

ПЛАТИНА

После открытия (а точнее обнаружения в природе) платина не сразу была оценена по достоинству. Сначала она считалась бесполезной примесью, встречающейся в золотых россыпях. Затем фальшивомонетчики начали добавлять её к золоту (поскольку удельный вес сплава при этом почти не менялся), а в Сибири, в 18 веке, зерна самородной платины использовались для стрельбы вместо дроби.
Отношение к платине изменилось только после того, как была разработана технология переработки этого тугоплавкого металла и из неё научились делать разнообразную химическую посуду и детали оборудования, устойчивые в агрессивных средах. В настоящее время, область применений платины значительно расширилась и основное количество этого металла (и его соединений) идет на производство разнообразных катализаторов:

Платина является банковским металлом, из неё делают слитки ("буллионы"):

В Российской империи с 1828 по 1845 год из платины чеканились монеты. Чеканка началась с трехрублевиков. В 1829 г. «были учреждены платиновые дуплоны» (шестирублевики), а в 1830 г.— «квадрупли» (двенадцатирублевики). Трехрублевиков было отчеканено 1 371 691 шт., шестирублевиков — 14 847 шт. и двенадцатирублевиков — 3474 шт.

Очень редкая монета:

После 1846 года ни одна страна не позволяла себе «роскоши» вводить в обращение платиновые монеты.

Выращенные в лаборатории кристаллы платины очень красивые:

УГЛЕРОД

Название этого неметалла произошло от слов "уголь" и "рождать". Понятно, что именно углерод является основным компонентом угля, известного человечеству с древнейших времён (а из каких ещё элементов состоит уголь я пока не нашёл). А вот фотка угля антрацита (самого древнего из ископаемых углей, угля наиболее высокой степени углефикации):

Углерод умеет образовывать химические связи разного типа. Все знают про аллотропию углерода, ну хотя бы про две его основные аллотропные модификации — алмаз (a) и графит (b):

Ниже выложены несколько фоток углерода в различном состоянии.

Графитовый блок — спрессованный графит:

Электроды для дуговых печей и электролизеров, замедлитель в ядерных реакторах, материал тиглей и лодочек для плавки металлов, футеровка химических аппаратов, материал нагревательных элементов, уплотнения — вот далеко не полный список применений графита. Стержни карандашей, которые мы называем "простыми", сделаны из него же. Графит обладает высокой теплопроводностью и очень устойчив к перепадам температуры.

А это кусочки пиролитического графита:

Это фуллерены:

Молекула фуллерена по форме напоминает мячик. Обнаружены в 1985 году.

Углеродные нанотрубки:

Молекулы нанотрубок имеют форму именно полых трубок, стенки которых состоят из атомов углерода. Внешне это похоже на аморфный порошок глубокого черного цвета, но по сути этот порошок — технологии будущего и надежда человечества. Уже существуют технологии, позволяющие сплетать нанотрубки в нити неограниченной длины (и из полученного материала что только не сделают? Не жизнь, а сказка будет скоро).

Алмазы.

Необработанный природный алмаз (вес – 0.95 карата):

Благодаря исключительной твердости они незаменимый абразивный материал. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем. Исключительно высокая теплопроводность алмаза делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Но относительно высокая цена (около 50 $/грамм) и сложность обработки алмаза ограничивают его применение в этой области.

Настоящие бриллианты, но достаточно низкого качества:

Они тоже здорово блестят и переливаются на свету, но если взглянуть на них «вооруженным» глазом, видно, что они содержат много включений и трещин.

Алмазный резец:

Кристалл, из которого делают резцы (а также алмазные скальпели, стеклорезы, фильеры и т.п.), может быть мутным, окрашенным, но в нем не должно быть трещин. Алмазные резцы и фрезы используются для обработки цветных металлов, пластмасс, армированных композитов, а вот сталь такими резцами точить не стоит (углерод прилипает к режущей кромке кристалла и отрывает от неё осколки, портя резец). Зато на обработке, например, пластиков, алмаз может работать без перезаточки практически вечно и дает очень чистую, практически зеркальную поверхность. Кстати, этому способствует высокая теплопроводность алмаза, которая помогает отводить тепло от обрабатываемого изделия.

Алмазный порошок:

выглядит как ярко-желтый сверкающий песок, а если поместить его под микроскоп, видно, что он состоит из хорошо ограненных кристалликов (в основном, кубооктаэдров). Используется как абразивный материал.

ЖЕЛЕЗО

Железо — один из самых распространённых элементов в Солнечной системе, особенно на планетах земной группы, в частности, на Земле. Значительная часть железа планет земной группы находится в ядрах планет, где его содержание, по оценкам, около 90 %. Содержание железа в земной коре составляет 5 %, а в мантии около 12 %. Из металлов железо уступает по распространённости в коре только алюминию. Оно обладает специфическими свойствами и является "металлом №1" по важности для человека.

Обычно люди железом называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14% углерода) и чугун (более 2,14% углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.).

На фото электрорафинированное железо с чистотой 4N (99,97%):

Такое железо используется как сердечники трансформаторов, где необходимо низкое содержание углерода, поскольку увеличение его количества, например, с 0,001% до 0,004 % уменьшает магнитную проницаемость аж в 4 раза.

Если ядро земли сделано из почти стопроцентночистого железа, то в мантии и в земной коре железо встречается в виде его оксидов — FeO (закисное железо) и Fe2O3 (окисное железо), которые входят в состав железных руд. Но ведь люди научились использовать железо задолго до того как научились выплавлять его из руды. В чём же тут секрет?

А секрет в том, что достаточно большое количество чистого железа прилетает на Землю извне. Это метеоритное железо. Ежедневно на Землю падает несколько тонн метеоритов. Большинство из них сгорает в атмосфере, но многие успевают достигнуть земли и сохраняются в течении тысяч лет, прежде чем разрушиться от коррозии.

На фото осколки метеоритов:

состав: Fe 93,32%; Ni 6,00%; Co 0,47%; Cu 0,47%; P 0,28%; S <0,01%

Еще один образец чистого железа – карбонильный порошок:

Железо может реагировать с окисью углерода (угарным газом), давая бесцветную, летучую, ядовитую жидкость – карбонил железа. Карбонил железа устойчив на воздухе, и его можно очистить от примесей дистилляцией, но при более сильном нагревании он разлагается на исходные вещества: металлическое железо и угарный газ. Причем железо получается в виде порошка с очень мелкими частицами (эти частицы слипаются в более крупные агрегаты, которые видно на фото) и обладает высокой чистотой.

Выращенные (при помощи йодида FeI2) кристаллы железа:

Любуйтесь ими поскорее, они быстро ржавеют:

ЙОД

Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. При нормальных условиях йод —это кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском:

Нам в школе на уроках химии такие показывали, а мы не верили, что это йод. Ведь у нас-то йодом называют "раствор йода", ну тот, который в аптечке, раны мазать:

Вообще йод — элемент редкий, зато он равномерно распространен по всей планете: входит в состав морской воды (20 — 30 мг на тонну морской воды) и в молекулах живых организмов (больше всего в водорослях — 5 кг на тонну высушенной морской капусты). У животных и человека иод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трииодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.

Йод это элемент, из которого, пожалуй, проще всего вырастить красивые кристаллы:

Внимание: йод ядовит! Смертельная доза для человека - 3 грамма.

СВИНЕЦ

В герметичной капсуле свинец не окисляется и виден его "свинцовый" цвет:

А на воздухе чистый свинец мгновенно покрывается оксидной плёнкой:

Свинец используется многие тысячелетия, поскольку он широко распространён, легко добывается и обрабатывается. Первым изделиям из него 8400 лет. Он очень ковкий и легко плавится.

Чаще всего свинец извлекают из галенита (PbS):

Как только не использовался удобный в обработке металл за всю историю человечества? Что только из него не делали? И оружие, и украшения, и посуду, и строительные материалы. Водопроводные трубы в Древнем Риме проводили воду, а plumbum по-латыни - "вести", "проводить" (отсюда и английское слово plumber — водопроводчик).

Сегодня большая часть добываемого свинца, используется в производстве свинцовых аккумуляторов для автомобилей.

Но ещё можно встретить изделия из свинца в народном хозяйстве: охотникам нужна свинцовая дробь для патронов, а рыбакам грузила на удочки.

РТУТЬ

Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент — бром).

Иногда ртуть находят в самородном виде — жидкие капельки прямо на поверхности земли, но в промышленных масштабах её производят из минерала киноварь — сульфида ртути HgS:

Название Hydrargyrum произошло от древнегреческого слова "хидраргирос", которое означало "жидкое серебро".

Ртуть используется в медицине, в металлургии, в технике, в химпроме и в сельском хозяйстве. Но ртуть очень ядовитая и если имеете с ней дело будьте осторожны.

Интересный опыт: в ртути будет тонуть лишь небольшое число тяжелых тугоплавких металлов, а железная гайка, например, неплохо в ней плавает:

! - такой эксперимент категорически не рекомендуется проводить при отсутствии хорошей вытяжки.

материал с сайта http://www.periodictable.ru/index.html

и в конце заметки прикол:

Даже если спирт замерзнет,
Все равно его не брошу,
Буду грызть его зубами,
Потому, что он хороший.

В данном случае, спирт не твердый, а желеобразный. Это горючее для походной горелки. Если бы не специальные денатурирующие добавки с неприятным запахом, можно было бы продавать как спиртовой йогурт :)