Это химический элемент в огромном количестве находится в земной коре, а еще в большем – в морской воде. Магний добывается по всей планете, однако почти половину этого объема обеспечивают американские компании (около 43%). Основным промышленным методом получения магния в виде металла выступает технология электролиза расплава сырья, представленного смесью MgCl₂, NaCl и KCl. Впервые металлический магний получил английский ученый Г.Дэви в 1808 году.

Физические свойства магния

Чистый магний является металлом серебристо-белого цвета с характерным металлическим блеском, очень пластичным, а потому прекрасно поддающимся любой механической обработке. При нормальных условиях на воздухе поверхность этого металла всегда покрывается оксидной плёнкой MgO, избавиться от которой можно при нагреве Mg до 600°C. Свойства магния:

• плотность (в н. у.) – 1,738 г/см³
• t плавления – 650°C (923 K)
• t кипения – 1090°C (1363 K)
• теплопроводность (при 300 K) – 156 Вт/(м·К)
• молярная теплоёмкость – 24,90 Дж/(K·моль)

Магний: химические свойства

С точки зрения химического взаимодействия с другими элементами Mg является активным металлом. Он не растворим воде, но после нагревания образует оксид:

Мg+Н₂О = МgО+Н₂

Магний горит в углекислом газе:

Мg+СО₂ = МgО+СО

Повышение температуры также позволяет этому металлу взаимодействовать с большинством элементов:

2Мg+O₂ = 2МgО

3Mg+N₂ = Мg₃N₂

3Мg+2Р= Мg₃Р₂

Мg+Сl₂ = МgСl₂

2Мg+Si = Мg₂Si

Во взаимодействии с кислотами магний не требует никаких особых условий:

4Мg+10НNО₃ = 4Мg(NО₃) ₂+N₂O+5Н₂О

Мg+Н₂SO₄ = МgSО₄+Н₂

Взаимодействие нитрида магния с водой (при 100^оС):

Mg₃N₂+6H₂O = 3Mg(OH) ₂+2NH₃

Применение магния

Современная промышленность использует магний для создания сверхлёгких сплавов, в которых нуждается автомобильная отрасль и самолётостроение. Некоторые соединения Mg позволяют создавать огнеупорные материалы, а также компоненты для военных снарядов (магний с марганцем применяются в составе взрывпакетов). Гидроксид магния, химические свойства которого превращают его во флокулянт, используется для очистки сточных вод, производства моющих средств и т.п.

Магний крайне важен и с точки зрения здоровья человека: в медицине на основе этого элемента созданы разнообразные лекарственные препараты, позволяющие лечить патологии опорно-двигательного аппарата, сердца и нервной системы. Важно отметить, что для каждой области применения магния этому элементу не существует альтернативы.

Свинец часто называют одним из наиболее древних с точки зрения истории металлов, поскольку человечество научилось его добывать и обрабатывать еще в 6400 г. до н.э. «Промышленные» масштабы переработки свинца отмечались в Древнем Риме (около 80 тысяч тонн ежегодно), что объяснялось доступностью этого металла и простотой его выплавки. Римляне делали из него трубы для своих водопроводов, однако уже тогда они догадывались о токсичности вещества.

Физические свойства свинца

Свинец – тяжелый металл с атомной массой 207,2 г/моль. При этом чистый он настолько мягок, что может быть разрезан ножом. Основные физические характеристики свинца:

• плотность (н. у.) – 11,3415[2] г/см³
• t плавления – 327,46°C (600,61 K)
• t кипения – 1749°C (2022 K)
• теплопроводность (при 300 K) – 35,3 Вт/(м·К)
• предел прочности на растяжение — 12-13 МПа

Свинец: химические свойства

В химических соединениях элемент Pb достигает двух степеней окисления: +2 и +4, при которых он в состоянии проявлять и металлические, и неметаллические свойства. Растворимые соли свинца представлены:

• ацетатом Pb(CH₃COO)₂
• нитратом Pb(NO₃) ₂
• сульфатом PbSO₄
• хроматом PbCrO₄

При обычной температуре свинец не растворяется в чистой воде, чего нельзя сказать о воде, насыщенной кислородом. Также элемент Pb быстро растворяется в разбавленной азотной кислоте и концентрированной серной. Разбавленная серная на свинец не действует, а соляная действует слабо. Что касается щелочных сред, то в них, равно как и в кислых растворах, свинец превращается в восстановитель. При этом растворимый в воде свинец, в частности, его ацетат, является очень ядовитым.

Применение свинца

Чистый свинец используется в медицине (рентгеновские установки), геологии (его изотопы помогают определять возраст пород), но наибольшее распространение он получает в составе соединений:

• сульфиды и иодиды свинца применяются в создании аккумуляторных батарей
• нитраты и азиды – для изготовления взрывчатки
• двуокиси и хлориды – для химических источников тока
• арсениты и арсенаты – в сельском хозяйстве для уничтожения вредных насекомых
• теллуриды – для производства термоэлектрогенераторов и холодильных установок

Также известно, что свинец задерживает радиацию, что объясняется его способностью прекрасно поглощать g-излучение. В результате, Pb выступает основным элементом для изготовления материалов радиационной защиты, применяемых при создании ядерных реакторов и рентгеновских установок.

Железо в чистом виде – это пластичный металл серого цвета, легко подвергаемый обработке. И всё же, для человека элемент Fe более практичен в сочетании с углеродом и другими примесями, которые позволяют образовывать металлические сплавы – стали и чугуны. 95% – именно столько всей производимой на планете металлической продукции содержит железо в качестве основного элемента.

Железо: история

Первые железные изделия, изготовленные человеком, датированы учёными IV тыс. до н. э., причем исследования показали, что для их производства использовалось метеоритное железо, для которого характерно 5-30-процентное содержание никеля. Интересно, но пока человечество не освоило добычу Fe путём его переплавки, железо ценилось дороже золота. Объяснялось это тем, что более крепкая и надежная сталь куда больше подходила для изготовления орудий труда и оружия, нежели медь и бронза.

Первый чугун научились получать древние римляне: их печи могли повышать температуру руды до 1400^оС, в то время как чугуну было достаточно 1100-1200^оС. Впоследствии они же получили и чистую сталь, температура плавления которой, как известно, составляет 1535 градуса по Цельсию.

Химические свойства Fe

С чем взаимодействует железо? Железо взаимодействует с кислородом, что сопровождается образованием оксидов; с водой в присутствии кислорода; с серной и соляной кислотами:

• 3Fe+2O₂ = Fe₃O₄
• 4Fe+3O₂+6H₂O = 4Fe(OH) ₃
• Fe+H₂SO₄ = FeSO₄+H₂
• Fe+2HCl = FeCl₂+H₂

Также железо реагирует на щелочи, только если они представляют собой расплавы сильных окислителей. Железо не реагирует с окислителями при обычной температуре, однако всегда начинает вступать в реакцию при её повышении.

Применение железа в строительстве

Применение железа строительной отраслью в наши дни нельзя переоценить, ведь металлоконструкции являются основой абсолютно любого современного строения. В этой сфере Fe используется в составе обычных сталей, литейного чугуна и сварочного железа. Данный элемент находится везде, начиная с ответственных конструкций и заканчивая анкерными болтами и гвоздями.

Возведение строительных конструкций из стали обходится гораздо дешевле, к тому же здесь можно говорить и о более высоких темпах строительства. Это заметно увеличивает использование железа в строительстве, в то время как сама отрасль осваивает применение новых, более эффективных и надежных сплавов на основе Fe.

Использование железа в промышленности

Использование железа и его сплавов – чугуна и стали – это основа современного машино-, станко-, авиа-, приборостроения и изготовления прочей техники. Благодаря цианидам и оксидам Fe функционирует лакокрасочная промышленность, сульфаты железа применяются при водоподготовке. Тяжелая промышленность и вовсе немыслима без использования сплавов на основе Fe+C. Словом, Железо – это незаменимый, но вместе с тем доступный и относительно недорогой металл, который в составе сплавов имеет практически неограниченную сферу применения.

Применение железа в медицине

Известно, что в каждом взрослом человеке содержится до 4 грамм железа. Этот элемент крайне важен для функционирования организма, в частности, для здоровья кровеносной системы (гемоглобин в эритроцитах). Существует множество лекарственных препаратов на основе железа, которые позволяют повышать содержание Fe во избежание развития железодефицитной анемии.

Большинство современных учёных называют золото первым металлом, который использовался человечеством для создания украшений и изделий религиозного культа (самые древние находки датированы V-IV тысячелетием до н.э.) Сегодня ценность этого благородного металла жёлтого цвета только возрастает, поскольку сфера его применения не ограничивается производством ювелирных изделий.

Нахождение в природе

Как выглядит золото в природе? Для этого металла характерно присутствие в природе в самородном состоянии, что значительно облегчает его добычу. Благодаря высокой плотности Au золото можно отделить от любых других минералов, находящихся в земной коре, с помощью обычной промывки. Если же говорить о количестве элемента Au в природе, то оно крайне незначительно, что еще больше увеличивает ценность материала. Так, на тонну горной породы приходится лишь 4 миллиграмма желтого металла.

На сегодня лидерами по добыче золота являются (ежегодный объем добычи):

• Китай – около 300 т.
• ЮАР – 250 т.
• США – 230 т.
• Австралия – 230 т.
• Перу – 170 т.
• Россия – 160 т.

Физическая характеристика металла золото

Золото – металл очень тяжелый, но достаточно мягкий и пластичный. При этом для него характерно низкое электрическое сопротивление и высокая теплопроводность. Основные характеристики элемента Au:

• плотность (в н. у.) – 19,3 г/см³
• твёрдость по Бринеллю 220-250 МПа
• t плавления – 1064°C (1337 К)
• t кипения – 2856°C (3129 К)
• теплопроводность (при 300 K) – 318 Вт/(м·К)
• удельное электрическое сопротивление – 0,023 Ом·мм²/м

Золото: применение

Столь редкий драгоценный металл, красотой которого восхищались еще жители эпохи неолита, сегодня востребован повсеместно. В нём нуждаются ювелирное производство, стоматология, фармакология и в целом промышленность (электрические контакты, припои и т.п.) Золото используется даже производителями пищевых продуктов: пищевая добавка Е175, к слову, разрешенная к использованию на территории РФ.

Но есть еще одна, пожалуй, наиболее важная сфера применения золота: мировая финансовая система, где этот металл выступает в качестве средства накопления, инвестиционного инструмента, материала для изготовления денег. Устойчивое словосочетание «золотовалютные резервы» напоминает нам о том, что именно в золоте хранят свои накопления ведущие государства планеты, и именно оно, как и многие столетия тому назад, выступает в качестве «мерила» размеров этих богатств.

Золото: интересные факты

Согласно подсчетам специалистов, к 2010 году человечество добыло из недр земли около 165 тысяч тонн этого драгоценного металла, причем почти половина данного объема (до 40%) пришлась на месторождение в ЮАР (Витватерсранд). Сегодня различные изделия из золота всегда имеют в своем составе примеси (обычно серебро или медь), поскольку чистый Au настолько мягок, что легко царапается ногтем.

Интересно и то, что ученые прогнозируют истощение запасов золота в земной коре уже в ближайшие 20 лет. Однако они также напоминают о том, что самый большой запас элемента Au находится в мировом океане. По некоторым подсчетам в воде растворено порядка 10 млн. тонн данного металла. Проблема лишь в том, что человек не имеет технологии получения морского золота… Казино Фараон