Официально такой группы химических элементов не существует. Неофициально в нее занесены вещества с малой плотностью. Легкие металлы востребованы промышленным, оборонным комплексом, медициной, сферой красоты.
Что представляют собой
В номенклатуре IUPAC – уважаемой в мире международной организации, курирующей теорию и практику в сфере химии, термин «легкие металлы» отсутствует.
Неофициально к легким металлам относятся вещества с плотностью менее 5 граммов на кубический сантиметр.
Разные списки включают пять – десять позиций.
Самое распространенное деление – по используемости:
- На этом основании выделяют пять главных: алюминий, бериллий, магний, титан, литий.
- Их дополняет «экзотика»: галлий, индий, висмут, таллий, кадмий.
Вторая группа причисляется к редким металлам.
Редкими эти элементы названы потому, что на практике используются недавно и не так широко, как традиционные материалы.
Физико-химические характеристики
Общие характеристики легких металлов:
- Малая плотность.
- Металлический блеск.
- Серебристо-белый цвет.
Самый легкий элемент в группе – литий. Кубик из него ребром в 1 см весит полграмма (то есть плотность лития 0,533 г/см3).
Другие базовые свойства элементов разнятся. Например, алюминий – самый мягкий, титан и бериллий – самые прочные. Индий – самый блестящий.
Классификация
Каждый представитель «легкой» группы относится еще к какому-нибудь сообществу.
Основанием становится не плотность, а другие физико-химические характеристики:
- Щелочные элементы – литий.
- Щелочноземельные – бериллий, магний.
- Цветные металлы – алюминий, титан, магний.
- Легкоплавкие – висмут, галлий, кадмий, таллий, индий.
- Тугоплавкие – титан, магний.
Каждый химический элемент наделен специфическими свойствами, присущими своей группе.
Как представлены в природе
На легкий металлический сегмент приходится пятая часть литосферы (по массе).
Чаще они входят в состав руды либо минерала. Особенно химически сверхактивные элементы, например, литий. Этот самый легкий металл в природе представлен собственными минералами – лепидолитовой слюдой и сподуменом.
Способы получения
Технологию выплавки легких металлов отработали к середине 19 века.
Для их получения в металлургии используется три способа:
- Электролиз расплава солей. То есть аккумуляция на электродах компонентов растворенных либо других веществ. Реакцию запускает электрический ток, пропускаемый через раствор либо расплав электролита.
- Металлотермия. Восстановление из их соединений другими, более активными металлами. Процесс проходит при повышенных температурах.
- Электротермия. Материал нагревается, затем расплавляется теплом, полученным из электрического тока.
Производство легких элементов – весьма энергоемкий процесс. Поэтому металлургические комбинаты располагают поближе к источникам энергии.
В отличие от тяжелых металлов: их базовые предприятия привязывают к месторождению.
Ценностью легких, особенно цветных металлов, обусловлен второй способ получения – переработка лома.
Сферы использования
Главная миссия легких элементов – уменьшать массу конечного продукта. Недаром металлурги используют их и самостоятельно, и как добавку к сплавам из более тяжелого материала:
- Традиционная сфера применения, например, алюминия – авиа-, автомобилестроение.
- Алюминий, тугоплавкий магний, титан пластичны, прочны, поэтому входят в ТОП-4 конструкционных материалов.
- Литий – главный исходник при производстве аккумуляторов.
Литий-ионный аккумулятор
Этот щелочной элемент – материал третьего тысячелетия, поскольку незаменим при производстве электромобилей, смартфонов, других гаджетов.
- Без прочных элементов не обходится военно-промышленный, сегмент, атомная сфера.
Свойства элементов оценила медицина:
- Биологически совместимый с организмом человека титан – материал зубных и костных протезов.
- Психиатры используют соединения лития как седатив для пациентов с нестабильной психикой.
Серебряно-белый титан любят ювелиры.
С титаном экспериментируют мастера высшего уровня, например, уроженка Тайваня Синди Чао и гонконгский «волшебник» Уоллес Чан.
Из пластичного, очень легкого металла серебристого цвета ими создаются шедевры музейной ценности.
Загрузка...
