Черные – металлы, которые имеют темно-серый цвет, большую плотность (кроме щелочноземельных), высокую температуру плавления, относительно высокую твердость и во многих случаях обладают полиморфизмом. Наиболее типичным металлом этой группы является железо.
Цветные – металлы, которые чаще всего имеют характерную окраску: красную, желтую, белую. Обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления, для них характерно отсутствие полиморфизма. Наиболее типичным металлом этой группы является медь.
Классификация черных металлов
Черные металлы можно подразделить следующим образом:
Железные металлы – железо, кобальт, никель (так называемые ферромагнетики) и близкий к ним по свойствам марганец. Кобальт, никель и марганец часто применяют как добавки к сплавам железа, а также в качестве основы для соответствующих сплавов, похожих по своим свойствам на высоколегированные стали.
Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем железа (т.е. 1539 °С). Применяют как добавки к легированным сталям, а также в качестве основы для соответствующих сплавов.
Урановые металлы – актиниды, имеющие преимущественное применение в сплавах для атомной энергетики.
Редкоземельные металлы (РЗМ) – лантан, церий, неодим, празеодим и др., объединяемые под названием лантаноидов и сходные с ними по свойствам иттрий и скандий. Эти металлы обладают весьма близкими химическими свойствами, но довольно различными физическими (температура плавления и др.). Их применяют как присадки к сплавам других элементов. В природных условиях они встречаются вместе и вследствие трудностей разделения на отдельные элементы для присадки обычно применяют «смешанный сплав», так называемый мишметалл, содержащий 40-45% Се и 45-50% всех других редкоземельных элементов. К таким смешанным сплавам РЗМ относят ферроцерий (сплав церия и железа с заметными количествами других РЗМ), дидим (сплав неодима и празеодима преимущественно) и др.
Щелочноземельные металлы в свободном металлическом состоянии не применяются, за исключением особых случаев.
Классификация цветных металлов
Цветные металлы по разным признакам делятся на подгруппы:
Легкие металлы, имеющие плотность до 5000 кг/м3 (литий, натрий, магний, калий, алюминий и др.).
Тяжелые металлы, имеющие плотность более 5000 кг/м3 (цинк, медь, олово, свинец, серебро, золото и др.).
Легкоплавкие металлы – цинк, кадмий, ртуть, олово, свинец, висмут, таллий, сурьма и элементы с ослабленными металлическими свойствами – галлий, германий.
Тугоплавкие металлы, температура плавления которых выше, чем у железа (ниобий, молибден, вольфрам и др.).
Благородные металлы – серебро, золото, металлы платиновой группы (платина, палладий, иридий, родий, осмий, рутений). К ним может быть отнесена и «полублагородная» медь. Обладают высокой устойчивостью против коррозии.
По строению электронных оболочек металлы принято разделять на нормальные и переходные. У нормальных металлов внутренние электронные оболочки (уровни) полностью заполнены. К таким металлам относят Na, Cu, Mg, Al, Pb и др. У переходных металлов внутренние p и d оболочки недостроены. Наиболее характерные представители переходных металлов Fe, Pd, Pt и им подобные.
Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
Материаловедение / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 240 с.
Классификация металлов основанная на их физических свойствах
“Научный аспект №2-2019” – Естественные науки
УДК 546.3
Савинов Сергей Николаевич – младший научный сотрудник ООО “Лаборатория метеотехнологий”.
Аннотация: Приводится новая классификация металлов, основанная на их физических свойствах – температура плавления, плотность, электропроводность, твердость. Показано, что предлагаемая схема классификации подчиняется периодическому закону химических элементов, и может соответствовать наличию двух определяющих параметров структуры металлов без уточнения их природы.
Предлагаемая классификация произведена по физическим свойствам металлов. Рассмотрены следующе физические свойства: температура плавления, плотность, электропроводность и твердость.
Для каждого свойства определены классификационные категории в следующем виде:
по температуре плавления металлы разделены на тугоплавкие с температурой плавления более 1000 Сº и легкоплавкие с температурой плавления менее 1000 Сº;
по плотности: низкая плотность – менее 5 000 кг/м³, средняя плотность от 5 000 кг/м³ до 15 000 кг/м³, высокая плотность – более 15 000 кг/м³;
электропроводность оценена по величине коэффициента удельного электрического сопротивления: высокая электропроводность при р < 0,100, низкая электропроводность p > 0,100;
твердость оценена по шкале Боттона: высокая твердость – более 1300, средняя твердость – от 1300 до 800, низкая – менее 800.
На основании указанной совокупности физических свойств металлы возможно разделить на 4 типа (физические свойства по типам описаны в таблице 1):
Тип свинца. Характерными свойства: средняя плотность, легкоплавкость, низкая электропроводность, низкая твердость. Представители типа: Hg, Pb, Tl, Bi, Ga, Ge, As и подобные.
Тип платины. Характерные свойства: высокая плотность, тугоплавкость, низкая электропроводность, средняя твердость. Представители типа: Pt, Ir, Os, Re и подобные., близки U, W, Au, Ag.
Тип алюминия. Характерные свойства: малая плотность, легкоплавкость, высокая электропроводность, средняя твердость. Представители типа: Аl, щелочноземельные металлы и подобные.
Тип железа. Характерные свойства: средняя плотность, тугоплавкость, высокая электропроводность, высокая твердость. Представители типа: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni и подобные.
Таблица 1.
плотность (кг/м³)
Т плавления (Сº)
Уд. электр. сопротивление
твердость по Боттону
тип свинца
5-15
<1000
>0,100
<800
тип платины
>15
>1000
>0,100
800-1300
тип алюминия
<5
<1000
<0,100
800-1300
тип железа
5-15
>1000
<0,100
>1300
Представленная в классификации типы металлов подчиняются периодическому закону Д.
И.Менделеева: с возрастанием заряда ядра происходит периодическое проявление физических свойств металлов соответствующее соотношению свойств характерных для типов металлов. В периодической системе элементов Менделеева каждый период начинается с металлов, относящихся к типу алюминия, далее следуют металлы, относящиеся к типу железа, и завершает период металлы типа свинца. В 6 и 7 периодах после металлов из типа железа следуют металл из типа платины и завершается период металлами из типа свинца. Например, 4 период начинается с металлов из типа алюминия или близких этому типу (K, Ca), далее металлы смешанного типа (Sc, Ti), далее металлы из типа железа или близкие ему (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni), смешанного типа Cu, и завершают период металлы близкие типу свинца (Zn, Ga, Ge, As).
Указанную группировку металлов можно построить исходя из предположения о наличии двух параметров (a,b) структуры, крайние значения которых в совокупности образуют 4 типа. Физические свойства определяются параметрами: температура плавления пропорциональна параметру a, электропроводность пропорциональна параметру b, прочность пропорциональна a*b, плотность пропорциональна a/b.
Соответственно параметры типы металлов: тип железа – a max, b max; тип свинца – a min, b min; тип алюминия – a min, b max; тип платина – a max, b min.
Выводы
По физическим свойствам металлы могут быть разделены на типы, имеющие характерную совокупность свойств. Представленная классификация рассматривает физические свойства – температуру плавления, плотность, твердость и электропроводность.
Список литературы
Иванов Н.И. Сопротивление материалов. – М.:ГОНТИ НКТП СССР, – 1938.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1. – М.: Машиностроение, 1973 г.
Козлов Э.В., Старенченко В.А., – Металлы, Т6. – М.: 1993.
Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989.
Интересная статья? Поделись ей с другими:
Химические элементы периодической таблицы, отсортированные по плотности
Элементы периодической таблицы, отсортированные по плотности
Нажмите на название любого элемента, чтобы получить дополнительные химические свойства, данные об окружающей среде или влияние на здоровье.
Этот список содержит 118 химических элементов.0006
Symbol
Atomic Number
– Name alphabetically
0.09
Hydrogen
H
1
– Atomic number
0,18
Гелий
Не
2
– Символ
0,53
Lithium
Li
3
– Atomic Mass
0.86
Argon
Ar
18
– Electronegativity
0.9
Неон
Ne
10
– Плотность
0,97
Натрий
17
Na
11
– Melting point
1. 25
Nitrogen
N
7
– Boiling point
1.43
Oxygen
O
8
– Вандерваальсов радиус
1,55
Кальций
6 Ca
20
– Year of discovery
1.63
Rubidium
Rb
37
– Inventor surname
1.7
Fluorine
F
9
– Элементы в земной коре
1,74
Магний
110005 Mg
12
– Elements in human body
1. 78
Potassium
K
19
– Covalenz radius
1.82
Phosphorus
P
15
– Энергия ионизации
1,85
Бериллий
39 Be
4
Для студентов и преподавателей химии: Таблица справа упорядочена по атомному номеру.
Первым химическим элементом с самой низкой плотностью является водород, а с самой высокой плотностью – осмий.
Единицей плотности является г/см3 (грамм на кубический сантиметр) для твердых тел и г/л (грамм на литр) или кг/м3 (килограмм на куб) для газов
Обратите внимание, что элементы не показывают свое естественное отношение друг к другу, как в Периодической системе. Там вы можете найти металлы, полупроводники, неметаллы, инертный благородный газ (ы), галогены, лантаноиды, актиноиды (редкоземельные элементы) и переходные металлы.
1.87
Cesium
Cs
55
2.07
Sulfur
S
16
2.26
Carbon
C
6
2,33
Кремний
SI
14
2,34
2,34
0005 Boron
B
5
2.54
Strontium
Sr
38
2.7
Aluminum
Al
13
3.00
Скандий
SC
21
3,12
Бром
Br
35
3. 21
Chlorine
Cl
17
3.59
Barium
Ba
56
3.75
Krypton
KR
36
4,47
Yttrium
Y
39
Y
39
Y
39
0036
4.54
Titanium
Ti
22
4.79
Selenium
Se
34
4.93
Tellurium
Te
52
5.24
Европий
Eu
63 9 10095 3 10017
0013 Germanium
Ge
32
5. 5
Radium
Ra
88
5.72
Arsenic
As
33
5.9
Ксенон
Хе
54
3 Галлий 30013 Ga
31
6.11
Vanadium
V
23
6.15
Lanthanum
La
57
6.24
Йод
I
53
6,51
Цирконий
6
7
17
40
6.68
Antimony
Sb
51
6. 77
Cerium
Ce
58
6.77
Praseodymium
Pr
59
6,9
Иттербий
Yb 7 7
2
7.01
Neodymium
Nd
60
7.13
Zinc
Zn
30
7.19
Chromium
Cr
24
7.3
Прометий
Пм
2 9003 13 9003 61
0753
7.31
Indium
In
49
7.31
Tin
Sn
50
7. 43
Manganese
Mn
25
7,52
Самарий
SM
62
62
0013 7.87
Iron
Fe
26
7.9
Gadolinium
Gd
64
8.23
Terbium
Tb
65
8.55
Диспрозий
Dy
7013 9 0 9
8.57
Niobium
Nb
41
8.65
Cadmium
Cd
48
8. 8
Holmium
Ho
67
8.9
Никель
NI
28
8.9
Cobalt
Co
27
8.96
Copper
Cu
29
9.07
Erbium
Er
68
9.3
Полоний
Ро
84
9.0036
3
0013 Thulium
Tm
69
9.73
Radon
Rn
86
9. 75
Bismuth
Bi
83
9,84
Lutetium
LU
71
10.07
10.07
10.07
0005 Actinium
Ac
89
10.22
Molybdenum
Mo
42
10.5
Silver
Ag
47
11,35
Свинец
Pb
82
9079 0 3079 0
30005 Technetium
Tc
43
11.72
Protactinium
Pa
91
11. 85
Thallium
Tl
81
12.02
Палладий
Pd
46
3 10.3153
0013 Ruthenium
Ru
44
12.41
Rhodium
Rh
45
13.31
Hafnium
Hf
72
13,5
Кюриум
см
96
3 9 30155 9 30155
Mercury
Hg
80
13.67
Plutonium
Pu
94
14. 78
Berkelium
Bk
97
15.1
Калифорния
См.0017
Thorium
Th
90
16.65
Tantalum
Ta
73
20.2
Neptunium
Np
93
19,32
Золото
Золото
79
9,39 9013
3 20017
Tungsten
W
74
19.84
Americium
Am
95
19
Uranium
U
92
21. 04
Рений
Re
75
17
Platinum
Pt
78
22.4
Iridium
Ir
77
22.6
Osmium
Os
76
Астатин
Ат
85
90 франций0006
Fr
87
Einsteinium
Es
99
Fermium
Fm
100
Менделевий
Md
101
Нобелий
6 Нет
60017
102
Rutherfordium
Rf
104
Lawrencium
Lr
103
Dubnium
Db
105
Борий
Bh
107
0012
Seaborgium
Sg
106
Meitnerium
Mt
109
Hassium
Hs
108
Дармштадт
Ds
110
Roentgenium
Rg
111
Ununbium
Uub
112
Ununtrium
Uut
113
Унунквадиум
Uuq
114
Унунпентиум
Uup
115
Ununhexium
Uuh
116
Ununseptium
Uus
117
Ununoctium
Uuo
118
Щелкните здесь: для получения схематического обзора периодической таблицы элементов в форме диаграммы
Список элементов по плотности | Химия
Это список химических элементов, отсортированных по плотности, измеренной при стандартной температуре и давлении. (Первые элементы от водорода до радона представляют собой газы при нормальной комнатной температуре.)
Имя
Символ
Плотность (г/см³)
Атомный номер
Описание/твердость по шкале Мооса
Цвет
Примечания
Водород
Ч
0,00008988
1
газ
двухатомный
Гелий
Он
0,0001785
2
газ
точек с самой низкой температурой кипения и плавления
Неон
Не
0,0008999
10
благородный газ
Азот
Н
0,0012506
7
газ
двухатомный
Кислород
О
0,001429
8
газ
двухатомный
Фтор
Ф
0,001696
9
галогенный газ
желто-зеленый или желтовато-коричневый
Аргон
Ар
0,0017837
18
благородный газ
Хлор
Кл
0
17
галогенный газ
желтовато-зеленый или зеленовато-желтый
Криптон
Кр
0,003733
36
благородный газ
образует соединения с фтором и клатраты с водой
Ксенон
Хе
0,005887
54
благородный газ
Радон
Р-н
0,00973
86
благородный газ
радиоактивный, происходит от радия
Литий
Ли
0,534
3
0,6
серебристо-белый/серый
использовать его в батареях
Калий
К
0,862
19
0,4
серебристо-белый
образует множество соединений
Натрий
На
0,971
11
0,5
восковой, серебристо-белый
горит желтым пламенем, бурно реагирует с водой и окисляется на воздухе, что требует хранения в инертной среде.
Рубидий
руб.
1,532
37
0,3
серебристо-белый
Кальций
Ка
1,54
20
1,75
серый
Магний
мг
1,738
12
2,5
серебристый металлик
очень хрупкий
Фосфор
П
1,82
15
неметалл
восково-белый/ красный/ черный/ бесцветный
Из-за своей высокой реакционной способности он никогда не встречается в природе в виде свободного элемента.
Бериллий
быть
1,85
4
хрупкий 5,5
серый металлик
Франций
Пт
1,87
87
радиоактивный щелочной металл
Изотоп щелочного металла
обнаружен в урановых и ториевых рудах.
Цезий
цез
1,873
55
0,2
серебристо-золотой
жидкость при комнатной температуре или близкой к ней.
Сера
С
2,067
16
2.0
лимонно-желтый
Углерод
С
2,267
6
(графит) 1-2 (алмаз) 10,0
черный или бесцветный с бриллиантом
Кремний
Си
2,3296
14
металлоид
темно-серый с голубоватым оттенком
Бор
Б
2,34
5
9.3
черный/коричневый/аморфный бор – коричневый порошок, металлический бор – черный.
Металлическая форма твердая (9,3 по шкале Мооса) и плохой проводник при комнатной температуре.
Стронций
старший
2,64
38
1,5
мягкий металлический элемент серебристо-белого или желтоватого цвета
Металл желтеет на воздухе. несколько податливый. Он в основном используется (как и нитрат) для окрашивания пиротехнического пламени в красный цвет.
Алюминий
Ал
2,698
13
2,75
серебристый
немагнитный, с высоким коэффициентом отражения
Скандий
СК
2,989
21
переходный металл
мягкий, серебристый, на воздухе приобретает слегка желтоватый или розоватый оттенок.
не подвергается воздействию смеси 1:1 азотной кислоты (HNO3) и 48% HF
красная летучая жидкость при стандартной комнатной температуре. Этот элемент вызывает коррозию тканей человека.
Барий
Ба
3,594
56
1,25
металлический
Встречающийся в природе барий представляет собой смесь семи стабильных изотопов. Известно двадцать два изотопа, но большинство из них очень радиоактивны и имеют период полураспада в диапазоне от нескольких миллисекунд до нескольких минут. Единственными заметными исключениями являются 133Ba с периодом полураспада 10,51 года и 137mBa (2,6 минуты).
иттрий
Д
4.469
39
переходный металл
серебристый металлик
два его соединения используются для изготовления люминофоров красного цвета в дисплеях с электронно-лучевой трубкой.
Титан
Ти
4.540
22
6.0
серебристый металлик
коррозионностойкий (включая стойкость к морской воде и хлору, высокая прочность на растяжение
Селен
Се
4. 809
34
2.0
серый, металлический блеск
Селен имеет не менее 29 изотопов, из которых 5 стабильны, а 6 являются ядерными изомерами.
Йод
я
4,93
53
галоген твердое вещество, возгоняющееся при стандартных температурах в пурпурно-розовый газ с раздражающим запахом
фиолетово-темно-серый, блестящий
наименее реакционноспособный из галогенов
Европий
ЕС
5.243
63
лантаноиды
Германий
Гэ
5.323
32
6.0
Радий
Ра
5,50
88
почти чисто белый, легко окисляется на воздухе, чернеет
Препараты радия отличаются тем, что поддерживают себя при более высокой температуре, чем их окружающая среда, и своим излучением: альфа-частицами, бета-частицами и гамма-лучами. Радий также производит нейтроны при смешивании с бериллием.
Мышьяк
Как
5,776
33
3,5
серый металлик, аллотропные формы; желтый, черный и серый
ядовитый
Галлий
Га
5.907
31
1,5
Ванадий
В
6.11
23
7,0
Лантан
Ла
6.145
57
2,5
Теллур
Те
6.232
52
2,25
серебристо-серый блестящий
Цирконий
Зр
6.506
40
5.0
Сурьма
Сб
6.685
51
3. 0
серебристо-серый блестящий
Церий
Се
6.770
58
2,5
напоминает железо
Празеодим
Пр
6.773
59
мягкий
серебристо-белый с желтоватым оттенком
Иттербий
Ыб
6,965
70
Астатин
В
Около 7
85
Неодим
Нд
7.007
60
Цинк
цинк
7.134
30
Хром
Кр
7,15
24
Прометий
часов
7,26
61
Олово
Сн
7,287
50
мягкий металл
Индий
В
7. 310
49
мягкий металл
Марганец
Мн
7,44
25
Самарий
см
7,52
62
Железо
Fe
7,874
26
металл
Гадолиний
гд
7,895
64
Тербий
Тб
8.229
65
Диспрозий
Дай
8,55
66
Ниобий
Нб
8.570
41
Кадмий
компакт-диск
8,69
48
Гольмий
Хо
8. 795
67
Кобальт
Ко
8,86
27
Никель
Ni
8.912
28
Медь
медь
8.933
29
Эрбий
Эр
9.066
68
Полоний
По
9,32
84
Ливермориум
ур.
>9,32
116
Тулий
тм
9.321
69
Висмут
Би
9.807
83
Московиум
Мак
>9,807
115
Лютеций
Лу
9,84
71
Лоуренсиум
Лр
>9,84
103
Актиний
Ас
10. 07
89
радиоактивный металлический элемент. светится в темноте жутким синим светом.
Молибден
Пн
10.22
42
Серебро
Аг
10.501
47
Свинец
Pb
11.342
82
Флеровиум
Фл
>11,342
114
Технеций
ТК
11.50
43
Торий
й
11,72
90
Таллий
Тл
11,85
81
Нихоний
Нх
>11,85
113
Палладий
палладий
12. 020
46
Рутений
Ру
12.37
44
Родий
Род
12.41
45
Гафний
Хф
13.31
72
Эйнштейний
Эс
13,5 (оценка)
99
Кюриум
см
13,51
96
Меркурий
рт.ст.
13,5336
80
Коперниций
Сп
>13,5336
112
Америций
утра
13,69
95
Берклиум
Бк
14,79
97
Калифорния
См.
15.10
98
Протактиний
Па
15,37
91
Тантал
Та
16.654
73
Резерфордиум
Рф
18.1
104
Уран
У
18,95
92
Вольфрам
Вт
19,25
74
Золото
Ау
19.282
79
Рентгений
Рг
>19,282
111
Плутоний
Пу
19,84
94
Нептуний
Нп
20,25
93
Рений
Ре
21. 02
75
Платина
пт
21.46
78
Дармштадциум
Дс
>21,46
110
Иридий
Ир
22,56
77
Осмий
Ир
22,59
76
Сиборгиум
Сг
35 (оценка)
106
Мейтнерий
млн тонн
35 (оценка)
109
Борий
Бх
37 (оценка)
107
Дубний
Дб
39 (оценка)
105
Хассиум
ч
41 (оценка)
108
Периодические таблицы
Стандартный стол | Вертикальный стол | Таблица с именами | Имена и атомные массы (большие) | Имена и атомные массы (маленькие) | Имена и атомные массы (только текст) | Встроенный F-блок | Элементы до 218 | Электронные конфигурации | Металлы и неметаллы | Таблица по блокам | Альтернативы
Списки элементов
Имя | Атомный символ | Атомный номер | Температура кипения | Температура плавления | Плотность | Атомная масса