Найбільш тугоплавкий метал. Характеристика металів

Метали - це найпоширеніший матеріал (поряд з пластмасами і склом), який застосовується людьми з давніх часів. Вже тоді людині була відома характеристика металів, він з вигодою використовував всі їх властивості для створення прекрасних творів мистецтва, посуду, предметів побуту, споруд.

Однією з головних рис при розгляді цих речовин є їх твердість і тугоплавкість. Саме ці якості дозволяють визначати область використання того чи іншого металу. Тому розглянемо всі фізичні властивості і особливу увагу приділимо питань плавкості.

Фізичні властивості металів

Характеристика металів за фізичними властивостями може бути виражена у вигляді чотирьох основних пунктів.

1. Металевий блиск - все мають приблизно однаковий сріблясто-білий красивий характерний блиск, крім міді і золота. Вони мають червонуватий і жовтий відлив відповідно. Кальцій - сріблясто-блакитний.
2. Агрегатний стан - всі тверді при звичайних умовах, крім ртуті, яка знаходиться у вигляді рідини.
3. Електро- і теплопровідність - характерна для всіх металів, проте виражена в різному ступені.
4. Ковкість і пластичність - також загальний для всіх металів параметр, який здатний варіюватися залежно від конкретного представника.
5. Температура плавлення і кипіння - визначає, який метал тугоплавкий, а який легкоплавкий. Цей параметр різний для всіх елементів.

Всі фізичні властивості пояснюються особливою будовою металевої кристалічної решітки. Її просторовим розташуванням, формою і міцністю.

Легкоплавкі і тугоплавкі метали

Даний параметр є дуже важливим, коли мова заходить про області застосування розглянутих речовин. Тугоплавкі метали і сплави - це основа машино- і кораблебудування, виплавки і лиття багатьох важливий виробів, отримання якісного робочого інструмента. Тому знання температур плавлення і кипіння відіграє основну роль.

Характеризуючи метали по міцності, можна розділити їх на тверді і крихкі. Якщо ж говорити про тугоплавкости, то тут виділяють дві основні групи:

1. Легкоплавкі - це такі, які здатні міняти агрегатний стан при температурах нижче 1000 ^проС. Прикладами можуть служити: олово, свинець, ртуть, натрій, цезій, марганець, цинк, алюміній та інші.
2. Тугоплавкими вважаються ті, чия температура плавлення вище означеної величини. Їх не так багато, а на практиці застосовується ще менше.

Таблиця металів, що мають температуру плавлення понад 1000 ^проС, представлена нижче. Саме в ній і розташовуються самі тугоплавкі представники.

Дана таблиця металів включає в себе всіх представників, чия температура плавлення вище +1000 ^проС. Однак на практиці багато хто з них не застосовуються з різних причин. Наприклад, через економічної вигоди або внаслідок радіоактивності, надто високий ступінь крихкості, схильності корозійного впливу.

Також з даних таблиці очевидно, що найтугоплавкіший метал у світі - це вольфрам. Найменший показник у золота. При роботі з металами важливе значення має м`якість. Тому багато з зазначених вище також не використовуються в технічних цілях.

Найбільш тугоплавкий метал - вольфрам

У періодичній системі розташовується під порядковим номером 74. Назва отримав за прізвищем відомого фізика Стівена Вольфрама. При звичайних умовах являє собою твердий тугоплавкий метал сріблясто-білого кольору. Володіє яскраво вираженим металевим блиском. Хімічно практично інертний, в реакції вступає неохоче.

У природі міститься у вигляді мінералів:

• вольфраміт;
• шеєліт;
• Гюбнеру;
• ферберит.

Вченими було доведено, що вольфрам - найбільш тугоплавкий метал з усіх існуючих. Однак існують припущення про те, що Сиборгу теоретично здатний побити рекорд цього металу. Але він є радіоактивним елементом з дуже коротким періодом існування. Тому довести це поки неможливо.

При певній температурі (понад 1500 ^проС) вольфрам стає ковким і пластичним. Тому можливе виготовлення тонкого дроту на його основі. Ця властивість використовується для виготовлення ниток розжарювання в звичайних побутових електричних лампочках.

Як найбільш тугоплавкий метал, що витримує температури більше 3 400 ^проС, вольфрам застосовується в наступних областях техніки:

• як електрод при аргонної зварюванні;
• для отримання кислотостійких, зносостійких і жаростійких сплавів;
• як нагрівальний елемент;
• у вакуумних трубках як нитка розжарення та інше.

Крім металевого вольфраму, широко застосовуються в техніці, науці і електроніці його сполуки. Як найтугоплавкіший метал у світі він і з`єднання формує з дуже високоякісними характеристиками: міцні, стійкі практично до всіх видів хімічного впливу, що не піддаються корозії, витримують низькі і високі температури (переможе, сульфід вольфраму, його монокристали та інші речовини).

Ніобій і його сплави

Nb, або ніобій, - за звичайних умов сріблясто-білий блискучий метал. Він також є тугоплавким, оскільки температура переходу в рідкий стан для нього складає 2477 ^проС. Саме ця якість, а також поєднання низької хімічної активності і надпровідності дозволяє ніобію ставати все більш популярним в практичній діяльності людини з кожним роком. Сьогодні цей метал використовується в таких галузях, як:

• ракетобудування;
• авіаційна і космічна промисловість;
• атомна енергетика;
• хімічне апаратобудування;
• радіотехніка.

Цей метал зберігає свої фізичні властивості навіть при дуже низьких температурах. Вироби на його основі відрізняються корозійної стійкістю, жаростійкістю, міцністю, відмінною провідністю.

Цей метал додають до алюмінієвим матеріалами для підвищення хімічної стійкості. З нього виготовляють катоди і аноди, їм легируют кольорові сплави. Навіть монети в деяких країнах роблять з вмістом ніобію.

Тантал

Метал, у вільному вигляді і при звичайних умовах покритий оксидною плівкою. Володіє набором фізичних властивостей, які дозволяють йому бути широко поширеним і дуже важливим для людини. Його основні характеристики наступні:

1. При температурі понад 1000 ^проС стає надпровідником.
2. Це найбільш тугоплавкий метал після вольфраму і ренію. Температура плавлення становить 3017 ^проС.
3. Прекрасно поглинає гази.
4. З ним легко працювати, так як він прокочується в пласти, фольгу і дріт без особливих труднощів.
5. Має хорошу твердістю і не крихкий, зберігає пластичність.
6. Дуже стійкий до впливу хімічних агентів (розчиняється навіть в царській горілці).

Завдяки таким характеристикам зумів завоювати популярність як основа для багатьох жароміцних і кислотостійких, антикорозійних сплавів. Його численні сполуки знаходять застосування в ядерній фізиці, електроніці, приладах обчислювального плану. Використовуються як надпровідники. Раніше тантал використовувався як елемент у лампах розжарювання. Зараз його місце зайняв вольфрам.

Хром та його сплави

Один з самих твердих металів, в природному вигляді голубувато-білого забарвлення. Його температура плавлення нижче, ніж у розглянутих досі елементів, і становить 1907 ^проС. Однак він все одно використовується в техніці і промисловості повсюдно, оскільки добре піддається механічним впливам, обробляється і формується.

Особливо цінний хром в якості напилювачі. Його наносять на вироби для надання їм красивого блиску, захисту від корозії та підвищення зносостійкості. Процес називається хромуванням.

Сплави хрому дуже популярні. Адже навіть невелика кількість цього металу в сплаві значно збільшує твердість і стійкість останнього до впливів.

Цирконій

Один з найдорожчих металів, тому застосування його в технічних цілях утруднено. Проте фізичні характеристики роблять його просто незамінним у багатьох інших галузях.

При умовах це красивий сріблясто-білий метал. Має досить високою температурою плавлення - 1855 ^проС. Має хорошу твердість, стійкість до корозії, так як хімічно не активний. Також відрізняється прекрасною біологічної сумісністю зі шкірою людини і всього організму в цілому. Це робить його цінним металом для використання в медицині (інструменти, протези і так далі).

Основні області застосування цирконію та його сполук, у тому числі сплавів, наступні:

• ядерна енергетика;
• піротехніка;
• легування металів;
• медицина;
• виготовлення Біопосуд;
• конструкційний матеріал;
• як надпровідник.

З цирконію і сплавів на його основі виготовляються навіть прикраси, здатні впливати на поліпшення стану здоров`я людини.

Молібден

Якщо з`ясовувати, який метал найтугоплавкіший, то, крім позначеного вольфраму, можна назвати і молібден. Його температура плавлення становить 2623 ^проС. При цьому він досить твердий, пластичний і піддається обробці.

Використовується він в основному не в чистому вигляді, а як складовий компонент сплавів. Вони, завдяки присутності молібдену, значно зміцнюються в зносостійкості, жароміцності й антикорозійні.

Деякі сполуки молібдену використовують як технічні мастила. Також цей метал є легуючим матеріалом, одночасно впливає і на міцність, і на антикорозійність, що зустрічається дуже рідко.

Ванадій

Сірий метал з сріблястим блиском. Має досить високим показником плавкості (1920 ^проС). Використовується в основному як каталізатор у багатьох процесах, завдяки своїй інертності. Застосовується в енергетиці як хімічний джерело струму, у виробництвах неорганічних кислот. Основне значення має не чистий метал, а саме деякі його сполуки.

Реній і сплави на його основі

Який метал найтугоплавкіший після вольфраму? Це реній. Його показник плавкості становить 3 186 ^проС. За міцності перевершує і вольфрам, і молібден. Пластичність його не надто висока. Попит на реній дуже великий, а от видобуток становить складності. Внаслідок цього він є найдорожчим металом з існуючих на сьогоднішній день.

Застосовується для виготовлення:

• реактивних двигунів;
• термопар;
• ниток розжарювання для спектрометрів і інших пристроїв;
• як каталізатор при нафтопереробці.

Всі області застосування дорогі, тому він використовується тільки у випадку крайньої необхідності, коли замінити чим-небудь іншим можливості немає.

Титанові сплави

Титан - це дуже легкий метал сріблясто-білого кольору, який знаходить широке застосування в металургійній промисловості та металообробці. Може вибухнути при знаходженні в дрібнодисперсному стані, тому є пожежонебезпечним.

Застосовується в авіа- і ракетобудуванні, при виробництві кораблів. Широко використовується в медицині завдяки біологічної сумісності з організмом (протези, пірсинги, імплантати та інше).