Металлические элементы

Все простые вещества периодической системы Д.И. Менделеева подразделяются на три класса: элементы с металлическими свойствами (металлы), элементы с неметаллическими свойствами (неметаллы) и полуметаллы. Физические и химические свойства простых веществ, принадлежащих к различным классам, сильно различаются между собой, что обуславливает различные области их применения в промышленности и способы добычи. Коротко остановимся на металлах: их металлических свойствах, основных способах добычи и обработки.

Металлические свойства элементов

С физико-химической точки зрения, основное свойство металлов заключается в легкости отрыва их внешнего электрона от атома, другими словами – легкость ионизации атома металла по уравнению:

Me=Me++ e-

Обладая данным свойством, металлы в твердом состоянии представляют собой кристаллическую решетку, в узлах которой находятся ионы металлов, а между ними свободно двигаются делокализованные электроны, образующие так называемый электронный газ. Такой тип химической связи называется металлической связью. Именно металлическая связь придает элементам основные металлические свойства: высокую электрическую проводимость, теплопроводность, пластичность, ковкость, металлический блеск.

Добыча металлических элементов

Многие металлы существуют в природных условиях в виде соединения с другими химическими элементами. В самородном виде, то есть, как простое вещество, в природе в основном встречаются только золото (Au) и платина (Pt). Иногда, но редко и только частично, встречаются самородное серебро (Ag), медь (Cu), ртуть (Hg), олово (Sn) и несколько других металлов.

Подавляющее большинство металлов добывают из руды. Способ добычи зависит от химических свойств металла. Основными методами промышленного получения металлов из руды являются восстановление их соединений (например, углем, монооксидом углерода или алюминием) и электролиз. Так, железо может быть получено путем восстановления руды по одному из двух уравнений:

Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3

Металлическая медь может быть получена при электролизе водного раствора дихлорида (CuCl2) по уравнению:

Cu2++2e-=Cu

Элементы с наиболее ярко выраженными металлическими свойствами

Наиболее ярко металлические свойства выражены у щелочных металлов (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), что обусловлено низким значением энергий ионизации их атомов. Это очень мягкие металлы (можно резать ножом), обладающие чрезвычайно высокой химической активностью. Уже при комнатной температуре мягкие металлы быстро окисляются кислородом воздуха, поэтому их хранят под слоем керосина. Под водой щелочные металлы хранить нельзя. Соединение элементов с водой приводит к взрыву. Реакция протекает с выделением водорода по уравнению:

2Na+2H2O=2NaOH+H2

Поскольку водород образует с воздухом взрывоопасные смеси, а реакция сопровождается выделением большого количества тепла, как правило, происходит взрыв.

Разрушение металлических и железобетонных конструкций

Металлы и сплавы, используемые в строительстве, разрушаются под воздействием различных процессов коррозии:

  • атмосферной;
  • электрохимической;
  • газовой;
  • коррозия в других агрессивных средах.

Наличие защитного слоя увеличивает срок службы металлоконструкций, но процесс коррозии полностью не останавливается.

Одной из причин разрушения железобетонных конструкций является коррозия арматуры. Разрушение стальных и железобетонных конструкций ускоряется под нагрузкой, при резких колебаниях температуры окружающей среды, и особенно при совместном действии этих факторов. Увеличение устойчивости металлоконструкций к процессам коррозии является важнейшей задачей современного материаловедения.

Больше об обработке металлических элементов на выставке

Металлы и сплавы подвергаются разным видам обработки таких, как:

  • давление (ковка);
  • резание;
  • литье;
  • термическое воздействие;
  • сварка;
  • электроискровые и электрохимические методы;
  • воздействие ультразвука.

Технология обработки металлов и сплавов постоянно развивается. Эта отрасль промышленности относится к наукоемкой сфере, где постоянно происходят изменения.

Посещение специализированной выставки «Металлообработка» – один из лучших способов находиться в курсе последних достижений. Экспозиции предприятий со всего мира дают возможность ознакомиться с главными тенденциями развития отрасли и увидеть технологии современной обработки металлических изделий.


Читайте другие наши статьи:

Огнезащита металлических конструкций
Дорожное металлическое ограждение
Окраска и покраска металлических изделий