Приглашаем посетить сайт
МЕТАЛЛЫ
МЕТАЛЛЫ, простые хим. вещества (элементы), обладающие комплексом характерных, б. или м. ясно выраженных физ. признаков, создающих благоприятные условия для их практического применения, как-то: твердость, ковкость, специфический блеск, высокий уд. вес, плавкость, допускающая отливку,'высокая теплопроводность и электропроводность, в нек-рых случаях неизменяемость от внешних хим. влияний и прочность при физ. воздействиях. Химия определяет М. как элементы, окислы к-рых в соединении с водой дают гидроокиси основного характера, способные реагировать с к-тами. В образующихся при этом солях М. входят в состав положительно заряженных ионов-к атионов.В этом смысле М. противопоставляются металлоидам, окислы к-рых образуют с водой к-ты, к-рыо входят в состав а н и о н о в. Два вышеприведенных определения не совпадают для различных М., и потому класс М. объединяет очень разнообразных и несходных между собой представителей. Крайними членами ряда М., с одной стороны, являются наиболее стойкие в металлургическом смысле М.-золото, платина, серебро,- т. н. благородные М., неизменяемые от большинства хим. агентов (поэтому в природе они встречаются преимущественно в самородном состоянии), а, с другой стороны-М., чрезвычайно энергично вступающие в хим. соединения и потому легко изменяющиеся на воздухе; сохранение их в форме свободных М. требует специальных предосторожностей, поэтому и в природе они встречаются только в форме соединений. Таковы напр. натрий, калий, кальций. Середину между этими крайними представителями занимает целый ряд переходных по своим свойствам М., и если для сравнения взять относительное сродство к кислороду, то можно расположить все М. в последовательный ряд (т. н. ряд напряжений), в к-ром каждый член по своим признакам занимает среднее место между двумя, смежными с ним. Наиболее химически энергичным металлом является цезий, наиболее «благородным»-золото. Ряд напряжений: Cs, К, Na, Li, Ba. Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sri, Pb, H, Cu, Bi, Sb, Hg, Ag, Pd, Pt, Au. В периодической системе наиболее энергичные М. стоят в начале как малых, так и больших периодов (щелочные и щелочноземельные элементы), благородные же и переходные по своим свойствам М. находятся в середине больших периодов. По удельному весу М. разделяют па легкие и тяжелые. ГЦ е л о ч н ы е М. К ним принадлежат литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Все они- наиболее энергичные одновалентные катионо-образоватсли; чрезвычайно легко окисляются и вообще переходят в различные соединения; соли их даже со слабыми к-тами б. ч. нацело диссоциируют и почти все растворимы в воде. Поэтому в природе они б. или м. легко выщелачиваются из горных пород и находятся преимущественно в растворенном виде в те- кучей и морской воде. Этим определяется их роль в химии земной коры и биосферы как подвижных катионов и как носителей анионов, участвующих в обмене веществ. Солей натр и я в природе гораздо больше, чем калия. В наст, время щелочные М. готовятся электролизом концентрированных растворов хлористых солей при ртутном катоде, с к-рым они образуют амальгаму. Литий принадлежит к числу немногих элементов, способных соединяться непосредственно с газообразным азотом, образуя нитрид, Li3N. Реагируя энергично с водой,щелочные М. образуют гидроокиси, выделяя водород. С галогенами щелочные М. энергично реагируют, образуя галоидные соли. Гидроокиси щелочных М. имеют свойства сильных оснований-едких щелочей-и применяются как таковые, напр. NaOH, т. н. «каустик». Соли щелочных М. со слабыми кислотами обладают буферными свойствами.-В медицине щелочные М. играют роль в качестве катионов в соединении с различными анионами (например салициловокислый натрий, йодистый калий, марганцовокислый калий, бертолетова соль). Щелочноземельные!!. Сюда относятся бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Только бериллий и магний могут иметь значение как свободные М.; магний уже приобрел техническое значение в сплавах (напр. М1гналит-сплав магния с алюминием); бериллий в последнее время также обращает на себя внимание в металлургии как очень легкий М. Все щелочноземельные М. характеризуются своей способностью при взаимодействии с водой переходить в двухвалентные основания. Наиболее сильно эта способность выражена у тяжелых представителей группы бария и радия, наименее сильно-у бериллия. Та же градация наблюдается для степени диссоциации гидроокисей, т. е. для относительной силы их как оснований. Соответствующие соли не все растворимы в воде, а именно-труднорастворимы фосфорнокислые (2- и 3-металь-ные), средние углекислые, кремнекислые, фтористые, а для Ba, Ra, Sr и отчасти Са также сернокислые. В этом заключается важная роль этих солей в солевом круговороте минеральной природы и биосферы. Соли щелочноземельных М. сравнительно трудно выщелачиваются из горных пород, гл. обр. в виде растворимых двууглекислых солей [напр. Са(НС03)2]. Содержание этих солей обусловливает т. н. жесткость воды. При переходе двууглекислых солей в углекислые или обмене с другими солями образуются и осаждаются нерастворимые соли щелочноземельных М. Таков процесс образования мощных пластов осадочных пород из морской воды, сталактитов в пещерах, накипи в паровых котлах, процесс отложения известковых и магнезиальных солей в организме при нормальных и пат. условиях (см. Известковые отлоэюеиия). О биол. значении щелочноземельных М. см. Ионы, Кальций, Магний, Обмен веществ, минеральный. Благородные металл ы. К числу благородных металлов надо отнести золото, | платину и ее аналоги и серебро. Все они туго-! плавки, трудно вступают в соединения (трудно | образуют катионы), с трудом растворяются в к-тах и то лишь при условии одновременного действия окислителя, сохраняют на воздухе свой естественный блеск, их окислы имеют елабоосновные свойства, а высший окисел зо- лота в виде гидроокиси Аи(ОН)3 имеет амфотер-яый, т. е. и слабоосповной и слабокислый, характер. Характерна легкость, с которой соли благородных М. восстанавливаются до свободного М.; при этом при осторожном действии восстановителей часто образуются коллоидные растворы. Коллоидные растворы серебра (ко-ляргол) применяются в медицине. Восстановление галоидного серебра па свету лежит в основе фотографических процессов .Золото и серебро в виду их мягкости применяются для поделок исключительно в сплавах с т. н. лигатурой, б. ч. с медью. Платина применяется для технических целей в чистом виде в виду ее стойкости по отношению к хим. воздействиям и тугоплавкости (t° пл. 1 764°). Платиновые М. в очень мелком раздроблении (так нал. губчатые металлы) служат прекрасными катализаторами. Переходные М. имеют значение и как свободные М. и в виде соединений. В природе, хотя они могут встречаться и самородками (напр. медь), б.ч. находятся в виде соединений, особенно часто в виде окислов, к-рые восстанавливаются обычно при высокой t° действием угля, иногда в.очень крупном масштабе, как например железо в доменных печах. Свободные М. применяются для технических целей, гл. обр. в виде сплавов, к-рые представляют или твердые растворы или стсхиометрические соединения; свойства сплавов чрезвычайно сильно зависят от их состава и этим широко пользуются в металлургии. Иногда благодаря примеси постороннего металла сплав приобретает необычные и очень ценные свойства: напр. «инвар», сплав железа с 36% Ni, 0,5% С и 0,5% Мп, не расширяется при нагревании; вольфрамовая сталь но отпускается даже при высоких температурах, стали с содержанием хрома и никеля чрезвычайно стойки по отношению к хим. агентам. Очень ценны сплавы моди с оловом (различного рода бронзы) и с цинком (латуни). Не менее важны сплавы алюминия как несомненного М. будущего, т.к. запасы алюминия в виде глины "в природе неисчерпаемы. Т. к. переходные М. способны к окислению, то их приходится предохранять от коррозии; для этого их покрывают лаком или лучше слоем более благородного М. (лужение, никелирование, цинкование и пр.). Иек-рые М. способны покрываться пленкой окисла, предохраняющей всю толщу от дальнейшего окисления; это т. н.пассивность металла; она характерна напр. для алюминия. Что касается соединений этой группы М., то они находят себе применение в электрохимии, аналитической и других отраслях химии; в медицине они имеют значение гл. обр. в области дезинфекционной практики; в этом отношении особенно важны соли ртути, серебра и висмута. Многие М. в своих соединениях имеют специфическое действие на человеческий организм. О биол. значении отдельных представителей этой группы М. и о действии их на организм-см. Висмут, Железо, Марганец, Pmyvib, Свинец и др. Соли переходных М. (так же впрочем, как и соли благородных М.) способны к образованию комплексных соединений. В высших окислах некоторые из М. образуют к-т-ы. Они входят в состав анионов; таковы к-ты марганца (Н2Мп04 и НМп04), хромовая к-та (Н2СЮ4); даже железо способно образовать к-ту (H2Fe04), аналогичную по составу серной к-те.-М. стали известны человеку сначала вероятно в самородном состоянии и обрабатыва- лись на холоду или путем ковки. Выплавка М- из руд, т. е. начатки металлургии, должна быть отнесена примерно за 5 000 лет до хр. э. Первые М. представляли сплавы меди с различными другими М., т. н. доисторическая бронза, давшая название эре, продолжавшейся около 1 000 лет. Около 4 000 лет до хр. э. стала известна выплавка железа из руд. О фар-макол. действии М- см. соответствующие статьи; о значении в гистологии см. Импрегнация и др. методы. За, последние годы методом испепеления срезов удалось подойти к вопросу о гисто-топографии М. в тканях, о споктрофотометри-ческом определении их в последних, н.шилов.