Přestože se člověk na příkladu jednotlivých příborů opakovaně přesvědčoval, že kovové předměty se mohou ukázat jako vůbec těžké, kov se mu přesto jeví především jako něco, co je pod vlivem vnějších sil těžko zničitelné, a proto impozantní hmotností.
V tomto článku však budeme hovořit o nejlehčích kovech na světě: jaké vlastnosti mají, k čemu se používají a proč jsou zajímavé – o tom vám poví redaktoři 24SMI.
Titan (Ti)
Objeven na konci 22. století a okamžitě přidán do Mendělejevovy periodické tabulky pod 47,867. číslem chemický prvek stříbrné barvy s atomovou hmotností 4,5 a.u. e. m. (atomová hmotnostní jednotka) a hustota 3 g / cm ^ XNUMX se vyznačuje působivou pevností.
Mezi vlastnostmi kovu, který získal status nejtvrdšího z použitých, se také vyznačuje vynikající odolností proti korozi. To platí i pro slitiny na bázi titanu, které si zachovávají své pevnostní charakteristiky i při teplotách 300 °C, což je činí v současné době v letectví a raketové technice nepostradatelné.
Titan, foto http://mining-prom.ru/
Kov, pojmenovaný po titánech ze starověké řecké mytologie, je jedním z deseti nejběžnějších prvků v přírodě, jehož naleziště byla objevena na všech kontinentech, s výjimkou Antarktidy. Rusko navíc zaujímá druhé místo na světě po ČLR co do koncentrace rud s obsahem uvažovaného prvku.
Kromě již zmíněných odvětví jsou slitiny titanu žádané v loďařství, chemickém, automobilovém a obranném průmyslu, ale i v potravinářské výrobě a zemědělství. Díky své inertnosti je titan schopen bez problémů kontaktovat tkáně živých organismů, aniž by způsoboval zdraví nebezpečné chemické reakce, a proto se aktivně používá v lékařství, od protetiky a výroby implantátů až po výrobu chirurgických nástrojů. .
Hliník (Al)
Hliník je jedním z nejběžnějších neželezných kovů. Objeven v roce 1825 a před rozvojem průmyslové výrobní technologie, která stála více než zlato, prvek s atomovým číslem 13 a hmotností 26,982 amu. e. m. má hustotu 2,7 g / cm ^ 3 a vyznačuje se přítomností paramagnetických vlastností, avšak slabými.
Dobře vede teplo a elektřinu, nepodléhá korozi, ale podléhá mechanickému namáhání, včetně snadného ohýbání. Slitiny na bázi tohoto lehkého kovu se vyznačují tažností, vyhovující pevností a nekorodují a také se dobře svařují.
Hliník, foto: https://ru.wikipedia.org/
Z hlediska prevalence ve světě je hliník na prvním místě mezi kovy a na třetím místě mezi chemickými prvky periodické tabulky, na druhém místě za kyslíkem a křemíkem. Jeho těžba se provádí ve více než 15 zemích, mezi které patří Čína, Rusko a Kanada. Světové zásoby tohoto prvku jsou mnohonásobně větší, než je současná potřeba jeho využití.
Rozsah použití hliníku a slitin na bázi tohoto materiálu je široký. Jedná se jak o železnou metalurgii, tak o pyrotechniku, dokonce se používal k výrobě šperků v době, kdy měl mimořádnou hodnotu díky nevyvinutému technickému postupu. V Japonsku se v této funkci používá stále, někdy nahrazuje stříbro ve špercích.
Nádobí a příbory z tohoto pružného kovu zná každý, ale jako konstrukční materiály se používají hliníkové slitiny, které mají požadované vlastnosti z hlediska pevnosti. Do „automatových ocelí“ se pro usnadnění zpracování přidává také hliník – díky němu je po dokončení zpracování dosaženo jasného oddělení od tyče dílu.
Berylium (Be)
Na rozdíl od předchozích se tento kov, který se nachází v tabulce chemických prvků na čísle 4, vyznačuje šedavou barvou a zvýšenou toxicitou. Vyznačuje se křehkostí s srovnatelnou tvrdostí převyšující tvrdost hliníku a hořčíku. Hustota – 1,8 g / cm ^ 3. Atomová hmotnost – 9 uhlíkových jednotek.
Byl objeven na konci 30. století, v čisté formě byl poprvé získán až o 1828 let později, v roce XNUMX. Své jméno zdědila po minerálu berylu, který zase vděčí za svůj název indickému městu Belur, proslulému nalezištěm smaragdů – drahých kamenů, které jsou odrůdou zmíněné horniny.
Beryllium, foto: https://ru.m.wikipedia.org/
Berylium se často nachází v tmavě zbarvených minerálech a také ve vyvřelých horninách. Ložiska obsahující tento kov se nacházejí v Jižní Americe a Africe. Produkce se také provádí na euroasijském kontinentu, především v Indii, Kazachstánu a Rusku, v jejichž hranicích se nacházejí dvě ložiska – ve Sverdlovské oblasti a v Burjatsku.
Kov se používá v legovacích slitinách jako přísada, díky které jsou výsledné materiály tvrdší, pevnější a odolnější vůči korozi. Slabá absorpce rentgenového záření Beryllium umožňuje jeho použití při vytváření detektorů gama záření. Používá se také v jaderné energetice jako moderátor neutronů. Slitiny berylia se používají v leteckém inženýrství a pro výrobu laserových zářičů.
Kov také dobře vede zvukové vlny, proto se používá při konstrukci akustických zařízení, avšak vzhledem k vysoké složitosti zpracování pro eliminaci negativních vlastností včetně toxicity se komponenty vyrobené na jeho základě vyznačují zvýšenou cenou. Je nebezpečný pro člověka – hromadí se v těle, vede k vážnému poškození dýchacího systému a vyznačuje se také výrazným karcinogenním účinkem.
Hořčík (Mg)
Nachází se na čísle 12 v periodické tabulce a je to tvárný kov s atomovou hmotností 24,307a. e.m. a hustotou 1,7 g/cm^3 byl poprvé získán v čisté formě v roce 1808. Plastové a snadno lisovatelné a řezané.
Vyznačuje se vysokým bodem tání (650 °C) a odolností proti korozi. Při vytváření slitin na bázi hořčíku se mechanické vlastnosti kovu výrazně zvyšují, což značně rozšiřuje rozsah použití tohoto typu materiálu.
Hořčík, foto: https://infonew.do.am/
Prvek je zařazen do seznamu nejrozšířenějších na Zemi a nachází se jak v kůře, tak v mořské vodě, obvykle ve složení solí a minerálů. Přírodní ložiska původního hořčíku jsou extrémně vzácná – několik z nich se nachází v Rusku, východní Sibiři a Tádžikistánu. Spojené státy jsou považovány za lídra ve výrobě hořčíku v roce 2020.
Používá se především k získávání všech druhů slitin, lehkých i ultralehkých, jejichž působností je letecký a automobilový průmysl. Také díky hořlavým vlastnostem se používá v pyrotechnice a při výrobě zápalných a osvětlovacích raket v obranném průmyslu.
Bez hořčíkového prášku s přidanými oxidačními činidly by dříve fotografování nebylo možné – ačkoli se hořčíkové blesky používají mnohem méně často než v minulosti, stále je po nich poptávka. Hořčík je také látka důležitá pro normální fungování těla a průběh metabolických procesů, proto se léky na jeho bázi používají v medicíně – v kardiologii, neurologii a v boji proti gastroenterologickým poruchám.
Lithium (Li)
Dochází tedy k prvku, který je nejlehčím kovem na světě. Hustota lithia, která se nachází na čísle 3 v periodické tabulce, je pouze 0,5 g/cm^3, což je méně než hustota vody, takže čisté lithium neklesá. Atomová hmotnost prvku se pohybuje od 6,398 do 6,997 a. e.m. v závislosti na izotopu. Byl objeven v roce 1817 a o rok později byl získán v kovové podobě.
Vyznačuje se zvýšenou chemickou aktivitou, a proto v přírodě snadno tvoří složité sloučeniny. Plast, snadno zpracovatelný válcováním a lisováním. Barva: stříbrná. Při pokojové teplotě slabě reaguje s kyslíkem. K zapálení dochází při 300 °C.
Lithium, foto: https://ru.m.wikipedia.org/
Přirozeně se vyskytuje v horninotvorných minerálech a ve vysoce zasolených jezerních sedimentech. Mezi rozvinutými nalezišti jsou nejznámější chilská, australská a argentinská, i když se nacházejí i v jiných zemích včetně Číny. V Rusku je hlavní akumulace hornin obsahujících lithium v Murmanské oblasti. Od roku 2017 funguje v zemi zařízení na těžbu kovu z rud s nízkým obsahem prvků v experimentálním formátu, díky kterému je postup možný s nevýznamnými finančními a pracovními náklady.
Lithné soli se používají při výrobě laserových zařízení a optiky, jako oxidační a redukční činidla v chemickém průmyslu, stejně jako v lékařství a různých průmyslových odvětvích, včetně textilu (jako bělidla), potravin (jako konzervanty) a kosmetiky. Lithiové slitiny se používají k výrobě vysoce výkonných vodičů, včetně anod potřebných pro elektrolýzu.
Prvek se používá i při tvorbě baterií, včetně alkalických, a to nejen pevnolátkových. V malých množstvích je lithium lidským tělem vyžadováno, protože se podílí na metabolismu a také ovlivňuje psycho-emocionální vzrušivost a imunitní obranu.
V myslích většiny lidí je kov hustý a těžký materiál. Většina kovů má tyto vlastnosti, ale ne všechny. Představte si, že existují kovy a slitiny, jejichž hmotnost je srovnatelná s hmotností vzduchu!
Vzpomínáme na školní hodiny chemie a diskutujeme o tom, které kovy jsou nejlehčí a co vysvětluje tak neobvyklé vlastnosti.
Nejlehčí kovy na planetě – které jsou nejdůležitější
Kovy, které mají nízkou hustotu, se nazývají světlo. Jsou vysoce ceněné, aktivně používané v průmyslu a tvoří asi 20 % celkové hmoty zemské kůry.
TOP 5 lehkých kovů:
- Nejlehčím kovem je lithium. Tento alkalický kov má stříbřitě bílou barvu, má nejnižší atomovou hmotnost a nejnižší hustotu, která je poloviční než voda – 0 g/cm534. Lithium je měkké a tvárné, lze ho řezat nožem, je na třetím místě v periodické tabulce po vodíku a heliu a kov má více než 3 vlastních minerálů. Teplota tání – +30 stupňů. V přírodě existují dva stabilní izotopy lithia. Kov plave ve vodě a petroleji. Lithium se ve své čisté formě používá jen zřídka, protože je to velmi reaktivní prvek, který rychle reaguje s okolním prostředím. Kromě toho je lithium vysoce toxické, takže není vhodné pro použití v domácnosti.
- Vodík je jedním z nejlehčích prvků na planetě – jeho hustota je 0 g/cm0763, ale jelikož se nenachází v čisté formě, ale pouze jako součást molekulárních sloučenin, není klasifikován jako kov.
- Následuje draslík, po něm hliník, rubidium, cesium a stroncium, hořčík, titan a další alkalické kovy. Z hlediska hustoty je draslík horší než voda – 0 g / cm862. Jiné kovy mají hustotu vyšší než voda. Stejně jako lithium, draslík reaguje s vodou, takže se často používá spíše ve slitinách než v čisté formě.
- Na třetím čestném místě je hliník – tento prvek je v zemské kůře zcela běžný. Hliník je výborný vodič elektřiny a tepla, nekoroduje, ale snadno se ohýbá. Slitiny s hliníkem jsou tažné, dosti pevné, nerezaví, dobře se svařují a dají se řezat. Pokud se budeme bavit o nejpevnějších kovech mezi nejlehčími, tak hliník zde může zaujmout první místo. Když lidé ještě nevěděli, jak tento kov průmyslově získat, byla jeho cena vyšší než zlato. Hliník se používá v raketové vědě a vojenském průmyslu.
- Titan je stříbrně zbarvený chemický prvek s hustotou 4 g/cm5. Titan získal status nejtvrdšího kovu, vyznačuje se vysokou odolností proti korozi a zachovává si své původní vlastnosti i při teplotě +3 stupňů.
Nejlehčí umělý kov
Kovy mohou být lehčí než voda, ale vždy jsou těžší než slitiny. Kalifornská univerzita vyvinula unikátní kovovou slitinu zvanou microlattis – mřížku z nikl-fosforových trubic (metal microlattice). Přestože složky této slitiny mají normální hustotu, je neuvěřitelně lehká. Například 100krát lehčí než pěnový polystyren.
Microlattis se získává uměle a skládá se z 99 % ze vzduchu. V roce 99 byl zařazen do Knihy rekordů a oficiálně uznán jako nejlehčí kov. Tento materiál je založen na kovové mřížce s buněčnou strukturou mikropórů a dutých kovových trubičkách, které se navzájem kříží. Každá trubice je 2021krát tenčí než lidský vlas – šířka 1000 nanometrů. Představte si, že když na klobouk pampelišky položíte kousek mycolattis, nezdeformuje se. Neobvyklé lehkosti je dosaženo díky struktuře materiálu, připomínající kosti živých organismů.
Navzdory své lehkosti dokáže tato slitina odolat velkému zatížení na stejné úrovni jako jiné kovy vyskytující se v přírodě.
Kde se používají nejlehčí kovy?
Nejlehčí kovy a jejich slitiny se používají v různých výrobních odvětvích a v mnoha projektech. Lehké kovové konstrukce jsou žádané zejména v:
- konstrukce;
- lék;
- hutnictví;
- textilní průmysl;
- farmaceutika;
- jaderná energie;
- automobilový a letecký průmysl.
V současné době probíhá výzkum vývoje umělých nejlehčích kovů, jako je microlattis. Je pravděpodobné, že v blízké budoucnosti se objeví materiál jedinečný svou pevností a lehkostí, který předčí všechny známé kovy alkalických skupin.
Máte zájem o laserové řezání jakýchkoliv kovů a další? Kontaktujte Mos-Laser!
