![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Воздействие окружающей среды на металлы |
I. Строение атомов металлов. Положение металлов в периодической системе. Группы металлов. В настоящее время известно 105 химических элементов, большинство из них - металлы. Последние весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере. По своим свойствам металлы резко отличаются от неметаллов. Впервые это различие металлов и неметаллов определил М. В. Ломоносов. “Металлы, - писал он, - тела твердые, ковкие блестящие”. Причисляя тот или иной элемент к разряду металлов, мы имеем в виду наличие у него определенного комплекса свойств: Плотная кристаллическая структура. Характерный металлический блеск. Высокая теплопроводность и электрическая проводимость. Уменьшение электрической проводимости с ростом температуры. Низкие значения потенциала ионизации, т.е. способность легко отдавать электроны. Ковкость и тягучесть. Способность к образованию сплавов. Все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в технике, можно разделить на две основные группы. К первой из них относят черные металлы - железо и все его сплавы, в которых оно составляет основную часть. Этими сплавами являются чугуны и стали. В технике часто используют так называемые легированные стали. К ним относятся стали, содержащие хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан и другие металлы. Иногда в легированные стали входят 5-6 различных металлов. Методом легирования получают различные ценные стали, обладающие в одних случаях повышенной прочностью, в других - высокой сопротивляемостью к истиранию, в третьих - коррозионной устойчивостью, т.е. способностью не разрушаться под действием внешней среды. Ко второй группе относят цветные металлы и их сплавы. Они получили такое название потому, что имеют различную окраску. Например, медь светло-красная, никель, олово, серебро - белые, свинец - голубовато-белый, золото -желтое. Из сплавов в практике нашли большое применение: бронза - сплав меди с оловом и другими металлами, латунь - сплав меди с цинком, баббит - сплав олова с сурьмой и медью и др. Это деление на черные и цветные металлы условно. Наряду с черными и цветными металлами выделяют еще группу благородных металлов: серебро, золото, платину, рутений и некоторые другие. Они названы так потому, что практически не окисляются на воздухе даже при повышенной температуре и не разрушаются при действии на них растворов кислот и щелочей. Физические свойства металлов. С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются прежде всего особым “металлическим” блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными, в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть.
С повышением температуры электропроводность падает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается. Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются, вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п. Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны. Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток. Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру. По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы - все остальные. Плотность, а также температуры плавления некоторых металлов приведены в таблице №1. Таблица №1 Плотность и температура плавления некоторых металлов. Название Атомный вес Плотность, г/см3 Температура плавления, C Легкие металлы. Литий 6,939 0,534 179 Калий 39,102 0,86 63,6 Натрий 22,9898 0,97 97,8 Кальций 40,08 1,55 850 Магний 24,305 1,74 651 Цезий 132,905 1,90 28,5 Алюминий 26,9815 2,702 660,1 Барий 137,34 3,5 710 Тяжелые металлы Цинк 65,37 7,14 419 Хром 51,996 7,16 1875 Марганец 54,9380 7,44 1244 Олово 118,69 7,28 231,9 Железо 55,847 7,86 1539 Кадмий 112,40 8,65 321 Никель 58,71 8,90 1453 Медь 63,546 8,92 1083 Висмут 208,980 9,80 271,3 Серебро 107,868 10,5 960,8 Свинец 207,19 11,344 327,3 Ртуть 200,59 13,546 -38,87 Вольфрам 183,85 19,3 3380 Золото 196,967 19,3 1063 Платина 195,09 21,45 1769 Осмий 190,2 22,5 2700 Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью. Она определяется одновременным наличием обычных ковалентных связей между нейтральными атомами и кулоновским притяжением между ионами и свободными электронами. Таким образом, металлическая связь является свойством не отдельных частиц, а их агрегатов. Химические свойства металлов. Основным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать свои валентные электроны и переходить в положительно заряженные ионы. Типичные металлы никогда не присоединяют электронов; их ионы всегда заряжены положительно.
Легко отдавая при химических реакциях свои валентные электроны, типичные металлы являются энергичными восстановителями. Способность к отдаче электронов проявляется у отдельных металлов далеко не в одинаковой степени. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее вступает во взаимодействие с другими веществами. Опустим кусочек цинка в раствор какой-нибудь свинцовой соли. Цинк начинает растворяться, а из раствора выделяется свинец. Реакция выражается уравнением: Z Pb( O3)2 = Pb Z ( O3)2 Из уравнения следует, что эта реакция является типичной реакцией окисления-восстановления. Сущность ее сводится к тому, что атомы цинка отдают свои валентные электроны ионам двухвалентного свинца, тем самым превращаясь в ионы цинка, а ионы свинца восстанавливаются и выделяются в виде металлического свинца. Если поступить наоборот, то есть погрузить кусочек свинца в раствор цинковой соли, то никакой реакции не произойдет. Это показывает, что цинк более активен, чем свинец, что его атомы легче отдают, а ионы труднее присоединяют электроны, чем атомы и ионы свинца. Вытеснение одних металлов из их соединений другими металлами впервые было подробно изучено русским ученым Бекетовым, расположившим металлы по их убывающей химической активности в так называемый “вытеснительный ряд”. В настоящее время вытеснительный ряд Бекетова носит название ряда напряжений. В таблице №2 представлены значения стандартных электродных потенциалов некоторых металлов. Символом Me /Me обозначен металл Me, погруженный в раствор его соли. Стандартные потенциалы электродов, выступающих как восстановители по отношению к водороду, имеют знак “-”, а знаком “ ” отмечены стандартные потенциалы электродов, являющихся окислителями. Таблица №2 Стандартные электродные потенциалы металлов. Электрод Е0,В Электрод Е0,В Li /Li -3,02 Co2 /Co -0,28 Rb /Rb -2,99 i2 / i -0,25 K /K -2,92 S 2 /S -0,14 Ba2 /Ba -2,90 Pb2 /Pb -0,13 Sr2 /Sr -2,89 H /1/2H2 0,00 Ca2 /Ca -2,87 Sb3 /Sb 0,20 a / a -2,71 Bi3 /Bi 0,23 La3 /La -2,37 Cu2 /Cu 0,34 Mg2 /Mg -2,34 Cu /Cu 0,52 Al3 /Al -1,67 Ag /Ag 0,80 M 2 /M -1,05 Pd2 /Pd 0,83 Z 2 /Z -0,76 Hg2 /Hg 0,86 Cr3 /Cr -0,71 P 2 /P 1,20 Fe2 /Fe -0,44 Au3 /Au 1,42 Cd2 /Cd -0,40 Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов, и образуют электрохимический ряд напряжений металлов: Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, a, Mg, Al, M , Z , Cr, Fe, Cd, Co, i, S , Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, P , Au. Ряд напряжений характеризует химические свойства металлов: Чем меньше электродный потенциал металла, тем больше его восстановительная способность. Каждый металл способен вытеснять(восстанавливать) из растворов солей те металлы, которые стоят в ряду напряжений после него. Все металлы, имеющие отрицательный стандартный электродный потенциал, то есть находящиеся в ряду напряжений левее водорода, способны вытеснять его из растворов кислот. Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь ввиду, что высокая электрохимическая активность металлов не всегда означает его высокую химическую активность.
Мы шли сначала ощупью, а потому очень осторожно, затем - по мере накопления опыта - все более осознанно, а потому и смелее. Так мы предоставили нашим малышам удовольствие ощущать самые разные естественные воздействия окружающей среды: и перепад температур, и прямые солнечные лучи, и ветерок, и прохладный дождик или настоящий летний ливень... Л. А.: Началось все с простого: лежит рядом со мной дочка и не подозревает, что прохладный ее бочок и холодные пяточки - это серьезные профилактические меры для предотвращения многих-многих бед. И так изо дня в день, из месяца в месяц. И живем мы с дочкой, так же как и с остальными ребятишками, в счастливой уверенности, что никакие простуды нам не страшны. Ноги промочили? Ничего вытрем, и все. Сквозняк? Пусть, он нам тоже не страшен. Зачем сосульки грызть? Так они же вкусные! По снегу босиком? Но ведь это только приятно! И здесь вот что важно: уверенность, в свою очередь, становится хорошим средством, предотвращающим заболевания. Об этом мы только догадывались, но по-настоящему узнали тоже совсем недавно: один врач, специалист по аутотренингу, объяснил нам, что здоровье человека и его способность сопротивляться болезням зависят и от настроения, от уверенности з том, что он не заболеет
1. Методы определения ПАУ в объектах окружающей среды
3. Анализ влияния внешней среды на деятельность предприятия
4. Хроматографические методы анализа и их использование в анализе объектов окружающей природной среды
5. Кондуктометрический метод анализа и его использование в анализе объектов окружающей природной среды
9. Флуометрия в анализе объектов окружающей среды
10. Кинетические методы определения загрязнителей в различных природных средах
11. Животный мир как объект охраны и использования
12. Хламидиоз. Методы определения/диагностики
13. Методы определения требований к кандидатам на замещение вакантной должности
14. Об украинских непрямых методах определения налогового обязательства
17. Методы определения величины прибыли, направленной на финансирование капитальных вложений
19. Методы определения N-концевой аминокислоты
20. Некоторые методы определения характеристик деформируемо-сти и прочности грунтов
21. Метод определения спроса на основе анализа цен и объемов продаж
26. Методы определения элементарного электрического заряда
27. Совершенствование методов определения кредитоспособности заемщиков
28. Методы определения содержания свинца, цинка, серебра в питьевой воде
29. Химические методы определения сахаров
30. Газохроматографический метод определения загрязненности воздуха
31. Экстракционно-фотометрический метод определения тяжелых металлов в природных водах
32. Анализ и определение влияния факторов внешней среды предприятия
33. Новые методы определения и расчета экономической эффективности инвестиций
34. Влияние социальной среды на уровень развития лидерских качеств
37. Макросфера. Внешняя среда организации
42. Факторы жилой среды в формировании условий жизнедеятельности человека
43. Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа
44. Задача выбора стратегии для организации в условиях противодействия внешней среды
45. Влияние географической среды на возникновение топонимов
46. Влияние городской среды обитания на здоровье жителей
47. Микрофлора тела, внешней среды и болезни птицы
48. Анализ внешней среды организации - среды непосредственного и косвенного воздействия
49. Внешняя среда агенства недвижимости ООО "Очаг"
51. Особенности анализа внешней среды фирмы
52. Анализ влияния внешней и внутренней среды на принятие управленческих решений
53. Анализ внешней среды нефтяной корпорации
57. Виды рисков внутренней и внешней среды организации и учет их при управлении
58. Внутренняя и внешняя среда туристского предприятия
59. Влияние геоэкологической среды на здоровье коренных народов севера
60. Анализ внешней среды фирмы
61. Неопределённость: технологическая, внутренней и внешней среды, страхование и риски
62. Экономические методы охраны окружающей среды и особенности их использования в России
65. Методы очистки окружающей среды от фенола
66. Хром и методы его определения
68. Методы управления качеством окружающей среды
69. Влияние вулканизма и поствулканических процессов на окружающую среду
73. География и окружающая среда Англии, Уэльса, Северной Ирландии и Шотландии (на английском языке)
75. Представление и использование знаний об объектах
76. Разработка приложений на языке VBA в среде MS EXCEL по обработке данных для заданных объектов
77. Вычисление определенного интеграла методами трапеций и средних прямоугольников
78. Использование криминалистических средств и методов в установлении лица совершившего преступление
79. Проблемы загрязнения окружающей среды. Загрязнение атмосферы
80. Охрана труда и защита окружающей среды
82. Охрана труда и окружающей среды при строительстве внутрихозяйственных дорог
83. Охрана окружающей среды, связанная с производством серной кислоты
84. Воздействие атомных станций на окружающую среду
85. Мониторинг загрязнения водной среды реки Херота с помощью методов биоиндикации
89. Проблемы человека и окружающей среды
90. Воздействие промышленности Пермской области на окружающую среду
91. Промышленность и окружающая среда
92. Промышленное производство и качество окружающей среды
94. Cреды жизни и загрязнение окружающей среды
95. Воздействие электростанций на окружающую среду
97. Воздействие пестицидов на окружающую среду