Жидким металлом при обычных условиях является

Сможете назвать 6 жидких элементов?

В периодической таблице Менделеева огромное многообразие химических элементов.

Среди всех только 6 элементов , являются жидкими при температурах от 25 до 40 градусов Цельсия и нормальном давлении. Перечислим их все.

Бром (символ Br и атомный номер 35) представляет собой красновато-коричневую жидкость с температурой плавления -7,2 градусов Цельсия.

Ртуть (символ Hg и атомный номер 80) токсичный блестящий, серебристый металл с температурой плавления -38,8 градусов Цельсия.

Франций (символ Fr и атомный номер 87), радиоактивный и реактивный металл, плавится при 8 градусах Цельсия. Хотя точка плавления для франция известна, этого элемента в природе так мало, что вряд ли Вы когда-нибудь увидите изображение этого элемента в жидкой форме.

Цезий (символ Cs и атомный номер 55) , мягкий металл, бурно реагирует с водой, плавится при 28,5 градусов Цельсия. Низкая температура плавления и мягкость франция и цезия являются следствием размера их атомов. На самом деле атомы цезия больше, чем атомы любого другого элемента.

Галлий (символ Ga и атомный номер 31) , сероватый металл, плавится при 29,7 градусов Цельсия. Галлий можно расплавить температурой тела, просто держа в руке. Этот элемент имеет низкую токсичность, поэтому он доступен в свободной продаже. Безопасен для научных экспериментов.

Рубидий (символ Rb и атомный номер 37) представляет собой мягкий серебристо-белый металл с температурой плавления 39,05 градусов Цельсия. Подобно цезию, рубидий бурно реагирует с водой.
Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:
Один из самых удивительных металлов
Один из самых опасных металлов на Земле
Самый твёрдый металл на Земле

Источник

ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

— непрозрачные жидкости с электропроводностью s/5.10 5 См. -1 . Ж. м. являются расплавы металлов, их сплавов, ряда интерметаллических соединений, полуметаллов и нек-рых полупроводников. Металлы с плотной кубич. или гексагональной упаковкой атомов (Al, Au, Pb, Cd, Zn и др.) плавятся с сохранением типа упаковки атомов и характера межатомных связей. Значение первого координационного числа при этом уменьшается при повышении темп-ры расплава. Кратчайшее межатомное расстояние изменяется мало и может быть как больше, так и меньше соответствующего значения для кристалла. Размеры областей упорядоченного расположения атомов в. расплавах металлов (вблизи точки плавления)

20Е для Fe, 13Е и 15Е для К и Au.Переход нек-рых полупроводников (Ge, Si, A III B V , Те) и полуметаллов (Sb, Bi) в жидкометаллич. состояние сопровождается разрушением гомеополярных Межатомных связей при плавлении и дальнейшем нагреве расплава. В этом случае для окончат. структуры расплава характерны преим. октаэдрич. координация ближайших соседей, большие (в 1,5-2 раза), чем в кристалле, значения первого координац. числа и кратчайшего межатомного расстояния (на 10-20%).Вязкость Ж. м. в непосредств. близости к Т пл аномально высока, что наиб. заметно в расплавах Ge, Si, A III B V и др. Это объясняется явлением предкристаллизации (предплавления), но не исключено влияние примесей. Около Т пл наблюдается также аномально высокая теплоёмкость расплавов щелочных металлов и InSb, к-рая отсутствует в жидком Hg.Носители заряда в Ж. м. — электроны. При плавлении металлов с плотной упаковкой атомов уд. электросопротивление металлов увеличивается примерно в 2 раза, для металлов с объёмноцентрир. кубич. структурой — в 1,5 раза. Это не имеет места для Fe, Co, Ni. Температурный коэф. электросопротивления металлов I группы периодич. системы элементов в твёрдом и жидком состояниях почти одинаков. Для Ж. м. II группы он изменяется в жидкой фазе от отрицат. значения (Mg) к положительному (Hg).Коэф. Холла R при плавлении изменяется (см. Гальваномагнитные явления, Холла эффект); для Ж. м. R пл применяются в качестве вакуумных затворов при получении высокого вакуума. Лит.: Ашкрофт Н., Жидкие металлы, пер. с англ., «УФН», 1970, т. 101, в. 3; Б е л а щ е н к о Д. К., Явление переноса в жидких металлах и полупроводниках, М., 1970; М а р ч Н. Г., Жидкие металлы, пер. с англ., М., 1972; Мотт Н.,Дэвис Э., Электронные процессы в некристаллических веществах, пер. с англ., 2 изд., т. 1-2, М., 1982; Р е г е л ь А. Р., Глазов В. М., Физические свойства электронных расплавов, М., 1980; Полтавцев Ю. Г., Структура полупроводниковых расплавов, М., 1984. Ю. Г. Полтавцев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Читайте также:  Гильошировка по металлу что это

Полезное

Смотреть что такое «ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ» в других словарях:

ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ — расплавы всех металлов и ряда полупроводников (Si, Ge, InSb и др.), обладающие высокими электро и теплопроводностью, отрицательными коэффициентами электропроводности и другими свойствами твердых металлов. Многие жидкие полупроводники (расплавы Te … Большой Энциклопедический словарь

жидкие металлы — расплавы всех металлов и ряда полупроводников (Si, Ge, InSb и др.), обладающие высокими электро и теплопроводностью, отрицательным коэффициентом электропроводности и другими свойствами твёрдых металлов. Многие жидкие полупроводники (расплавы Te … … Энциклопедический словарь

Жидкие металлы — непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью и др. особенностями, свойственными твёрдым металлам (См. Металлы). Ж. м. являются все расплавленные металлы и сплавы металлов, а также… … Большая советская энциклопедия

Жидкие металлы — непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью и другими особенными свойствами твердых металлов. Жидкими металлами являются все расплавленные металлы и сплавы металлов. Некоторые… … Энциклопедический словарь по металлургии

ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ — непрозрачные жидкости с характерным блеском, обладающие большой теплопроводностью, электропроводностью и другими особенностями, свойственным твердым металлам. Жидкими металлами являются все расплавленные металлы и сплавы металлов. Некоторые… … Металлургический словарь

МЕТАЛЛЫ — (от греч. metallon, первоначально шахта, руда, копи), простые в ва, обладающие в обычных условиях характерными св вами: высокими электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэфф. электропроводности, способностью хорошо… … Физическая энциклопедия

Жидкие радиоактивные отходы — Радиоактивные отходы (РАО) отходы, содержащие радиоактивные химические элементы и не имеющие практической ценности. Часто это продукты ядерных процессов, таких как ядерное деление. Большую часть РАО составляют так называемые «малоактивные… … Википедия

Жидкие полупроводники — вещества, обладающие в жидком состоянии свойствами полупроводников (См. Полупроводники). Плавление многих твёрдых полупроводников (Si, Ge и др.) сопровождается резким увеличением электропроводности до значений, типичных для металлов (См.… … Большая советская энциклопедия

ЖИДКОСТЬ — агрегатное состояние в ва, промежуточное между твёрдым и газообразным. Ж. присущи нек рые черты твёрдого тела (сохраняет свой объём, образует поверхность, обладает определ. прочностью на разрыв) и газа (принимает форму сосуда, в к ром находится,… … Физическая энциклопедия

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ — самопроизвольное физико химическое разрушение и превращение полезного металла в бесполезные химические соединения. Большинство компонентов окружающей среды, будь то жидкости или газы, способствуют коррозии металлов; постоянные природные… … Энциклопедия Кольера

Источник

Строение и свойства жидких металлов | 09.05.2012

Агрегатные состояния жидких металлов

Существует четыре основных состояния вещества: жидкое, твердое, газообразное и плазма, из которых к литейным процессам следует отнести два первых.
В обычных условиях структура металла представляет собой кристаллическую решетку. Кристалл рассматривают как правильную совокупность атомов, которые не обязательно имеют одинаковую природу. Всякий атом занимает свое место, определяемое характером его геометрической взаимосвязи с кристаллической решеткой и характеризующее собой среднее положение центра этого атома (рисунок 1).

Рисунок 1 – Кристаллическая решетка железа

В действительности атом совершает тепловые колебания в пространстве между соседними атомами. При нагревании в определенный момент тепловые колебания становятся настолько сильными, что дальний порядок между атомами нарушается и металл переходит в жидкое состояние.
Жидкие металлы, как и другие жидкости, незначительно перегретые над точкой начала кристаллизации, гораздо ближе по структуре и свойствам к твердому телу, нежели к газам. На это указывает ряд факторов:

  1. При плавлении термодинамические функции состояния вещества (изменение энтальпии Δ Н и изменение энтропии Δ S) изменяются на порядок меньше, чем соответствующие функции состояния при сублимации (непосредственный переход из твердого состояния в газообразное) или при испарении (переход из жидкого состояния в газообразное).
  2. Физические свойства при плавлении металлов изменяются значительно меньше, чем при сублимации или испарении. Так, например, удельный объем большинства металлов увеличивается при плавлении на 5-10 %, в то же время при испарении он увеличивается в тысячи раз. Твердые металлы при температуре, близкой к температуре плавления, имеют некоторую текучесть, например, при их прокатке, а жидкости характерны сопротивляемость сдвигу (или срезу), но в обычных условиях она недостаточно заметна из-за высокой текучести. Газы практически не сопротивляются формоизменению. Такие свойства как магнитная проницаемость, электропроводность, теплопроводность и др., при плавлении металлов хотя и изменяются, но лишь на несколько процентов.
  3. С помощью рентгеноструктурных исследований расплавленных легкоплавких металлов, перегретых над точкой ликвидуса лишь на несколько градусов, установлено, что частицы в жидкостях расположены не беспорядочно. Их расположение в жидкости близко к тому, которое характерно для твердого тела вблизи его плавления.
Читайте также:  Что лучше всего разъедает ржавчину на металле

Строение жидких металлов

Современные теории жидкостей в какой-то мере объединяют две ранее существовавшие крайние точки зрения на природу жидкостей и учитывают те двойственные черты их поведения, которые вытекают из промежуточного положения жидкого агрегатного состояния вещества.
Металлофизики, например, Б.Чалмерс, считают, что жидкость представляет собой совокупность атомов и молекул, колеблющихся со средней энергией
3 kТ/ 2 (К постоянная Больцмана = 1,38 . 10 – 23 Дж/ град) и со средней частотой ν . Всякий атом входит в то или иное кристаллоподобное образование (кластер), которые ориентированы беспорядочно. Часть пространства между ними остается незаполненной атомами. Кластеры (рисунок 2) очень быстро возникают и тут же распадаются из-за перехода атомов от одного из них к другому через вакансии — промежуточные пустоты. Вероятность появления и число микрозародышей твердой фазы определяются законами статистической физики. В любой данный момент в жидкости существует значительный ближний порядок, когда всякий атом связан с каким-то другим и даже со многими другими соседями точно так же, как это бывает в кристалле.

Рисунок 2 – Кластер

В соответствии с теорией флуктуации в жидкости спонтанно возникают локальные отклонения от ее средней концентрации, энергии и плотности, число и вероятность которых диктуются законами статистической механики.
Для объяснения определенных свойств жидких расплавов используется теория Стюарта и Бенца, согласно которой в жидкостях непрерывно разрушаются и создаются группировки элементарных частиц, называемых роями или сиботаксисами. Эти группировки являются нестойкими образованиями и не имеют четких границ раздела.
Согласно кластерной модели Архарова и Новохатского расплав представляет собой сочетание кластеров и разупорядоченной зоны. Кластеры характеризуются определенной упорядоченностью строения центральной части и нестабильностью периферийных частей. При повышении температуры кластеры распадаются на более мелкие, при охлаждении металла укрупняются.
Основной смысл общепринятой в настоящее время теории Я.И. Френкеля состоит в том, что переход из твердого в жидкое состояние обусловлен скачкообразным увеличением количества вакансий. Это вызывает большую подвижность частиц и жидкости в целом, а также объясняет скачек растворимости многих веществ, при расплавлении растворителя. Необходимый избыток энергии обеспечивается флуктуациями. Вакансии (дырки) имеют размер порядка 10 –10 м. По Томпсону работа образования сферической полости в жидкости радиусом r равна:


Работа ΔZ соизмерима с теплотой испарения. Важен тот факт, что для превращения жидкости в кристаллическое состояние необходимо при температуре превращения отвести тепло, соответствующее скрытой теплоте плавления. При этом атомы переводятся в позиции с меньшей потенциальной энергией, чем в жидкости. Однако в обоих случаях каждый атом имеет минимальную свободную энергию, но в жидкости эти минимумы выше, чем в кристалле.
В большинстве случаев плотность расплава меньше, чем у кристалла. Кристаллы же германия, кремния, галлия и висмута менее плотные своих расплавов и упругие свойства обеспечиваются исключительно упорядочением атомов.
Есть и другие теории жидкого состояния, но ни одна из них не позволяет по параметрам элементарных частиц жидкости высчитать ее микроскопические свойства. Не дают они объяснения многим явлениям, которые наблюдаются в жидкости, например, возможности значительного переохлаждения.

Свойства жидких металлов

Сходство жидкого и кристаллического состояния заключается, главным образом, в характере межчастичного взаимодействия и в термодинамических свойствах, но существует принципиальное различие в строении жидких и твердых тел. Известная хаотичность в расположении частиц в жидкости и большая их подвижность, роднящие жидкость с газами, сочетаются с сильным межчастичным взаимодействием, как и в твердом теле. Этим сочетанием обусловлен комплекс свойств, характерный только для жидкого состояния вещества.

Плотность

По плотности металла судят о разрыхленности его структуры. Плотность — одна из основных физических характеристик расплава, непосредственно связанная с поверхностным натяжением, теплоемкостью, динамической вязкостью, теплотами растворения и др. Жидкая фаза имеет лишь немного меньшую плотность, чем твердое вещество, но она на несколько порядков выше плотности газа. Самый легкий металл литий имеет плотность 0,53 г/см 3 , а самый тяжелый иридий плотностью 22,4 г/см 3 . Плотность железа 7,87 г/см 3 . У большинства металлов при нагреве от комнатной температуры до температуры плавления плотность уменьшается на 3-5 %, у железа она снижается до 7,35 г/см 3 . В процессе плавления плотность большинства металлов снижается на несколько %, у железа – до 7,02 г/см 3 . А плотность галлия, висмута, сурьмы, германия и кремния при плавлении увеличивается, как у воды, для которой это увеличение составляет около 11 %.
При нагреве жидких металлов, как и в твердом состоянии, плотность уменьшается. С достаточной для практики точностью используется соотношение:

Подбором состава сплавов обеспечивают заданную его плотность и коэффициент линейного расширения. Это важно, например, для армированных (выполненных из разнородных материалов) изделий, служащих при изменяющихся в широких пределах температурах
Практическое значение изменения плотности металла до начала и в процессе кристаллизации состоит в том, что оно предопределяет объемную усадку (или рост), с которой связаны усадочные раковины, рыхлость, напряжения в наружных и внутренних участках слитков, заготовок и отливок (рисунок 3).

Читайте также:  Чем разбавить краску по металлу альпина

Рисунок 3 — Усадочная раковина в слитке

Температура плавления

Температура плавления – это единственная температура, при которой кристаллическая твердая фаза сосуществует в равновесии с жидкостью. Для чистого элемента или чистого соединения эта величина постоянная и лишь незначительно зависит от давления.
Обычно разливаемый металл перегревается выше температуры плавления на 100 и более градусов. Исходя из этой температуры, выбирается материал литейной формы и футеровки разливочных ковшей. Из часто используемых металлов ртуть имеет самую низкую температуру плавления – минус 39 0 С, а самая высокая она у вольфрама – 3410 0 С. Чистое железо плавится при 1539 0 С, медь — при 1083 0 С, алюминий – при 660 0 С. Титановые сплавы 1580-1720 0 С.

Сталь 1420-1520 0 С
Чугун 1150-1250 0 С
Бронзы 1000-1150 0 С
Латуни 900- 950 0 С
Алюминиевые сплавы 580- 630 0 С
Магниевые сплавы 600- 650 0 С
Цинковые сплавы 390- 420 0 С

Так как фазовые превращения сопровождаются тепловыми эффектами, объемными изменениям и фазовыми напряжениями, то их учитывают, задавая оптимальные режимы охлаждения слитков, заготовок и отливок, а также при рассмотрении процессов структурообразования и ликвации.

Вязкость

Вязкость металлического расплава является наиболее характерным структурно-чувствительным свойством и определяется межчастичным взаимодействием. Поэтому этот показатель позволяет оценить строение расплава, природу и силы взаимодействия между компонентами в сплавах, а также связь между твердым и жидким состоянием.
Для характеристики вязкости жидкости принят коэффициент вязкости или внутреннего трения ?, называемый динамической вязкостью. Он численно равен силе трения между двумя слоями с площадью, равной единице при градиенте скорости, равной единице.
У металлов динамическая вязкость повышается с увеличением температуры их плавления. Для всех металлов она уменьшается с повышением температуры нагрева. У сплавов эвтектического состава обычно пониженные значения вязкости. Изменение вязкости от состава сплавов меняется неоднозначно, сложным образом и зависит от сил межчастичного взаимодействия. Загрязнение расплавов взвешенными частицами шлака или оксидов сопровождается заметным возрастанием вязкости.

Сравнительные данные вязкости (Па . с):

Вода (25 0 С) – 0,00089;
Сталь (1600 0 С) – 0,0050 – 0,0085;
Железо (1600 0 С) – 0,0045 – 0,0050.

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение численно равно количеству свободной поверхностной энергии, приходящейся на единицу поверхности раздела между рассматриваемым веществом и вакуумом. Поверхностное натяжение стали обуславливает смачиваемость и адгезию, влияет на характер струи и степень вторичного окисления металла во время выпуска из плавильного агрегата и разливки. В период кристаллизации поверхностные явления влияют на поверхностные и объемные концентрации компонентов, существенно изменяют структурообразование, кинетику капиллярного массопереноса, зарождения, коагуляции и всплывания неметаллических включений. Межфазное натяжение на границе металл-шлак в значительной степени определяет ассимиляцию неметаллических включений, образующихся при раскислении, обработке металла синтетическими шлаками и разливке под защитными средами.
С увеличением температуры плавления металла поверхностное натяжение, как правило, увеличивается. Так, для ртути, железа и вольфрама оно соответственно равно, Н/ м: 0,45; 1,8 и 2,5. Перегрев жидкого металла на 100 0 С понижает поверхностное натяжение примерно на 2-4 % .
Поверхностно активные добавки, которые в металле – основе растворяются в очень малых количествах и резко отличаются от основы по своим свойствам, существенно снижают поверхностное натяжение расплавов. Так, 0,1 % кислорода снижает поверхностное натяжение железа до 1,1 Н / м, 0,1 % калия снижает поверхностное натяжение ртути в 2 раза.

Литейные свойства

Свойства, непосредственно влияющие на получение слитков и отливок требуемого качества, называются литейными. Они зависят от комплекса физико-химических свойств, проявляющихся в образующихся фазах при охлаждении расплава, но полностью ими не определяются. К литейным свойствам относят жидкотекучесть и заполняемость литейных форм, усадку и связанные с ней процессы образования различных дефектов, склонность к образованию дефектов на базе неметаллических и газовых включений, активность взаимодействия с окружающей средой и контактирующими материалами, первичную и вторичную кристаллизацию, литейные напряжения и трещиноустойчивость, химическую и структурную неоднородность. Лучшим сочетанием литейных свойств обладают сплавы с большим количеством эвтектики. Литейные свойства чугуна значительно выше литейных свойств стали.

Назад
«Спецкрепеж»
Каталог

Вся продукция имеет необходимые сертификаты соответствия,
сертификаты качества изделия и технические паспорта.

Перечень услуг представлен в соответсвующем разделе

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector