Општо резиме
До неодамна, огноотпорните метали - ванадиум, хром, ниобиум, тантал, молибден и волфрам се користеа главно за легирање на легури врз основа на метали како што се железо, никел, кобалт, алуминиум, бакар, а во многу ограничени количини во други индустриски области, на пр електричните светилки и хемиската индустрија.
За легирање, сосема беше доволно да има метали што содржат 1-2% нечистотии. Огноотпорните метали со таква содржина на нечистотии се исклучително кршливи и не се погодни за употреба како структурни материјали. Сепак, еластичноста на огноотпорните метали се зголемува со зголемување на нивната чистота, а проблемот со нивната употреба како структурни материјали стана сосема реален по развојот на методи за производство на овие метали со многу мала содржина на нечистотии.
Огноотпорните метали обично се добиваат со редукција на нивните соли или оксиди со активни метали или водород, како и со електролиза.
Ванадиумот се добива со редуцирање на неговиот пентооксид со калциум или ванадиум трихлорид со магнезиум или калциум. Најчистиот ванадиум се добива со методот на јодид, како и со електролитичко рафинирање во стопени соли.
Едноставен начин да се добие доволно чист хром е неговото електролитно таложење од водени раствори. Меѓутоа, електролитичкиот хром содржи доста значителни количини на кислород и водород. Многу чист хром се добива со методот на јодид, како и со вакуумска дестилација и водородна рафинирање на технички чист хром.
Ниобиумот обично се јавува во природата заедно со тантал. Затоа, при добивањето на овие метали во нивната чиста форма, потребно е нивно внимателно раздвојување. По раздвојувањето, чистиот тантал се добива со редуцирање на неговиот флуоротанталат со натриум или други активни метали. Ниобиумот се екстрахира од ниобиум карбид или оксид, кој се формира кога тантал и ниобиум се одвојуваат. Ниобиумот може да се добие и со електролиза на калиум флуорониобат и редукција на ниобиум пентахлорид со водород. За конечно прочистување, танталот и ниобиумот се топат во висок вакуум.
Молибден и волфрам се добиваат со намалување на нивните прочистени оксиди, хлориди или соли на амониум со водород.
Треба да се напомене дека по екстракција од руди, повеќето огноотпорни метали се во форма на прав или сунѓер. Затоа, за да се добијат во компактна форма, се користат методи на металургија на прав, лачно топење и, во поново време, многу ефикасно топење со електронски сноп.
Физички и хемиски својства на чисти огноотпорни метали
Огноотпорните метали разгледани овде припаѓаат на подгрупите VA (ванадиум, ниобиум и тантал) и VIA (хром, молибден и волфрам).
Некои физички својства на чистите огноотпорни метали се дадени во табела. 25.
Меѓу другите физички својства на чистите огноотпорни метали, треба да се забележи релативно малиот пресек за термичко зафаќање неутрони: ниобиум 1.1, молибден 2.4, хром 2.9 и волфрам 4.7 штали. Најчистиот волфрам и молибден на температури близу апсолутна нула се суперпроводници.
Ова исто така важи и за ванадиум, ниобиум и тантал, чии температури на транзиција во суперспроводлива состојба се 5,9 и 4,5 ° К, соодветно.
Хемиските својства на чистите огноотпорни метали се многу различни. Хромот е отпорен на воздух и вода на собна температура. Како што се зголемува температурата, активноста на хромот се зголемува и тој директно се комбинира со халогени, азот, јаглерод, силициум, бор и низа други елементи и согорува во кислород.
Ванадиумот е хемиски активен. Почнува да комуницира со кислород, водород и азот веќе на температури над 300°C. Ванадиумот директно реагира со халогените кога се загрева на 150-200°C.
Молибденот е стабилен во воздухот и кислородот на собна температура, но кога ќе се загрее над 400°C почнува интензивно да оксидира. Не реагира хемиски со водородот, но слабо го апсорбира. Молибденот активно комуницира со флуор на обични температури, почнува да комуницира со хлор на 180 ° C и речиси не реагира со јодната пареа.
Волфрамот е исто така стабилен во воздухот и кислородот на собна температура, но силно се оксидира кога се загрева над 500°C. Волфрамот не реагира со водородот до точката на топење. Тој реагира со флуор на собна температура, со хлор на температури над 300 ° C и многу тешко реагира со јодната пареа.
Од металите што се разгледуваат, чистиот тантал и ниобиум се карактеризираат со најголема отпорност на корозија. Тие се стабилни во хлороводородна, сулфурна, азотна и други киселини и нешто помалку стабилни во алкалии. Во многу средини, чистиот тантал се приближува до платината во неговата хемиска отпорност. Карактеристична карактеристика на танталот и ниобиумот е нивната способност да апсорбираат големи количини на водород, азот и кислород. Кога се загреваат над 500 ° C, овие метали интензивно оксидираат во воздухот.
За можноста за користење на огноотпорни метали на покачени температури, од особена важност е нивната тенденција на оксидација. Од металите што се разгледуваат, само чистиот хром има висока отпорност на оксидација. Сите други огноотпорни метали интензивно оксидираат на температури над 500-600° C. Високата отпорност на хромот на оксидација се должи на формирањето на густа огноотпорна оксидна фолија на неговата површина, која го штити металот од понатамошна оксидација. На површината на другите огноотпорни метали не се формираат заштитни оксидни филмови.
Оксидите на молибден и ванадиум се многу топливи (нивните точки на топење се 795 и 660 ° C, соодветно) и испарливи. Оксидите на ниобиум, тантал и волфрам имаат релативно високи точки на топење (1460, 1900 и 1470 ° C, соодветно), но нивните специфични волумени значително ги надминуваат специфичните волумени на соодветните метали. Поради оваа причина, оксидните филмови, дури и со многу мала дебелина, пукаат и се лупат од металот, овозможувајќи пристап на кислород до неговата чиста површина.
Механички својства на чистите огноотпорни метали и ефектот на нечистотиите врз овие својства
Бидејќи сите опишани огноотпорни метали имаат решетка насочена кон телото, нивните механички својства имаат голем број карактеристики карактеристични за металите со таква структура. Механичките својства на огноотпорните метали (јакост на истегнување, еластичност, цврстина) силно зависат од присуството на нечистотии во нив. Негативното влијание на дури и мали количества нечистотии врз нивните пластични својства е исклучително големо.
Одлучувачка улога во менувањето на механичките карактеристики на металите во центарот на телото имаат интерстицијалните нечистотии како што се јаглеродот, азот, кислородот и водородот што влегуваат во интерстицијалните простори.
Така, во молибден стопен во лачна печка, содржината на јаглерод може да се намали на 0,01%, а содржината на гас може да се намали на многу мали вредности, на пример, кислород до 1 дел на милион. Таквата шипка може да се свитка без уништување до температура од околу -50 ° C, но се скрши при тест на удар.
Со зонско топење, содржината на јаглерод во молибден може да се намали од 0,01 на 0,002% и подолу. За време на тестирањето на ударот, шипките исчистени со зона ја задржуваат својата еластичност до -140° C. Јасно произлегува дека еластичноста на молибденот (како и другите огноотпорни метали) е во функција на нивната чистота во однос на интерстицијалните нечистотии. Ослободен од овие нечистотии, молибденот и другите огноотпорни метали лесно издржуваат ладна обработка (валање, печат и други слични операции).
Степенот на прочистување на молибденот од кислород има многу силно влијание врз температурата на транзиција кон кршлива состојба: на 0,01% O2 е плус 300 ° C, на 0,002% O2 - плус 25 ° C и на 0,0001%) O2 - минус 196° СО.
Во моментов се одгледуваат големи монокристали од молибден со должина од околу 500 mm и пресек од 25x75 mm (со методот на зонско топење со загревање со електронски сноп). Овие единечни кристали постигнуваат висока материјална чистота со вкупна содржина на интерстицијална нечистотија помала од 40 делови на милион. Ваквите единечни кристали од најчистиот молибден се карактеризираат со многу висока пластичност до температурата на течниот хелиум.
Монокристал од молибден може да се свитка за 180 степени без уништување од молибденски монокристал со дијаметар од 12 mm, со ладна деформација може да се добие жица со дијаметар од 30 микрони и должина од 700-800 m или фолија со дебелина од 50; микрони, кои можат да бидат подложени на ладно печат со цртеж, што е многу важно за да се добијат голем број критични делови за електрични вакуумски уреди.
Сличен метод се користи за добивање единечни кристали од други огноотпорни метали - волфрам, ванадиум, ниобиум, тантал. Волфрамот моментално се произведува со топење на зоната на електронски сноп во форма на единечни кристали со дијаметар од околу 5 mm и должина од околу 250 mm со висока густина и чистота (99,9975% W). Овој волфрам е пластичен дури и на температура од - 170 ° C.
Монокристалите од волфрам добиени со топење на електронски сноп можат да издржат свиткување двапати на собна температура, што укажува на многу ниска температура на преминот на овој метал од еластична во кршлива состојба. За обичен волфрам, почетокот на транзицијата кон кршлива состојба е на температури над 700 ° C.
Монокристалите од волфрам лесно издржуваат ладна работа и во моментов се користат за производство на жица, материјал за прачки, лимови и други полупроизводи. Еднокристалниот ниобиум може да се деформира на собна температура до 90% компресија и задржува прилично висока еластичност при температура на течен азот (-194°C). Монокристал од тантал, компримиран за 80%, исто така има доволна еластичност при изработка на жица.
Одличната еластичност, минималното стврднување на работата, високата отпорност на корозија и добрата стабилност се карактеристични за огноотпорните метали со висока чистота добиени во форма на единечни кристали со топење на зоната на електронски сноп. Ванадиум, ниобиум и тантал во форма на поликристални инготи од топење на електронски сноп или единечни кристали прочистени со зонско топење не стануваат кршливи дури и при многу длабоко ладење.
Примена на чисти огноотпорни метали
Употребата на чисти огноотпорни метали (а во иднина очигледно ќе се користат само во оваа форма) се развива во две главни насоки: 1) за суперсонични авиони, наведувани проектили, ракети и вселенски летала; 2) за електронска опрема. Во двата случаи, потребни се најчистите метали кои имаат многу висока еластичност, што, како што видовме погоре, се постигнува со длабоко прочистување на огноотпорните метали од интерстицијални нечистотии.
Челиците и легурите отпорни на топлина базирани на никел и кобалт, кои можат да работат на температури од 650-870 ° C, повеќе не ги исполнуваат барањата на суперсоничната авијација и ракетната технологија. Потребни се материјали со доволна долготрајна цврстина на температури над 1100°C. Таквите материјали се чисти огноотпорни метали (или легури врз основа на нив), способни за пластична деформација.
За производство на кожи за суперсонични авиони и проектили, потребни се листови од чист молибден и ниобиум, кои имаат поголема специфична јачина од тантал и волфрам, до 1300 ° C.
Делови од воздушни, ракетни и турбомлазни турбини работат под потешки услови. За производство на овие делови кои работат на температури до 1370 ° C, препорачливо е да се користи чист молибден и ниобиум, но на повисоки температури се погодни само тантал и волфрам. За работа на температури над 1370 ° C, најголем интерес има чистиот тантал и неговите легури, кои имаат релативно висока еластичност на такви температури и не се инфериорни во однос на волфрам во отпорност на топлина.
Деловите на гасната турбина работат под најтешки услови. За такви делови, најпогодни се чистиот ниобиум и легурите врз основа на него, кои имаат прифатлива отпорност на оксидација.
Најчистите огноотпорни метали наоѓаат различни примени во електронската и вакуумската технологија. Танталот е добар собирач и широко се користи во производството на вакуумски цевки. Ниобиумот се користи во технологијата за електричен вакуум за производство на аноди, решетки, цевки и други делови. Молибден и волфрам се користат во електрични вакуумски уреди и радио цевки за производство на филаменти, електроди, куки, приврзоци, аноди и решетки.
Монокристали од волфрам со висока чистота и без пори се користат како катодни грејачи во електрични вакуумски уреди, за електрични контакти, во вакуумски прекинувачи, во влезови во вакуумски инсталации - каде што отсуството на гасови е важен фактор.
Чистите огноотпорни метали произведени со топење на електронски сноп ќе најдат директна примена во производството на минијатурни електронски уреди. Од интерес се премази од чисти огноотпорни метали добиени со прскање или термичко разложување на соединенија на огноотпорни метали.
Чистиот ванадиум и ниобиум, поради малиот пресек за зафаќање на топлински неутрони, успешно се користат и во нуклеарната енергија. Ванадиумот се користи за правење тенкоѕидни цевки за нуклеарни реактори и школки од горивни елементи, бидејќи не се легира со ураниум и има добра топлинска спроводливост и доволна отпорност на корозија.
Чистиот ниобиум не комуницира со стопениот натриум и бизмут, кои често се користат како течности за ладење, и не формира кршливи соединенија со ураниумот.
Чистиот тантал, поради неговата висока отпорност на корозија, се користи за производство на делови од хемиска опрема што работи во кисели агресивни средини, на пример, за производство на вештачки влакна. Неодамна, танталот често се заменува овде со чист ниобиум, кој е поевтин и позастапен во природата. Чистиот хром има слични апликации. Овие примери не ги исцрпуваат постојано растечките области на примена на најчистите огноотпорни метали.
07.02.2020
Пред да купи полици во Киев, претприемачот треба да ги разбере нивните типови, цел и нијанси за купување. Да ги разгледаме сите главни и ...
07.02.2020
Пред да го зграпчите првиот продолжен кабел на кој ќе наидете од шанкот и да платите пари за него, треба сами да сфатите дали уредот е соодветен за должината на кабелот, бројот на приклучоци,...
06.02.2020
Геотекстил или геофабрика наменета за градинарски патеки е биолошки чист материјал. Го создаваат тенки притиснати нишки. Во дизајнот на пејзаж...
Чисти метали метали со мала содржина на нечистотии. Во зависност од степенот на чистота, постојат метали со висока чистота (99,90-99,99%), метали со висока чистота или хемиски чисти (99,99-99,999%), метали со посебна чистота или спектрално чисти, ултрачисти метали (над 99,999 % ).
Голема советска енциклопедија. - М.: Советска енциклопедија. 1969-1978 .
Погледнете што се „чисти метали“ во другите речници:
чисти метали- Метали со мала содржина на нечистотии (< 5 мас. %). Выделяют м. повыш. чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999 %). Тематики металлургия в целом EN pure metals … Водич за технички преведувач
Метали или легури со мала содржина на нечистотии. Во зависност од степенот на чистота, се разликуваат металите, сп. чистота, или технички чиста (99,0 99,90%). зголемување чистота (99,90 99,99%), висока чистота или хемиски чиста (99,99 99,999%). посебно... ... Голем енциклопедиски политехнички речник
чисти метали- метали со мала содржина на нечистотии (< 5 мас. %). Выделяют металлы повышенной чистоты (от 99,90 до 99,99 %) и особой чистоты (от 9,999 до 99,9999%); Смотри также: Металлы щелочные металлы ультрачистые металлы тяжелые металлы …
ЧИСТИ МЕТАЛИ- видете го степенот на чистота на металот или легурата... Металуршки речник
Едноставни супстанции кои во нормални услови имаат карактеристични својства: висока електрична и топлинска спроводливост, негативен температурен коефициент на електрична спроводливост, способност добро да ги рефлектираат електромагнетните бранови... ...
- (од грчкиот металон, изворно мој, руда, рудник), едноставни во ва, кои во нормални услови имаат карактеристични својства: висока електрична и топлинска спроводливост, негативен температурен коефициент. електрична спроводливост, добра способност... ... Физичка енциклопедија
ултрачисти метали- високочисти, екстра-чисти метали кај кои масениот удел на нечистотии не надминува 1 10 3%. Главните фази на технологијата за производство на ултрачисти метали: добивање чисти хемиски соединенија, нивно враќање на... ... Енциклопедиски речник на металургијата
Метали со висока чистота, особено чисти метали, метали, вкупната содржина на нечистотии во кои не надминува 1․10 3% (по тежина). Главните фази на технологијата на хемиско производство: добивање чисти хемиски соединенија, нивно враќање на ... ... Голема советска енциклопедија
радиоактивни метали- метали кои заземаат места во Периодниот систем на елементи со атомски број поголем од 83 (Bi), кои емитуваат радиоактивни честички: неутрони, протони, алфа, бета честички или гама кванти. Пронајдени во природата: At, Ac, Np, Pa, Po... Енциклопедиски речник на металургијата
преодни метали- елементи Ib и VIIIb од подгрупата на Периодниот систем. Во атомите на преодниот метал, внатрешните обвивки се само делумно исполнети. Постојат d метали во кои постепено се пополнува 3d (од Se до Ni), 4d (од Y до ... ... Енциклопедиски речник на металургијата
ВАКУУМ ДЕСТИЛАЦИЈА НА ОГОГОГОГОРНИ МЕТАЛИ ОД IV ПЕРИОД (Mn, Cr, Fe, Ni, Co)
Најогноотпорни и нискоиспарливи метали кои моментално се подложени на дестилација се манган, хром, железо, никел и кобалт. Сите овие метали се дел од најважните технички легури.
Механичките и физичките својства на легурите врз основа на железо, никел и други наведени елементи, особено својствата на различните легури отпорни на топлина, во голема мера се одредени од чистотата на почетните материјали Добро е познато дека неметалните подмножества и голем број на нечистотии кои формираат топлива еутектика нагло влошуваат многу својства на легурите: еластичност, отпорност на топлина, отпорност на корозија итн. Особено штетни нечистотии во сите овие метали се олово, бизмут, кадмиум, сулфур, фосфор, азот и кислород. производството на чисти метали од 4-тиот период е од исклучителен интерес како од гледна точка на проучување на нивните својства, така и за проучување на влијанието на легирачките адитиви врз промените во својствата на легурите за производство на електроди, за аноди на рендгенски цевки и за производство на некои делови од јонски уреди. Чистото железо има висока магнетна пропустливост, што овозможува да се користи за заштита на магнетните полиња. Никел со висока чистота е неопходен за обложување на различни огноотпорни метали. Значително количество чисти метали од 4-тиот период се троши од хемиската индустрија за производство на различни соединенија. Детални информации за влијанието на нечистотиите врз својствата на предметните метали може да се најдат во монографии.
Најчестиот метод за прочистување на огноотпорните метали од 4-тиот период е хемиското врзување на нечистотиите како резултат на процесите на редокс (често со третман со водород), проследено со дегасирање и дестилација на нечистотиите при топење во вакуум. Преработката на стопените метали во вакуум стана широко распространета во последните 5-10 години. Се користи не само за чисти метали, туку и за челици и други легури. Без да можеме детално да ги опфатиме релевантните трудови, во кои опсегот на разгледуваните прашања оди многу подалеку од опсегот на оваа тема, ќе се ограничиме само на опис на работата за дестилација на овие метали и дестилација на метални нечистотии. . Детални информации во врска со вакуумското топење на металите и отстранувањето на гасните нечистотии може да се најдат во голем број збирки на статии и монографии.
Од металите разгледани во овој став, железото, никелот и кобалтот се вклучени во подгрупата на железо од групата VIII од периодичниот систем. Како главни нечистотии во овие метали, покрај сродните елементи, се и бакарот, силициумот, манганот, хромот, алуминиумот, јаглеродот, фосфорот, сулфурот и гасовите (N 2, 0 2, H 2). Поради сличноста на својствата на сродните елементи, степенот на прочистување од нив при дестилација е низок, но малите додатоци на овие метали имаат мало влијание врз својствата на главниот елемент. Сите чисти метали од подгрупата на железо се еластични на собна температура, па дури и пониски, а никелот е еластичен до температурата на течниот хелиум (4,2°K). Сепак, зголемувањето на содржината на гас и некои метални нечистотии може да доведе до зголемување на температурата на преминот на металите од еластична во кршлива состојба. Така, железото кое содржи >0,005% 0 2 станува кршливо на 20°C. Кобалтот има помала еластичност од железото или никелот, што може да биде последица на неговата недоволна чистота. Сите три метали што се разгледуваат имаат слични вредности на притисокот на пареата. Нивната дестилација обично се изведува на температури 20-50 ° C над точката на топење, иако сите тие се возвишуваат во вакуум на температури > 1100 ° C.
За разлика од металите од подгрупата на железо, хромот и манганот со висока чистота се кршливи на собна температура. Дури и малите концентрации на нечистотии како јаглерод, сулфур, азот и кислород нагло ги влошуваат нивните механички својства. За најчистиот хром, температурата на премин од кршлива во пластична состојба е блиску до 50 ° C. Сепак, можно е да се намали оваа температура со дополнително прочистување на металот.
Во моментов се верува дека главната причина за кршливоста на хромот на собна температура е присуството на азот и кислород во количини од ^0,001%. Температурата при која хромот се трансформира во пластична состојба нагло се зголемува со додавање на алуминиум, бакар, никел, манган и кобалт. Можно е дека голем ефект на прочистување на хром од азот може да се добие со негово дестилирање во изолиран волумен.
Манганот е кревок низ целиот опсег на постоење на α-фазата (до 700°C), додека фазите со висока температура (β- и γ-Μπ) се прилично пластични. Причините за кревкоста на α-Μn не се доволно проучени.
Хромот и манганот имаат значителен парен притисок под нивните точки на топење. Хромот се сублимира во вакуум со забележлива брзина над 1200 ° C. Бидејќи точката на топење на хромот е околу 1900 ° C, невозможно е да се стопи во вакуум поради сублимација. Обично, топењето на оригиналниот метал или кондензат се врши во инертен гас под притисок од повеќе од 700 mm Hg. чл. Манганот се дестилира и со сублимација и од течна фаза.
Вообичаено, дестилацијата на сите метали во прашање може да даде кондензати со чистота од ~ 99,99%. Сепак, високо ефикасното чистење е можно само кога се користат кондензатори со температурен градиент. Дестилацијата на хром и манган беше детално проучувана главно од Крол и во лабораторијата на авторите.
Дестилацијата на манган во вакуум првпат беше опишана од Tiede и Birnbrauer. Гејлер детално го проучувал овој процес и истражувал голем број својства на добиениот манган со висока чистота. Дестилацијата беше извршена во кварцна цевка долга 600 mm и дијаметар од 100 mm. Манганот испарил во сад со магнезит и се кондензирал на друга слична садница. Металот се загревал со струи со висока фреквенција. Испарувањето се вршеше на температура од ~ 1250 ° C во вакуум од 1-2 mm Hg. чл. Како почетен материјал се користеше алуминитермичен метал со чистота од ~ 99% и технички манган (~ 96-98%). Резултатите од еднократна дестилација се прикажани во табелата. 48. Приносот на чист метал беше -50% од тежината на товарот. Со наведените процесни параметри и оптоварување од 2,7 kg, за 5 часа се добиени 0,76 kg чист метал. Во инсталацијата Гејлер, можноста за интеракција помеѓу металот и материјалот на цевката не беше елиминирана, и затоа, во голем број експерименти, дестилатот беше контаминиран со силициум.
Ви овозможува да заштедите енергетски ресурси (кокс, јаглен), да добиете поголем принос на готови производи од суровини, да го скратите производниот циклус додека истовремено го зголемувате квалитетот и ја подобрувате еколошката состојба на атмосферата. Ова е металургија, имено редукција на метали со помош на водород.
Праисторија или Напред кон минатото за чисти метали
Металургијата го придружува човештвото уште од бронзеното и железното време. Дури 14 века п.н.е. д. античките луѓе топеле железо користејќи го методот на печка. Принципот беше да се намали железната руда со јаглен на релативно ниска температура од 1000 °C. Како резултат на тоа, тие добиле крица - железен сунѓер, потоа бил фалсификуван за да се добие празно, од кое се направени предмети за домаќинството и оружје.
Веќе во 14 век почнаа да се појавуваат примитивни ковачи и високи печки, кои ги поставија темелите на современите металуршки процеси: висока печка, отворено огниште и конвертор. Изобилството на јаглен и железни руди ги зацементирало овие методи како главни долго време. Сепак, зголемените барања за квалитет на производот, заштеда на ресурси и безбедност на животната средина доведоа до фактот дека веќе во средината на 19 век тие почнаа да се враќаат на корените: да користат директно намалување на чистите метали. Првата модерна ваква инсталација се појавила во 1911 година во Шведска, произведувајќи мали серии метали произведени со помош на водород со чистота од 99,99%. Во тоа време единствени потрошувачи беа истражувачките лаборатории. Во 1969 година, во Портланд (САД) се отвори фабрика која произведува до 400 илјади тони чисти метали. И веќе во 1975 година, со овој метод беа произведени 29 милиони тони челик во светот.
Сега такви производи очекуваат не само авијацијата, индустриите за производство на инструменти, претпријатијата што произведуваат медицински инструменти и електроника, туку и многу други. Оваа технологија доби особена предност во обоената металургија, но во блиска иднина ќе се користи и „црна металургија на водород“.
Ако во периодниот систем на елементи на Д.И. неметални елементи (нагласено жолто). Елементите лоцирани во близина на дијагоналата - полуметали или металоиди (B, Si, Ge, Sb, итн.) имаат двоен карактер (нагласени со розова боја).
Како што може да се види од сликата, огромното мнозинство на елементи се метали.
По својата хемиска природа, металите се хемиски елементи чии атоми се откажуваат од електроните од надворешните или преднадворешните енергетски нивоа, формирајќи позитивно наелектризирани јони.
Речиси сите метали имаат релативно големи радиуси и мал број електрони (од 1 до 3) на надворешното енергетско ниво. Металите се карактеризираат со ниски вредности на електронегативност и намалувачки својства.
Најтипичните метали се наоѓаат на почетокот на периодите (почнувајќи од вториот), потоа од лево кон десно ослабуваат металните својства. Во групата од врвот до дното, металните својства се зголемуваат како што се зголемува радиусот на атомите (поради зголемувањето на бројот на нивоа на енергија). Ова доведува до намалување на електронегативноста (способноста за привлекување електрони) на елементите и зголемување на редуцирачките својства (способност да се донираат електрони на други атоми при хемиски реакции).
Типичнометалите се s-елементи (елементи од IA групата од Li до Fr. елементи од PA групата од Mg до Ra). Општата електронска формула на нивните атоми е ns 1-2. Тие се карактеризираат со состојби на оксидација + I и + II, соодветно.
Малиот број на електрони (1-2) во надворешното енергетско ниво на типичните метални атоми значи дека овие електрони лесно се губат и покажуваат силни намалувачки својства, што се рефлектираат со ниските вредности на електронегативност. Ова подразбира ограничени хемиски својства и методи за добивање типични метали.
Карактеристична карактеристика на типичните метали е тенденцијата на нивните атоми да формираат катјони и јонски хемиски врски со атоми неметални. Соединенијата на типични метали со неметали се јонски кристали на „металанион на неметал“, на пример K + Br -, Ca 2 + O 2-. Катјоните на типични метали се вклучени и во соединенијата со сложени анјони - хидроксиди и соли, на пример Mg 2+ (OH -) 2, (Li +)2CO 3 2-.
Металите од А-групата што ја формираат амфотерната дијагонала во Периодниот систем Be-Al-Ge-Sb-Po, како и металите соседни до нив (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не покажуваат типична метална својства. Општа електронска формула на нивните атоми ns 2 н.п. 0-4 вклучува поголема разновидност на состојби на оксидација, поголема способност за задржување на сопствените електрони, постепено намалување на нивната редуцирачка способност и појава на оксидирачка способност, особено во високи оксидациски состојби (типични примери се соединенијата Tl III, Pb IV, Bi v) . Слично хемиско однесување е карактеристично за повеќето (d-елементи, т.е. елементи од B-групите од Периодниот систем (типични примери се амфотерните елементи Cr и Zn).
Оваа манифестација на двојни (амфотерични) својства, метални (основни) и неметални, се должи на природата на хемиската врска. Во цврста состојба, соединенијата на атипични метали со неметали содржат претежно ковалентни врски (но помалку силни од врските помеѓу неметали). Во раствор, овие врски лесно се кршат, а соединенијата се дисоцираат на јони (целосно или делумно). На пример, металниот галиум се состои од молекули Ga 2 во цврста состојба, хлоридите на алуминиум и жива (II) AlCl 3 и HgCl 2 содржат силно ковалентни врски, но во растворот AlCl 3 се дисоцира речиси целосно, а HgCl 2 - до; многу мал обем (па дури и тогаш во јони HgCl + и Cl -).
Општи физички својства на металите
Поради присуството на слободни електрони („електронски гас“) во кристалната решетка, сите метали ги покажуваат следните карактеристични општи својства:
1) Пластика- способност лесно да ја менувате формата, да се истегнете во жица и да се тркалате во тенки листови.
2) Металик сјаји непроѕирност. Ова се должи на интеракцијата на слободните електрони со светлината што влегува на металот.
3) Електрична спроводливост. Се објаснува со насоченото движење на слободните електрони од негативниот пол кон позитивниот под влијание на мала потенцијална разлика. Кога се загрева, електричната спроводливост се намалува, бидејќи Како што се зголемува температурата, се интензивираат вибрациите на атомите и јоните во јазлите на кристалната решетка, што го отежнува насоченото движење на „електронскиот гас“.
4) Топлинска спроводливост.Тоа е предизвикано од големата подвижност на слободните електрони, поради што температурата брзо се изедначува над масата на металот. Највисока топлинска спроводливост се наоѓа во бизмутот и живата.
5) Цврстина.Најтврд е хромот (сече стакло); најмеките алкални метали - калиум, натриум, рубидиум и цезиум - се сечат со нож.
6) Густина.Колку е помала атомската маса на металот и колку е поголем радиусот на атомот, толку е помал. Најлесен е литиумот (ρ=0,53 g/cm3); најтежок е осмиумот (ρ=22,6 g/cm3). Металите со густина помала од 5 g/cm3 се сметаат за „лесни метали“.
7) Точки на топење и вриење.Најтоплив метал е живата (mp = -39°C), најогноотпорниот метал е волфрам (mp = 3390°C). Метали со температура на топење над 1000°C се сметаат за огноотпорни, под – ниско-топливи.
Општи хемиски својства на металите
Силни средства за намалување: Me 0 – nē → Me n +
Голем број на напони ја карактеризираат компаративната активност на металите при редокс реакции во водени раствори. 
I. Реакции на метали со неметали
1) Со кислород:
2Mg + O 2 → 2MgO
2) Со сулфур:
Hg + S → HgS
3) Со халогени:
Ni + Cl 2 – t° → NiCl 2
4) Со азот:
3Ca + N 2 – t° → Ca 3 N 2
5) Со фосфор:
3Ca + 2P – t° → Ca 3 P 2
6) Со водород (реагираат само алкалните и земноалкалните метали):
2Li + H 2 → 2LiH
Ca + H 2 → CaH 2
II. Реакции на метали со киселини
1) Металите во електрохемиската напонска серија до H ги намалуваат неоксидирачките киселини во водород:
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2
2Al+ 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
6Na + 2H 3 PO 4 → 2Na 3 PO 4 + 3H 2
2) Со оксидирачки киселини:
Кога азотна киселина од која било концентрација и концентрирана сулфурна киселина комуницираат со метали Водородот никогаш не се ослободува! 
Zn + 2H 2 SO 4 (K) → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
4Zn + 5H 2 SO 4(K) → 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O
3Zn + 4H 2 SO 4(K) → 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O
2H 2 SO 4 (k) + Cu → Cu SO 4 + SO 2 + 2H 2 O
10HNO 3 + 4Mg → 4Mg(NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
4HNO 3 (k) + Cu → Cu (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
III. Интеракција на метали со вода
1) Активните (алкални и земноалкални метали) формираат растворлива база (алкали) и водород:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
Ca+ 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2
2) Металите со средна активност се оксидираат со вода кога се загреваат до оксид:
Zn + H 2 O – t° → ZnO + H 2
3) Неактивни (Au, Ag, Pt) - не реагирајте.
IV. Поместување на помалку активни метали со поактивни метали од растворите на нивните соли:
Cu + HgCl 2 → Hg + CuCl 2
Fe+ CuSO 4 → Cu+ FeSO 4
Во индустријата, тие често користат не чисти метали, туку мешавини од нив - легури, во која корисни својства на еден метал се надополнуваат со корисни својства на друг. Така, бакарот има мала цврстина и е несоодветен за производство на машински делови, додека легурите на бакар и цинк ( месинг) се веќе доста тврди и широко се користат во машинството. Алуминиумот има висока еластичност и доволна леснотија (мала густина), но е премногу мек. Врз основа на него, се подготвува легура со магнезиум, бакар и манган - дуралумин (дуралумин), кој, без губење на корисни својства на алуминиумот, добива висока цврстина и станува погодна за изградба на авиони. Легурите на железо со јаглерод (и адитиви на други метали) се широко познати леано железоИ челик.
Слободните метали се реставратори.Сепак, некои метали имаат ниска реактивност поради фактот што се обложени површински оксид филм, во различен степен, отпорен на хемиски реагенси како што се вода, раствори на киселини и алкалии.
На пример, оловото е секогаш покриено со оксидна фолија за неговото преминување во раствор бара не само изложеност на реагенс (на пример, разредена азотна киселина), туку и загревање. Оксидниот филм на алуминиум ја спречува неговата реакција со вода, но се уништува со киселини и алкалии. Лабава оксидна фолија (рѓа), формиран на површината на железо во влажен воздух, не се меша со понатамошната оксидација на железото.
Под влијание концентрираникиселини се формираат на метали одржливоксиден филм. Овој феномен се нарекува пасивација. Значи, во концентрирана сулфурна киселинаметалите како Be, Bi, Co, Fe, Mg и Nb се пасивираат (и потоа не реагираат со киселина), а во концентрирана азотна киселина - металите A1, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb , Th и U.
При интеракција со оксидирачки агенси во киселински раствори, повеќето метали се трансформираат во катјони, чиј полнеж се определува со стабилната состојба на оксидација на даден елемент во соединенијата (Na +, Ca 2+, A1 3+, Fe 2+ и Fe 3 +)
Намалувачката активност на металите во кисел раствор се пренесува со низа напрегања. Повеќето метали се пренесуваат во раствор со хлороводородна и разредена сулфурна киселина, но Cu, Ag и Hg - само со сулфурна (концентрирана) и азотна киселина, а Pt и Au - со „региа вотка“.
Метална корозија
Несакано хемиско својство на металите е нивното активно уништување (оксидација) при контакт со вода и под влијание на кислород растворен во неа. (кислородна корозија).На пример, нашироко е позната корозијата на производите од железо во вода, како резултат на која се формира 'рѓа и производите се распаѓаат во прав.
Корозија на металите се јавува и во водата поради присуството на растворени гасови CO 2 и SO 2; се создава кисела средина, а H + катјоните се поместуваат од активни метали во форма на водород H 2 ( водородна корозија).
Областа на контакт помеѓу два различни метали може да биде особено корозивна ( контактна корозија).Галванска двојка се јавува помеѓу еден метал, на пример Fe, и друг метал, на пример Sn или Cu, сместен во вода. Протокот на електрони оди од поактивен метал, кој е лево во напонската серија (Re), до помалку активниот метал (Sn, Cu), а поактивниот метал се уништува (кородира).
Поради тоа, конзервираната површина на лименките (железо обложено со калај) рѓосува кога се складира во влажна атмосфера и негрижно се ракува (железото брзо се руши откако ќе се појави дури и мала гребнатинка, што му овозможува на железото да дојде во контакт со влага). Напротив, поцинкуваната површина на железната корпа не рѓосува долго, бидејќи и да има гребнатини, не кородира железото, туку цинкот (поактивен метал од железото).
Отпорноста на корозија за даден метал се зголемува кога е обложен со поактивен метал или кога тие се споени; Така, премачкувањето на железото со хром или правењето легура на железо и хром ја елиминира корозијата на железото. Хромирано железо и челик кои содржат хром ( нерѓосувачки челик), имаат висока отпорност на корозија.
електрометалургијат.е. добивање метали со електролиза на топи (за најактивните метали) или раствори на сол;
пирометалургија, т.е. обновување на метали од руди на високи температури (на пример, производство на железо во процесот на високи печки);
хидрометалургијат.е. одвојување на металите од растворите на нивните соли со поактивни метали (на пример, производство на бакар од раствор на CuSO 4 со дејство на цинк, железо или алуминиум).
Домашните метали понекогаш се наоѓаат во природата (типични примери се Ag, Au, Pt, Hg), но почесто металите се наоѓаат во форма на соединенија ( метални руди). Металите се разликуваат во изобилство во земјината кора: од најчестите - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti) до најретките - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.
