Галлий превратили в «умный» клей

Металлический галлий

Wikimedia Commons

Материаловеды из Германии, Сингапура и США предложили использовать галлий вблизи точки затвердевания в качестве клея для широкого спектра применений — от робототехники до перемещения биологических образцов. Ученые показали, что адгезивные свойства металла легко переключаются простым нагреванием. Работа опубликована в журнале Advanced Materials, кратко о ней сообщает пресс-релиз Общества Макса Планка.

Галлий — серебристый металл из подгруппы бора, известный своей очень низкой температурой плавления. Несмотря на то, что при комнатной температуре он представляет собой твердое вещество, его легко растопить просто взяв в руку. Этим свойством и воспользовались материаловеды в новой работе.

Ученые собрали держатель, представлявший собой цилиндрическую деталь из полимера, снабженную элементом Пельтье (для нагрева и охлаждения) и смоченную в галлии. Адгезионные свойства материала исследователи протестировали на поверхностях из золота, пластика и стекла, неровных и гладких, сухих и влажных. Для захвата тестовых объектов галлий расплавляли, приводили в контакт с поверхностью и остужали до 23°C. Для высвобождения галлий просто нагревали до температуры выше 30°C — температуры его плавления. По словам авторов, даже под водой прочность захвата была достаточной для широкого спектра применений, хотя и не такой надежной, как для сухих поверхностей.

По словам авторов, в отличие от большинства адгезивов, галлий может быть использован многократно, а также обладает высокой прочностью и электропроводностью. Среди возможных применений материаловеды предлагают создать робота, способного подниматься на опоры ветрогенераторов для обслуживания. По задумке, устройство может использовать галлий для закрепления на опорах и перемещения вверх по ним, расплавляя и отверждая вещество. Вместо элементов Пельтье робот может использовать нагрев с помощью джоулева тепла от электрического тока.

Владимир Королёв

Инженеры научились дистанционно манипулировать каплей жидкого металла

Новое исследование инженеров из университета Северной Каролины приблизило тот день, когда люди смогут пользоваться электроникой, меняющей форму, самовосстанавливающимися устройствами или даже роботами, которые умеют самостоятельно собираться и изменять своё агрегатное состояние. В рамках своей работы учёные представили методику контроля поверхностного натяжения жидких металлов при очень низком напряжении.

В эксперименте исследователи использовали жидкий сплав галлия и индия. Выбор пал именно на эти металлы, поскольку сплав двух этих металлов превращается в жидкость уже при комнатной температуре (галлий плавится при температуре около 29°C, в то время как индий имеет температуру плавления около 156°C).

Галлий и индий вместе образуют так называемый эвтектический сплав: по отдельности два металла имеют одни температуры плавления, но вместе превращаются в жидкость при другой (и, что важно, удобной для учёных) температуре.

Ещё одним важным свойством того эвтектического сплава, что использовали учёные из университета Северной Каролины, является исключительно высокое поверхностное натяжение. В этом случае оно составляет около 500 миллиньютонов на метр. Это означает, что капля сплава, находясь на плоской поверхности в состоянии покоя, будет представлять собой почти идеальный шар, и такую форму она будет удерживать до вмешательства извне.

Исследователи обнаружили, что если этой системе сообщить небольшое напряжение, скажем, менее одного вольта, то поверхностное натяжение существенно уменьшится, и идеальная сфера сплава примет плоскую форму. Но как только напряжение удаляется, высокое поверхностное натяжение возвращается, и капля вновь принимает форму идеального шара.

От сообщаемого напряжения также зависит вязкость капли. Другими словами, жидкий металл можно удерживать в различных состояниях при разной степени густоты — от изначальных 500 мН/м вплоть до 2 мН/м.

Такие свойства сплава позволят расширить применение электронных устройств, уверены учёные. Авторы исследования сообщают в пресс-релизе, что если бы жидкий металл принял бы форму антенны, к примеру, то такая антенна смогла бы принимать и передавать гораздо более широкий спектр различных длин волн, чем уже существующие аналоги.

«Мы и прежде экспериментировали с изменением формы материала, но впервые сделали это с использованием электричества, а не механического воздействия. Зарегистрированные изменения в поверхностном натяжении являются одними из самых выдающихся в истории инженерии, особенно учитывая тот факт, что мы сообщали системе не более одного вольта напряжения», — рассказывает ведущий автор исследования Майкл Дики (Michael Dickey), профессор химической и биомолекулярной инженерии.

Результаты исследования были опубликованы в журнале PNAS.

Также по теме:
Новый материал позволит роботам менять состояние с пластичного на жесткое
Композитные материалы научили самовосстанавливаться много раз

Новая изменчивая поверхность помогает снизить сопротивление воздуха
Пластик научили восстанавливаться подобно тканям тела
Открыта способность графена восстанавливать свою структуру 

Золото теперь можно расплавить при комнатной температуре. Что для этого нужно?

Золото — отличный проводник тепла и электричества. Этот металл известен своей высокой температурой плавления — 1 062 градуса по Цельсию. Но физики из Технологического университета Чалмерс в Швеции случайно открыли новый способ плавить золото при гораздо более низких температурах.

Сотрудник университета Людвиг де Кнооп изучал атомы золота под электронным микроскопом (в нём вместо светового потока через объект пропускают пучок электронов, что позволяет получать больше информации об объектах).

Дело обычное, и невероятных открытий никто не ждал. Но оказалось, что учёных ещё можно удивить: микроскоп был настроен на максимальное увеличение, и создалось мощное электромагнитное поле, которое растопило верхний слой золота.

«Я был просто потрясён этим открытием. Это даст нам новые фундаментальные знания о золоте»,

— радуется Людвиг де Кнооп.

Исследователи принялись изучать новый феномен и подтвердили, что золото действительно плавится при комнатной температуре под воздействием электромагнитного поля.

Открытие уже называют революционным. Прежде всего учёные рассчитывают найти феномену практическое применение.

«Например, теперь изменение структуры атомов золота можно будет использовать в конструировании новых типов транзисторов и датчиков»,

— сообщила участница исследования Ева Олссон.

Но не стоит даже пытаться поразить друзей, эффектно расплавив металл в домашних условиях — ничего не выйдет. Всё дело в том, что при комнатной температуре можно плавить только кусочки золота размером в нескольких нанометров (одна миллиардная часть метра). Обычный микроскоп для этого тоже не подойдёт — нужен мощный электронный микроскоп, чтобы создать магнитное поле.

Хоть такой эксперимент с плавлением золота не в лабораторных условиях точно не повторить, сама возможность всё равно впечатляет. Да и вообще, всё, что связано с золотом, не перестает удивлять: предметы в золото превращать уже научились, теперь нашли новый способ плавления. Что дальше?

 

 

Сверхпроводимость при комнатной температуре: уже скоро?

• Михаил Поплавский
• Би-би-си, Москва

17 июля 2015

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Сверхпроводники можно применять для создания электросетей

Примерно при температуре -270 градусов по Цельсию некоторые металлы пропускают электрический ток без сопротивления. Однако ученые научились достигать сверхпроводимости и при более высокой температуре около 130 кельвинов (-143 по Цельсию), и не останавливаются на достигнутом, полагая, что это ценное свойство можно воспроизвести и при комнатной температуре.

Сверхпроводники характеризуются полным отсутствием сопротивления. Так называемые сверхпроводники I рода полностью вытесняют магнитное поле.

Подобные же вещества II рода допускают наличие сверхпроводимости и сильного магнитного поля одновременно, что делает их спектр применения крайне широким.

Что есть сверхпроводимость?

Само явление было описано нидерландским химиком и физиком Хейке Каммерлингом-Оттесом в 1911 году. Он стал лауреатом Нобелевской премии двумя годами позже.

Впервые понятие сверхпроводимости появилось в научных работах советского академика Льва Ландау, который, кстати, тоже удостоился за свою работу Нобелевской премии в 1962 году.

Сверхпроводимость металлов объясняется при помощи концепции так называемых «пар Купера»: двух объединенных через квант электронов с суммарно нулевым моментом импульса.

Подобные спаривания электронов возникают в кристаллической решетке некоторых металлов при охлаждении до экстремально низких температур.

Однако позднее с помощью купратов — керамик с высоким содержанием меди — ученые добились возникновения сверхпроводимости при температурах, существенно превышающих точку кипения азота (-196 по Цельсию), что, с учетом широкого производства жидкого азота, делает вещества с отсутствующим сопротивлением относительно удобными в применении.

Благодаря этим экспериментам сверхпроводники получили широкое распространение и применяются сегодня, в частности, для формирования изображения в приборах медицинской диагностики, таких как магнитные сканеры и магнитные резонаторы.

Они также широко используются в ускорителях частиц в физических исследованиях.

И тут графен?

Профессор хельсинкского Университета Аалто и Института теоретической физики имени Ландау РАН Григорий Воловик в рамках московской Международной конференции по квантовым технологиям рассказал о возможном получении сверхпроводимости при высоких температурах с помощью графена — плоской модификации углерода с уникальными свойствами.

Графену, как и сверхпроводникам, прочат блестящее будущее — им интересуются производители как лампочек, так и бронежилетов, не говоря уже о его перспективах в микроэлектронике.

Автор фото, IBM

Подпись к фото,

В обычных условиях графен проявляет свойства полупроводника

Его потенциал физики-теоретики описывали в течение всего XX века, однако до практических исследований дело дошло лишь в XXI веке: именно за описание свойств графена, выделенного из графита, выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм получили в 2010 году Нобелевскую премию.

По словам Воловика, знания о свойствах электромагнитных полей могут дать возможность построить сверхпроводник на основе плоских энергетических зон, которые можно наблюдать в «идеальном» графене.

И всё же — как быть с комнатной температурой?

Плоская зона, характерная для идеального графена, должна отличаться нулевой энергией во всей своей плоскости.

Однако реальная структура двумерной аллотропной модификации углерода часто напоминает по структуре «расплющенную колбасу», говорит профессор Воловик.

Тем не менее, специалисты не унывают: в данный момент теоретики прорабатывают несколько вариантов появления необходимой для создания сверхпроводимости в комнатных условиях плоской энергозоны, среди которых — сверхохлажденные газы.

В прошлом году американские физики из Стэнфордского университета поняли, как можно воплощать сверхпроводимость графена на практике при помощи наложенных «бутербродом» друг на друга слоев одноатомного углерода — собственно, графена — и кальция.

Задачей, как говорят все упомянутые специалисты, сейчас является изыскание путей производства бездефектного графена в больших объемах.

Твёрдое, жидкое, газ, плазма… что еще?

Одним из состояний вещества, для которого наблюдаются сверхпроводимость и прочие квантовые эффекты, является конденсат Бозе-Эйнштейна, названный так по теоретическим работам индийского физика Сатьендры Бозе и Альберта Эйнштейна.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Сатьендра Бозе стоял у истоков изучения поведения частиц при нуле кельвинов

Он является особой формой материи — это агрегатное состояние фотонов и прочих элементарных частиц, относящихся к бозонам, при температурах, близких к нулю кельвинов.

В 1995 году — спустя 70 лет после выхода теоретических обоснований Бозе и Эйнштейна — ученым удалось впервые наблюдать конденсат.

Лишь в 2010 году физикам удалось получить такой конденсат для фотонов.

В частности, выступавшая на конференции преподаватель Сколковского института науки и технологий Наталья Берлофф описывала поведение поляритонов — квазичастиц, которые возникают при взаимодействии фотонов с элементарными возбуждениями среды.

По словам Берлофф, она пыталась представить применение квантовой теории премьер-министру Дмитрию Медведеву и вице-премьеру Аркадию Дворковичу прошлым летом как национальную инициативу.

Некоторые из студентов Сколковского института науки и технологий уже активно принимают участие в международных исследованиях — в частности, ученики Берлофф входят в команду физиков, описывающих поведение упомянутых поляритонов.

ПромМетиз +7 (812) 385-76-07 Ртуть

Общие сведения.

Ртуть относится к химическим элементам главной подгруппы второй группы в периодической таблице Менделеева. По данной классификации она относится к шестому периоду и обладает атомным номером 80. Ртуть относится к классу металлов, что позволяет определить основные свойства данного элемента. Атомная масса составляет 200,59 грамма на один моль. При комнатной температуре находится в жидком состоянии и обладает бело-серебряным цветом. Другой особенностью можно назвать довольно высокий показатель объёмной массы. В специализированной химической литературе ртуть обозначается двумя символами: Hg, что является сокращённым от латинского Hydrargyrum. Русское название было получено от слова «катиться» на литовском языке. Причина этого заключается в жидкой форме вещества, нетипичной для металлов при обычной температуре.

История.

Ртуть была известна человечеству с древних времён. Первоначально она была открыта в самородном виде, поскольку выступает каплями на некоторых горных породах. Поскольку такое количество не позволяет получить достаточных объёмов, то присутствовал другой способ, открытый несколько позже. Ртуть добывали методом обжига киновари, что являлось весьма токсичным способом. Несмотря на это, данный элемент всегда был востребован, поскольку с его помощью осуществлялась добыча золота. Стоит отметить тот факт, что получаемый металл не был чистым и содержал большое количество примесей в своём составе.

Только в 1735 году химиков из Швеции Георгом Брандтом была получена ртуть с минимальным процентным содержанием других элементов. Это стало важным этапом на пути развития знаний об этом элементе, поскольку позволило лучше исследовать его.

Нахождение в природе.

Данный элемент относится к категории относительно редких. Если рассматривать усреднённое значение, то оно составляет 83 миллиграмма ртути на одну тонну грунта. Ввиду некоторых своих характеристик, данный металл сложно реагирует с другими соединениями и простейшими веществами. Таким образом, ртутные руды являются одними из самых концентрированных среди всех остальных. Зачастую, элемент встречается в чистом виде, но такой вариант сложно встретить близко к поверхности. Практически вся ртуть рассеяна по планете и добыча в таком виде не может являться рентабельной. В месторождениях присутствует не более 0,02 процента от общих мировых запасов.

На данный момент, геологами открыто около двух десятков минералов, содержащих ртуть. При этом, большинство из них не подходят для целей добычи. Наибольшая отдача возможна для киновари, поскольку в нём присутствует до 87 процентов исходного элемента. Несколько меньшей ценностью обладают метациннабарит и блёклая руда. Данные минералы являются основным источником ртути в современной промышленности.

Месторождения представлены по всему миру, но наиболее богатые и перспективные располагаются в России, Украине, Киргизии и некоторых других странах.

Содержание в атмосфере и влияние на человеческий организм.

Ртуть обладает большой биологической опасностью, поскольку, как и некоторые другие тяжёлые металлы, способна накапливаться в организме. Это приводит к тяжёлым отравлениям, а также возникновению наследственных заболеваний. Содержание в атмосфере до промышленной революции было минимальным. В наши дни оно несколько повысилось, но остаётся на допустимом уровне. Как правило, повышенная концентрация характерна для промышленных районов, где сосредоточено тяжёлое производство.

Физические и химические свойства.

Ртуть имеет плотность 13,546 грамма на кубический сантиметр. Температура плавления составляет 234 Кельвина, что несколько меньше, чем ноль градусов по Цельсию. В зависимости от нагрева, весьма сильно меняется объёмная масса вещества.

По химическим свойствам ртуть имеет две степени окисления. В ходе химических реакций могут формироваться устойчивые катионы, что нехарактерно для металлов. Данное вещество реагирует с некоторыми оксидами и гидрокомплексами. Возможны соединения ртути +4, что связано с особенностями электронной оболочки. Они крайне неустойчивы и быстро разрушаются.

Применение.

Раньше ртуть использовалась в некоторых медицинских препаратах и оборудовании, но в наши дни она практически вытеснена из данной сферы. Несмотря на это, металл нашёл активное использование в других направлениях. Сюда относится применение в качестве заполнителя для термометров. За счёт своего расширения и сжатия в результате воздействия температурного фактора, элемент весьма популярен в этой сфере. Ртуть используется в люминесцентных лампах, датчиках положения, сплавах для ионных двигателей, а также герметичных выключателях.

Какой металл имеет самую низкую температуру плавления

В таблице представлена температура плавления металлов t_пл, их температура кипения t_к при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.

Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

По данным таблицы видно, что температура плавления металлов изменяется в широком диапазоне (от -38,83°С у ртути до 3422°С у вольфрама). Низкой положительной температурой плавления обладают такие металлы, как литий (18,05°С), цезий (28,44°С), рубидий (39,3°С) и другие щелочные металлы.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

• температура плавления алюминия 660,32 °С;
• температура плавления меди 1084,62 °С;
• температура плавления свинца 327,46 °С;
• температура плавления золота 1064,18 °С;
• температура плавления олова 231,93 °С;
• температура плавления серебра 961,78 °С;
• температура плавления ртути -38,83°С.

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Плотность металлов в таблице находится в диапазоне от 0,534 до 22,59 г/см 3 , то есть самым легким металлом является литий, а самым тяжелым металлом осмий. Следует отметить, что осмий имеет плотность большую, чем плотность урана и даже плутония при комнатной температуре.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Температура плавления стали — таблица

Сталь	tпл, °С	Сталь	tпл, °С
Стали для отливок Х28Л и Х34Л	1350	Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т	1425
Сталь конструкционная 12Х18Н10Т	1400	Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н13	1440
Жаропрочная высоколегированная 20Х20Н14С2	1400	Жаропрочная высоколегированная 40Х10С2М	1480
Жаропрочная высоколегированная 20Х25Н20С2	1400	Сталь коррозионно-стойкая Х25С3Н (ЭИ261)	1480
Сталь конструкционная 12Х18Н10	1410	Жаропрочная высоколегированная 40Х9С2 (ЭСХ8)	1480
Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9	1410	Коррозионно-стойкие обыкновенные 95Х18…15Х28	1500
Сталь жаропрочная Х20Н35	1410	Коррозионно-стойкая жаропрочная 15Х25Т (ЭИ439)	1500
Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н18 (ЭИ417)	1415	Углеродистые стали	1535

1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Добрый вечер! Здравствуйте, уважаемые дамы и господа! Пятница! В эфире капитал-шоу «Поле чудес»! И как обычно, под аплодисменты зрительного зала я приглашаю в студию тройку игроков. А вот и задание на этот тур:

Вопрос: Какой из металлов имеет самую низкую температуру плавления? (Слово состоит из 5 букв)

Ответ: Ртуть (5 букв)

Если этот ответ не подходит, пожалуйста воспользуйтесь формой поиска.
Постараемся найти среди 1 126 642 формулировок по 141 989 словам.

Каждый металл или сплав обладает уникальными свойствами, в число которых входит температура плавления. При этом объект переходит из одного состояния в другое, в конкретном случае становится из твёрдого жидким. Чтобы его расплавить, необходимо подвести к нему тепло и нагревать до достижения нужной температуры. В момент, когда достигается нужная точка температуры данного сплава, он ещё может остаться в твёрдом состоянии. При продолжении воздействия начинает плавиться.

Наиболее низкая температура плавления у ртути — она плавится даже при -39 °C, самая высокая у вольфрама — 3422 °C. Для сплавов (стали и других) определить точную цифру крайне сложно. Все зависит от соотношения компонентов в них. У сплавов она записывается как числовой промежуток.

Как происходит процесс

Элементы, какими бы они ни были: золото, железо, чугун, сталь или любой другой — плавятся примерно одинаково. Это происходит при внешнем или внутреннем нагревании. Внешнее нагревание осуществляется в термической печи. Для внутреннего применяют резистивный нагрев, пропуская электрический ток или индукционный нагрев в электромагнитном поле высокой частоты. Воздействие при этом примерно одинаковое.

Когда происходит нагревание, усиливается амплитуда тепловых колебаний молекул. Появляются структурные дефекты решётки, сопровождаемые разрывом межатомных связей. Период разрушения решётки и скопления дефектов и называется плавлением.

В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

1. легкоплавкие — до 600 °C: свинец, цинк, олово;
2. среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C: золото, медь, алюминий, чугун, железо и большая часть всех элементов и соединений;
3. тугоплавкие — от 1600 °C: хром, вольфрам, молибден, титан.

В зависимости от того, каков максимальный градус, подбирается и плавильный аппарат. Он должен быть тем прочнее, чем сильнее будет нагревание.

Вторая важная величина — градус кипения. Это параметр, при достижении которого начинается кипение жидкостей. Как правило, она в два раза выше градуса плавления. Эти величины прямо пропорциональны между собой и обычно их приводят при нормальном давлении.

Если давление увеличивается, величина плавления тоже увеличивается. Если давление уменьшается, то и она уменьшается.

Таблица характеристик

Металлы и сплавы — непременная основа для ковки, литейного производства, ювелирной продукции и многих других сфер производства. Чтобы не делал мастер (ювелирные украшения из золота, ограды из чугуна, ножи из стали или браслеты из меди), для правильной работы ему необходимо знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Чтобы узнать этот параметр, нужно обратиться к таблице. В таблице также можно найти и градус кипения.

Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:

1. алюминий — 660 °C;
2. температура плавления меди — 1083 °C;
3. температура плавления золота — 1063 °C;
4. серебро — 960 °C;
5. олово — 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
6. свинец — 327 °C;
7. температура плавления железо — 1539 °C;
8. температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
9. температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
10. ртуть — -38,9 °C.

Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл — ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.

Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия — 2519 °C, у железа — 2900 °C, у меди — 2580 °C, у ртути — 356,73 °C.

У сплавов типа стали, чугуна и прочих металлов расчёт примерно такой же и зависит от соотношения компонентов в сплаве.

Максимальная температура кипения у металлов — у рения — 5596 °C. Наибольшая температура кипения — у наиболее тугоплавящихся материалов.

Бывают таблицы, в которых также указана плотность металлов. Самым лёгким металлом является литий, самым тяжёлым — осмий. У осмия плотность выше, чем у урана и плутония, если рассматривать её при комнатной температуре. К лёгким металлам относятся: магний, алюминий, титан. К тяжёлым относится большинство распространённых металлов: железо, медь, цинк, олово и многие другие. Последняя группа — очень тяжёлые металлы, к ним относятся: вольфрам, золото, свинец и другие.

Ещё один показатель, встречающийся в таблицах — это теплопроводность металлов. Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл — серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.

ГОСТ Р 59129-2020 Цветные металлы. Термины и определения

ГОСТ Р 59129-2020

ОКС 77.120

Дата введения 2021-07-01
с правом досрочного применения

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт цветных металлов «ГИНЦВЕТМЕТ» (АО «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 373 «Цветные металлы и сплавы»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 октября 2020 г. N 943-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации«. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты«, а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты«. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты«. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий данной области знания.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Не рекомендуемые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой «Нрк».

Заключенная в круглые скобки часть термина может быть опущена при использовании термина в документах по стандартизации.

Термины, стандартизованные другими терминологическими стандартами, приведены со ссылкой на них.

Помета, указывающая на область применения многозначного термина, приведена в круглых скобках светлым шрифтом после термина. Помета не является частью термина.

Приведенные определения можно, при необходимости, изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

Термины и определения общетехнических понятий, необходимые для понимания текста стандарта, приведены в приложении А.

В стандарте приведен алфавитный указатель терминов с указанием номера статьи.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы, представленные аббревиатурой, — светлым.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные термины и определения в области добычи, производства и обращения цветных металлов, в том числе из лома и отходов цветных металлов.

Настоящий стандарт не распространяется на термины, относящиеся к анализу цветных металлов и оборудованию для их производства.

Термины, установленные настоящим стандартом, рекомендуются для применения во всех видах документации и специализированной или научно-технической литературы, входящих в сферу работ по стандартизации и/или использующих результаты этих работ.

2 Термины и определения

Цветные металлы

1 цветные металлы: Общепринятое название всех металлов, за исключением железа.

Примечание — Условно подразделяют на следующие группы: тяжелые основные, тяжелые малые, легкие, драгоценные и редкие.

2 цветные тяжелые металлы: Группа цветных металлов с плотностью порядка от 6000 до 14000 кг/м.

Примечания

1 К тяжелым цветным металлам относят: медь, никель, кобальт, свинец, олово, хром, марганец, цинк, кадмий, висмут, сурьму, ртуть, мышьяк.

2 Мышьяк и сурьму относят к полуметаллам (металлоидам).

3 цветные легкие металлы: Группа цветных металлов с малой плотностью (менее 5000 кг/м), высокой химической активностью, имеет широкое распространение в природе.

Примечания

1 К легким цветным металлам относят: калий, натрий, магний, алюминий, кальций, стронций, барий, титан.

2 Титан может быть отнесен к редким тугоплавким металлам, т.к. обладает высокой температурой плавления и коррозионной устойчивостью.

4

драгоценный металл (Нрк. благородный металл): Цветной металл, обладающий высокой химической стойкостью в агрессивных средах, тугоплавкостью, ковкостью, тягучестью. Примечания 1 К драгоценным металлам относятся: золото, серебро, платина и металлы платиновой группы — палладий, иридий, родий, рутений и осмий. Этот перечень может быть изменен только федеральным законом. 2 Драгоценный металл может находиться в самородном и аффинированном видах, в сырье, сплавах, промышленных продуктах металлургического производства, химических соединениях, ювелирных и иных изделиях, отходах производства и потребления. [ГОСТ Р 52793-2007, статья 1]

5 редкие металлы: Группа цветных металлов, характеризующихся отсутствием собственных рудных месторождений и малой распространенностью в земной коре, трудностью их извлечения из сырья, небольшими масштабами производства.

Примечание — Условно подразделяют на следующие подгруппы: тугоплавкие, легкие, рассеянные, радиоактивные, редкоземельные.

6 редкие тугоплавкие металлы: Подгруппа редких металлов, отличающихся высокой температурой плавления, прочностью и коррозионной устойчивостью.

Примечание — К подгруппе редких тугоплавких металлов относят: цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, титан.

7 редкие легкие металлы: Подгруппа редких легких металлов, имеющих малую плотность (менее 2000 кг/м) и отличающихся высокой химической активностью.

Примечание — К подгруппе редких легких металлов относят: литий, рубидий, цезий, бериллий.

8 редкие рассеянные металлы: Подгруппа редких металлов общим признаком которых является рассеянность в земной коре и нахождение их в виде изоморфной примеси в решетках ряда минералов цветных металлов.

Примечания

1 К подгруппе редких рассеянных металлов относят: галлий, индий, таллий, германий, скандий, гафний, селен, теллур, рений, рубидий.

2 В стандартных условиях температуры и давления селен и теллур проявляют свойства неметаллов.

3 Рассеянные редкие металлы извлекают попутно при производстве цветных металлов и в некоторых других производствах, в т.ч. при переработке отходов.

4 Гафний может быть отнесен как к рассеянным, так и к тугоплавким редким металлам, рубидий — как к рассеянным металлам, так и к легким редким металлам, скандий — как к рассеянным редким, так и к редкоземельным металлам.

9 редкие радиоактивные металлы: Подгруппа редких металлов, изотопы которых радиоактивны, т.е. самопроизвольно излучают поток элементарных частиц.

Примечания

1 К естественным радиоактивным металлам относят: полоний, радий, торий, актиний, уран, протактиний.

2 К искусственно получаемым радиоактивным металлам относят: технеций, прометий, астат, франций, в том числе трансурановые элементы.

10 редкоземельные металлы: Подгруппа редких металлов, редко встречающихся в земной коре, образующих нерастворимые окислы и являющихся химически активными.

Примечания

1 К редкоземельным металлам относят: скандий, иттрий, лантан и лантаноиды.

2 В рудном сырье эти металлы сопутствуют друг другу и сложно подвергаются разделению. Для разделения используют метод экстракции органическими растворителями и ионообменные процессы.

Металлургические предприятия

11 горно-металлургический комбинат; ГМК: Производственное предприятие, в состав которого входят рудник, обогатительная фабрика и металлургический завод.

Примечания

1 Рудник — предприятие по добыче руд, горнохимического сырья и строительных материалов открытым или подземным способом.

2 Обогатительная фабрика — промышленное предприятие с подготовительными, основными и вспомогательными аппаратами для обогащения полезных ископаемых, емкостями для хранения исходного сырья и продуктов обогащения, сетями водо- и воздухопроводов.

3 Металлургический завод — промышленное предприятие по производству металлов и сплавов из руд или других материалов и/или последующей их обработкой с целью изготовления полуфабрикатов либо изделий с заданным химическим составом, структурой, свойствами, формой и размерами.

12 металлургический комбинат: Производственное предприятие полного технологического цикла, в составе которого имеются несколько металлургических заводов.

13 металлургический цех: Основное производственное подразделение металлургического завода, выполняющее часть основного технологического процесса по производству металла(ов), сплавов, соединений металлов.

14

средства технологического оснащения: Совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса. [ГОСТ 3.1109-82, статья 92]

Процессы получения цветных металлов

15 металлургия цветных металлов: Область науки и техники, отрасль промышленности, охватывающая производство цветных металлов и их сплавов от добычи и переработки рудного и вторичного сырья до получения готовой продукции (металлов, сплавов, порошков, полуфабрикатов и изделий из них, а также полупроводниковых материалов).

16 производство цветных металлов: Совокупность технологических приемов и способов переработки содержащего цветные металлы минерального сырья, лома и отходов цветных металлов с целью извлечения металлов.

17 технология производства цветных металлов: Совокупность методов переработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, вспомогательного материала или полуфабриката, применяемых в процессе производства цветных металлов, обеспечивающих получение готовой продукции.

Примечание — Термины и определения процессов обработки цветных металлов и сплавов, необходимые для понимания текста настоящего стандарта, используют в соответствии с приложением А.

18 производственный процесс: Совокупность всех действий работников при помощи орудий производства, необходимых на предприятии для изготовления продукции, а также ремонта оборудования и других вспомогательных операций.

19 добыча цветных металлов: Извлечение содержащих цветные металлы руд из коренных и россыпных месторождений, материалов из техногенных месторождений для последующей переработки.

20

технологический процесс: Часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и/или определению состояния предмета труда. [ГОСТ 3.1109-82, статья 1]

21 безотходная технология: Совокупность технологических процессов, позволяющих осуществить утилизацию всех компонентов сырья.

22 комплексное использование минерального сырья: Переработка минерального сырья с извлечением в товарный продукт основных металлов и переводом других ценных компонентов в попутные продукты.

23 минерал: Природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов в глубинах и на поверхности Земли.

Примечание — Известно около 3 тысяч минеральных видов: силикаты (~25% от общего числа), окислы и гидроокислы (~12%), сульфиды и их аналоги (~13%), фосфаты, арсенаты, ванадаты (~18%).

24 обогащение руд цветных металлов: Совокупность процессов первичной обработки минерального сырья, имеющая своей целью отделение всех ценных минералов от пустой породы, а также взаимное разделение ценных минералов.

25 пирометаллургия цветных металлов: Область металлургии, охватывающая процессы производства и очистки металла, его сплавов и соединений, протекающие при повышенных температурах и обеспечивающие спекание этих материалов, их обжиг, плавление, сублимацию, испарение, конденсацию из высокотемпературной газовой среды, ректификацию и дистилляцию.

Примечание — В пирометаллургических процессах используют тепло, получаемое при сжигании топлива и преобразовании электроэнергии, а также тепло экзотермических реакций взаимодействия шихты и реагентов.

26 гидрометаллургия цветных металлов: Область металлургии, охватывающая различные способы извлечения металлов из руд, концентратов, порошка цветного металла и изделий из него, отходов различных производств при помощи растворов химических веществ (чаще всего водных) с последующим выделением металлов или их соединений из полученных растворов выщелачивания

6 элементов, находящихся в жидком состоянии при комнатной температуре

Есть два элемента, которые являются жидкими при температуре, которая технически обозначается как «комнатная температура» или 298 K (25 ° C), и в общей сложности шесть элементов, которые могут быть жидкими при фактических комнатных температурах и давлениях.

Элементы, находящиеся в жидком состоянии при 25 ° C

Комнатная температура — это свободно определяемый термин, который может означать от 20 ° C до 29 ° C. Для науки это обычно 20 ° C или 25 ° C. При такой температуре и обычном давлении только два элемента являются жидкостями:

Бром (символ Br и атомный номер 35) представляет собой красновато-коричневую жидкость с температурой плавления 265.9 К. Ртуть (символ Hg и атомный номер 80) — это токсичный блестящий серебристый металл с температурой плавления 234,32 К.

Элементы, которые становятся жидкими при 25 ° C-40 ° C

Когда температура немного выше, есть еще несколько элементов, которые находятся в жидком виде при нормальном давлении:

Все эти четыре элемента плавятся при температуре немного выше комнатной.

Франций (символ Fr и атомный номер 87), радиоактивный и химически активный металл, плавится около 300 К.Франций — самый электроположительный из всех элементов. Хотя его температура плавления известна, существует так мало этого элемента, что вы вряд ли когда-нибудь увидите изображение этого элемента в жидкой форме.

Цезий (символ Cs и атомный номер 55), мягкий металл, который бурно реагирует с водой, плавится при 301,59 K. Низкая температура плавления и мягкость франция и цезия являются следствием размера их атомов. Фактически, атомы цезия больше, чем у любого другого элемента.

Галлий (символ Ga и атомный номер 31), сероватый металл, плавится при 303,3 К. Галлий может плавиться под воздействием температуры тела, как в руке в перчатке. Этот элемент малотоксичен, поэтому доступен в Интернете и может безопасно использоваться для научных экспериментов. Помимо того, что он тает в руке, его можно заменить на ртуть в эксперименте с «бьющимся сердцем» и из него можно сделать ложки, которые исчезают при перемешивании горячих жидкостей.

Рубидий (символ Rb и атомный номер 37) — мягкий серебристо-белый химически активный металл с температурой плавления 312.46 К. Рубидий самовоспламеняется с образованием оксида рубидия. Как и цезий, рубидий бурно реагирует с водой.

Прочие жидкие элементы

Это состояние вещества элемента можно предсказать на основе его фазовой диаграммы. Температура — легко контролируемый фактор, но манипулирование давлением — еще один способ вызвать фазовый переход. Когда давление регулируется, другие чистые элементы могут быть обнаружены при комнатной температуре. Примером может служить галогенный элемент хлор.

Жидкий металл комнатной температуры: его температура плавления, основной механизм и области применения

1.

Гоф Р. К., Моришита А. М., Данг Дж. Х., Мурфилд М. Р., Широма В. А., Охта А. Т. Быстрая электрокапиллярная деформация жидкого металла с обратимым сохранением формы. Письма Micro & Nano Systems, 2015, 3 (1): 4

Статья Google Scholar

2.

Цзинь Ц., Чжан Дж., Ли X, Ян X, Ли Дж., Лю Дж. Инъекционное трехмерное изготовление медицинской электроники в целевых биологических тканях. Scientific Reports, 2013, 3 (1): 3442

Статья Google Scholar

3.

Лян С., Рао В., Сонг К., Лю Дж. Флуоресцентный жидкий металл как трансформируемый биомиметический хамелеон. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (2): 1589–1596

Статья Google Scholar

4.

Сен П., Ким К. Дж. Микромасштабные жидкометаллические переключатели — обзор. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, 56 (4): 1314–1330

Статья Google Scholar

5.

Прохоренко В.Ю., Рощупкин В.В., Покрасин М.А., Прохоренко С.В., Котов В.В. Жидкий галлий: возможности использования в качестве теплоносителя. High Temperature, 2000, 38 (6): 954–968

Статья Google Scholar

6.

Ge H, Li H, Мэй С., Лю Дж. Жидкий металл с низкой температурой плавления как новый класс материалов с фазовым переходом: новые рубежи в области энергетики. Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики, 2013 г., 21: 331–346

Статья Google Scholar

7.

Liu J, Zhou Y X, Lv Y G, Li T. Миниатюрное устройство охлаждения чипов на основе жидкого металла, приводимое в действие электромагнитным насосом. В: Международный конгресс и выставка машиностроения ASME 2005, 2005, (42177): 501–510

8.

Ge H, Лю Дж. Эффект изменения фазы металла с низкой температурой плавления для автоматического охлаждения флэш-памяти USB. Frontiers in Energy, 2012, 6 (3): 207–209

Статья Google Scholar

9.

Ge H, Лю Дж.Охлаждение смартфонов с помощью галлиевого материала с фазовым переходом. Journal of Heat Transfer, 2013, 135 (5): 054503

Статья Google Scholar

10.

Ян Дж, Лу И, Чен Дж, Ян М., Гу З. Достижения жидких металлов для биомедицинских приложений. Обзоры химического общества, 2018, 47 (8): 2518–2533

Статья Google Scholar

11.

Yi L, Ding Y, Yuan B, Wang L, Tian L, Chen C, Liu F, Lu J, Song S, Liu J.Дыхание для сбора энергии как механизм создания жидкометаллического бьющегося сердца. RSC Advances, 2016, 6 (97): 94692–94698

Статья Google Scholar

12.

Yi L, Jin C, Wang L, Liu J. Сплав жидкость-твердая фаза с фазовым переходом как обратимый и быстро формующийся костный цемент. Биоматериалы, 2014, 35 (37): 9789–9801

Статья Google Scholar

13.

Сунь X, Сун М., Лю М., Юань Б., Гао В., Рао В., Лю Дж.Регулируемые по форме наностержни галлия опосредовали усиленную абляцию опухоли с помощью фототермической терапии в ближнем инфракрасном диапазоне. Nanoscale, 2019, 11 (6): 2655–2667

Статья Google Scholar

14.

Хошманеш К., Тан С. И, Чжу Дж., Шефер С., Митчелл А., Калантар-заде К., Дики М. Д. Микрофлюидика с использованием жидких металлов. Lab on a Chip, 2017, 17 (6): 974–993

Статья. Google Scholar

15.

Maddaluno G, Marzullo D, Mazzitelli G, Roccella S, Di Gironimo G, Zanino R. Устройство DTT: диверторные решения для альтернативных конфигураций, включая жидкие металлы. Fusion Engineering and Design, 2017, 122: 341–348

Статья Google Scholar

16.

Гао М., Гуй Л. Разработка микрофлюидной системы с быстрым термическим откликом с использованием жидкого металла. Журнал микромеханики и микротехники, 2016, 26 (7): 075005

Статья Google Scholar

17.

Han B, Yang Y, Shi XB, Zhang G, Gong L, Xu D, Zeng H, Wang C, Gu M, Deng Y. Самопроизвольный ремонт нанокомпозита жидкий металл / Si в качестве интеллектуального анода без проводящих добавок для литиевого сплава. ионный аккумулятор. Nano Energy, 2018, 50: 359–366

Статья. Google Scholar

18.

Liu G, Kim JY, Wang M, Woo JY, Wang L, Zou D, Lee J K. Мягкая, высокоэластичная и регулируемая разрядным током эвтектическая галлийиндиевая жидкометаллическая воздушно-воздушная батарея, работающая при комнатной температуре. .Advanced Energy Materials, 2018, 8 (16): 1703652

Статья Google Scholar

19.

Wu J, Tang S Y, Fang T, Li W, Li X, Zhang S. Колесный робот, приводимый в движение каплей жидкого металла. Advanced Materials, 2018, 30 (51): 1805039

Статья Google Scholar

20.

Яо Й., Лю Дж. Малогабаритный жидкометаллический колесный транспорт для доставки грузов. RSC Advances, 2016, 6 (61): 56482–56488

Статья Google Scholar

21.

Ван Д. Л., Гао Ц. И, Ван В., Сунь М., Го Б., Се Х, Хе К. Плавающая жидкометаллическая наномашина с изменяемой формой плавкого стержня. АСУ Нано, 2018, 12 (10): 10212–10220

Статья. Google Scholar

22.

Chen S, Yang X, Cui Y, Liu J. Саморазвивающееся и змеевидное движение жидкого металла, вызванное ионами меди. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (27): 22889–22895

Статья Google Scholar

23.

Цзэн М. Кью, Фу Л. Контролируемое производство графена и родственных ему двумерных материалов на жидких металлах с помощью химического осаждения из паровой фазы. Счета химических исследований, 2018, 51 (11): 2839–2847

Статья Google Scholar

24.

Лян С. Т., Ван Х. З., Лю Дж. Прогресс, механизмы и применения жидкометаллических каталитических систем. Химия, 2018, 24 (67): 17616–17626

Статья. Google Scholar

25.

Zavabeti A, Zhang BY, de Castro IA, Ou JZ, Carey BJ, Mohiuddin M, Datta R, Xu C., Mouritz AP, McConville CF, O’Mullane AP, Daeneke T., Kalantar-Zadeh K. Зеленый синтез низко- размерный гидроксид и оксид оксида алюминия с использованием жидкометаллических реакционных сред: мембраны со сверхвысоким потоком. Advanced Functional Materials, 2018, 28 (44): 1804057 (9)

Статья Google Scholar

26.

Ван Ц., Ю. Ю., Лю Дж. Приготовления, характеристики и применение функциональных жидкометаллических материалов.Advanced Engineering Materials, 2017, 20 (5): 1700781

Статья Google Scholar

27.

Guo R, Tang J, Dong S, Lin J, Wang H, Liu J, Rao W. Одношаговая печать с переносом жидкого металла: для изготовления гибкой электроники на широком спектре подложек. Advanced Materials Technologies, 2018, 3 (12): 1800265 (13)

Статья Google Scholar

28.

Ван Мирбек И. М., Мак Мюррей Б. К., Ким Дж. В., Робинсон С. С., Зоу П. Икс, Зильберштейн М. Н., Шеперд Р. Ф.Двунепрерывные пены из металла и эластомера с морфингом для обратимой жесткости, памяти формы и самовосстановления мягких машин. Advanced Materials, 2016, 28 (14): 2801–2806

Статья Google Scholar

29.

Вада Т., Геслин П.А., Като Х. Получение иерархических пористых металлов двухстадийным расплавом жидкого металла. Scripta Materialia, 2018, 142: 101–105

Статья Google Scholar

30.

Wang H, Yuan B, Liang S, Guo R, Rao W, Wang X, Chang H, Ding Y, Liu J, Wang L. Plus-M: повсеместно распространенный мягкий материал на основе пористого жидкого металла. Материалы Horizons, 2018, 5 (2): 222–229

Статья. Google Scholar

31.

Ма К. К., Лю Дж. Нано-жидкометаллическая жидкость в качестве конечного хладагента. Письма по физике. [Часть A], 2007, 361 (3): 252–256

Статья Google Scholar

32.

Zhao X, Tang J, Yu Y, Liu J. Трансформируемое мягкое квантовое устройство на основе жидких металлов с зажатыми жидкостными контактами. arXiv e-prints [Online], 2017: 1710.09098

33.

Тан Дж, Чжао Х, Ли Дж, Чжоу Й, Лю Дж. Фагоцитоз жидких металлов: интерметаллическое смачивание, вызванное интернализацией частиц. Развитие науки, 2017, 4 (5): 1700024

Google Scholar

34.

Tien C, Wur C, Lin K, Charnaya E V, Kumzerov Y A.Замораживание и плавление галлия в пористом стекле. Твердотельные коммуникации, 1997, 104 (12): 753–757

Статья Google Scholar

35.

Даенеке Т., Хошманеш К., Махмуд Н., де Кастро И. А., Эсрафилзаде Д., Барроу С. Дж., Дики М. Д., Калантар-заде К. Жидкие металлы: основы и приложения в химии. Обзоры химического общества, 2018, 47 (11): 4073–4111

Статья Google Scholar

36.

Markvicka E J, Bartlett M. D, Huang X, Majidi C. Автономно электрически самовосстанавливающийся жидкий металл-эластомерный композит для надежной робототехники и электроники с мягкой материей. Nature Materials, 2018, 17 (7): 618–624

Статья. Google Scholar

37.

Li X K, Li M J, Zong L, Wu X, You J, Du P, Li C. Капли жидкого металла, обернутые полисахаридным микрогелем в качестве биосовместимых водных чернил для гибких проводящих устройств. Расширенные функциональные материалы, 2018, 28 (39): 1804197 (8)

Google Scholar

38.

Лин И, Джензер Дж, Ли В., Цяо Р., Дики М. Д., Тан С. Я. Быстрое производство стабильных наночастиц жидкого металла, привитых поли (1-октадецен-альт-малеиновым ангидридом), с помощью ультразвуковой обработки в водных растворах. Nanoscale, 2018, 10 (42): 19871–19878

Статья Google Scholar

39.

Park S, Thangavel G, Parida K, Li S, Lee P S. Растяжимое и самовосстанавливающееся устройство для хранения энергии на основе механически и электрически восстанавливающих жидкометаллических частиц и карбоксилированных полиуретановых композитов.Advanced Materials, 2019, 31 (1): 1805536

Статья Google Scholar

40.

Чудо Д. Б., Сеньков О. Н. Критический обзор высокоэнтропийных сплавов и связанных с ними концепций. Acta Materialia, 2017, 122: 448–511

Статья Google Scholar

41.

Lei Z, Liu X, Wu Y, Wang H, Jiang S, Wang S, Hui X, Wu Y, Gault B, Kontis P, Raabe D, Gu L, Zhang Q, Chen H, Wang H , Лю Дж., Ань К., Цзэн К., Ние Т.Г., Лу З.Повышенная прочность и пластичность высокоэнтропийного сплава за счет упорядоченных кислородных комплексов. Nature, 2018, 563 (7732): 546–550

Статья. Google Scholar

42.

Tang S Y, Qiao R, Yan S, Yuan D, Zhao Q, Yun G, Davis T. P, Li W. Микрожидкостное массовое производство стабилизированных и скрытых жидких металлических наночастиц. Small, 2018, 14 (21): 1800118

Статья Google Scholar

43.

Чу К., Сонг Б.Г., Ян Х.И., Ким Д.М., Ли С.С., Парк М., Чанг С.М. Интеллектуальные пассивирующие материалы с микрокапсулами из жидкого металла в качестве самовосстанавливающихся проводников для устойчивых и гибких перовскитных солнечных элементов. Advanced Functional Materials, 2018, 28 (22): 1800110

Статья Google Scholar

44.

Тан Л., Цзэн М., Чжан Т., Фу Л. Дизайн каталитических подложек для однородных графеновых пленок: от твердого металла до жидкого металла. Наноразмер, 2015, 7 (20): 9105–9121

Статья Google Scholar

45.

Wang J, Zeng M, Tan L, Dai B, Deng Y, Rümmeli M, Xu H, Li Z, Wang S, Peng L, Eckert J, Fu L. Высокоподвижный графен на жидких p-блочных элементах с помощью ультра- рост ССЗ с низкими потерями. Scientific Reports, 2013, 3 (1): 2670

Статья Google Scholar

46.

Sun N, He X, Dong K, Zhang X, Lu X, He H, Zhang S. Прогнозирование точек плавления для двух типов ионных жидкостей при комнатной температуре. Равновесия жидкой фазы, 2006, 246 (1-2): 137–142

Статья Google Scholar

47.

Ма К., Лю Дж. Охлаждение жидких металлов в управлении температурой компьютерных микросхем. Границы энергетики и энергетики Китая, 2007, 1 (4): 384–402

Статья Google Scholar

48.

Ван Л., Лю Дж. Геном жидких металлов: начало нового направления исследований в направлении открытия передовых энергетических материалов. Frontiers in Energy, 2013, 7 (3): 317–332

Статья Google Scholar

49.

Чжоу К., Тан З., Лу И, Ван Т., Ван Х., Ли Т. Состав, микроструктура, фазовый состав и основные физико-химические свойства многокомпонентных эвтектических сплавов с низкой температурой плавления. Журнал материаловедения и технологий, 2017, 33 (2): 131–154

Статья Google Scholar

50.

Линдеманн Ф. А. Расчет частот колебаний молекул. Physikalische Zeitschrift, 1910, 11: 609–612

Google Scholar

51.

Zhang S, Zhang W. Обобщенный закон плавления Линдеманна. Китайский журнал вычислительной физики, 1985, 2 (1): 91–98

Google Scholar

52.

Бедоя-Мартинес О. Н., Качмарски М., Эрнандес Э. Р. Температура плавления металлов с ГЦК-решеткой с использованием эмпирических потенциалов. Journal of Physics Condensed Matter, 2006, 18 (34): 8049–8062

Статья Google Scholar

53.

Cahn R W.Тает изнутри. Nature, 2001, 413 (6856): 582–583

Статья. Google Scholar

54.

Гупта Н. П. О законе Линдемана плавления твердых тел. Твердотельные коммуникации, 1973, 13 (1): 69–71

Статья Google Scholar

55.

Гольдман В. В. Факторы Дебая-Валлера в твердых телах инертных газов. Physical Review, 1968, 174 (3): 1041–1045

Статья Google Scholar

56.

Гвинея Ф., Роуз Дж. Х., Смит Дж. Р., Ферранте Дж. Масштабные соотношения в уравнении состояния, теплового расширения и плавления металлов. Applied Physics Letters, 1984, 44 (1): 53–55

Статья Google Scholar

57.

Борн М. Термодинамика кристаллов и плавление. Journal of Chemical Physics, 1939, 7 (8): 591–603

Статья Google Scholar

58.

Шибута Ю., Сузуки Т.Температура плавления и затвердевания наночастиц ГЦК-металлов в зависимости от размера частиц: исследование молекулярной динамики. Химическая физика, 2010, 498 (4–6): 323–327

Статья Google Scholar

59.

Ян Л., Ган Х, Сюй С, Ланг Л, Цзянь З, Сяо С., Дэн Х, Ли Х, Тиан З, Ху У. Молекулярно-динамическое моделирование легирования при спекании металлических наночастиц Li и Pb. Вычислительное материаловедение, 2019, 156: 47–55

Статья. Google Scholar

60.

Бирхеналл К. Э., Рихман А. Ф. Накопление тепла в эвтектических сплавах. Металлургические операции. A, Металлургия и материаловедение, 1980, 11 (8): 1415–1420

Google Scholar

61.

Фаркас Д., Бирченалл С. Э. Новые эвтектические сплавы и их теплоты превращения. Металлургические операции A, Physical Metallurgy and Materials Science, 1985, 16 (3): 323–328

Статья Google Scholar

62.

Фу Х, Шен В., Яо Т., Хоу В. Физическая химия. 5-е изд. Пекин: Пресса о высшем образовании, 2015 (на китайском языке)

Google Scholar

63.

Пан А, Ван Дж., Чжан Х. Прогнозирование температуры плавления и скрытой теплоты для легкоплавких металлических ПКМ. Редкометалльные материалы и инженерия, 2016, 45 (4): 874–880

Статья Google Scholar

64.

Лаар Дж. В., Шмельзодер Д.Erstarrungskurven bei binären Systemen, wenn die feste Phase ein Gemisch (amorphe feste Lösung oder Mischkristalle) der beiden Komponenten ist. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 1908, 63U (1): 216

Статья Google Scholar

65.

Ван Л. Теоретические и экспериментальные исследования жидких металлических функциональных материалов для аддитивного производства. Диссертация на соискание ученой степени доктора. Пекин: Университет Китайской академии наук, 2015 (на китайском языке)

Google Scholar

66.

Цяо З, Сюй З, Лю Х. Металлургия и расчет материалов Физическая химия. Пекин: Metallurgical Industry Press, 1999 (на китайском языке)

Google Scholar

67.

Сюй З. Термодинамика материалов. Пекин: Издательство высшего образования, 2009 г. (на китайском языке)

Google Scholar

68.

Li Y W, Chang K K, Wang P S, Hu B, Zhang L J, Liu S. H, Du Y. Расчет фазовой диаграммы и ее применение.Материаловедение в порошковой металлургии, 2012, 17 (1): 1–9

Google Scholar

69.

Истерлинг К. Э., Портер Д. А. С. Мохамед Ю. Фазовые превращения в металлах и сплавах. 3-е изд. CRC Press, 2009

70.

Wen Y, Zhu R, Zhou F, et al. Обзор моделирования молекулярной динамики. Успехи механики, 2003, 33 (1): 65–73

Google Scholar

71.

Дау М.С., Баскес М.И. Метод встроенного атома: получение и применение к примесям, поверхностям и другим дефектам в металлах. Physical Review B, 1984, 29 (12): 6443–6453

Статья Google Scholar

72.

Этесами С.А., Асади Э. Молекулярная динамика для моделирования металлов, близких к температурам плавления, с использованием модифицированного метода встроенного атома. Журнал физики и химии твердого тела, 2018, 112: 61–72

Статья Google Scholar

73.

Асади Э., Асле Заим М., Нуранян С., Баскес М. I. Двухфазное сосуществование твердого и жидкого никеля, меди и алюминия с помощью моделирования молекулярной динамики с использованием модифицированного метода встроенного атома. Acta Materialia, 2015, 86: 169–181

Статья Google Scholar

74.

Вильгельм Р. М. Точка замерзания ртути. Научные статьи Бюро стандартов, 1916, 13

75.

Гринвуд Н. Н., Эрншоу А. Химия элементов.2-е изд. Оксфорд: Pergamon Press, 1984

Google Scholar

76.

Норрби Л. Дж. Почему ртуть жидкая? Или почему релятивистские эффекты не попадают в учебники химии? Journal of Chemical Education, 1991, 68 (2): 110–113

Статья Google Scholar

77.

Кальво Ф., Пал Э., Вормит М., Швердтфегер П. Доказательства низкотемпературного плавления ртути на основании теории относительности.Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52 (29): 7583–7585

Статья Google Scholar

78.

Аббашиан Дж., Равиц С. Ф. Кинетика плавления монокристаллов галлия. Journal of Crystal Growth, 1975, 28 (1): 16–20

Статья Google Scholar

79.

Бартис Ф. Дж. Мягкие режимы плавки. Письма по физике. [Часть A], 2004, 333 (5–6): 433–437

MATH Статья Google Scholar

80.

Ях Дж, Себба Ф. Плавление галлия. Труды Общества Фарадея, 1954, 50: 226–231

Статья Google Scholar

81.

Боэдткер О. А., Форс Р С L, Кендалл В. Б., Равиц С. Ф. Плавление галлия. Труды Общества Фарадея, 1965, 61: 665–667

Статья Google Scholar

82.

Бриджмен П. В. Полиморфизм, главным образом элементов, до 50000 кг / см ² .Physical Review, 1935, 48 (11): 893–906

Статья Google Scholar

83.

Гонг X. Электронные структуры на твердом галлии. Acta Physica Sinica, 1993, 42 (4): 617–625 (на китайском языке)

Google Scholar

84.

Гонг X. Начальные исследования молекулярной динамики кластеров галлия. Acta Physica Sinica, 1993, 42 (2): 244–251 (на китайском языке)

Google Scholar

85.

Бернаскони М., Кьяротти Г. Л., Тосатти Э. Расчеты из первых принципов структурных и электронных свойств твердотельных фаз галлия. Физический обзор. B, 1995, 52 (14): 9988–9998

Статья Google Scholar

86.

Барман С. Р., Сарма Д. Д. Электронные структуры галлия и индия через переход твердое тело-жидкость. Физический обзор. B, 1995, 51 (7): 4007–4013

Статья Google Scholar

87.

Hakvoort G, van Reijen L L, Aartsen A. J. Измерение теплопроводности твердых веществ методом DSC. Thermochimica Acta, 1985, 93: 317–320

Статья Google Scholar

88.

Шейкер Р. Э., Брантли В. А., Ву К., Калбертсон Б. М. Использование ДСК для изучения реакции сложного схватывания и микроструктурной стабильности стоматологического сплава на основе галлия. Thermochimica Acta, 2001, 367–368: 393–400

Статья Google Scholar

89.

He H, Fei G T, Cui P, Zheng K, Liang L M, Li Y, De Zhang L. Связь между размером и фазовой структурой галлия: эксперименты с дифференциальным сканирующим калориметром. Физический обзор. B, 2005, 72 (7): 073310–073313

Статья Google Scholar

90.

Кумар В. Б., Порат З. Э., Геданкен А. Измерения тепловых свойств частиц галлия микронных и субмикронных размеров методом ДСК, полученных обработкой ультразвуком расплавленного галлия. Журнал термического анализа и калориметрии, 2015, 119 (3): 1587–1592

Статья Google Scholar

91.

Чен С., Ван Л., Лю Дж. Теория смягчения материи, настраивающая границу атома для создания мягких материалов. arXiv e-prints [Online], 2018: 1804.01340

92.

Бен-Давид О., Леви А., Михайлович Б., Азулай А. Влияние вращающихся постоянных магнитов на плавление галлия в ортогональном контейнере. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 81: 373–382

Статья Google Scholar

93.

Бен-Давид О., Леви А., Михайлович Б., Азулай А.Трехмерное численное и экспериментальное исследование плавления галлия в прямоугольном контейнере. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2013, 67: 260–271

Статья Google Scholar

94.

Ян Х Х, Тан С. С., Лю Дж. Численное исследование процесса фазового перехода в металле с низкой температурой плавления. Международный журнал тепломассообмена, 2016, 100: 899–907

Статья Google Scholar

95.

Ян Х Х, Лю Дж. Новый метод определения температуры плавления, скрытой теплоты плавления, удельной теплоемкости и теплопроводности материалов с фазовым переходом. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 127: 457–468

Статья Google Scholar

96.

Ван Р Х, Йе И Ф, Мин Г Х, Дэн Х Й, Цинь Дж Й. Исследование жидкой структуры и вязкости эвтектического галлий-индиевого сплава. Чин Шу Сюэ Пао, 2001, 37 (8): 801–804 (на китайском языке)

Google Scholar

97.

Сяо Х, Дэн З., Лю Дж. В дифференциальном сканирующем калориметрическом исследовании характеристик фазового превращения сплавов на основе галлия. В: Конференция Китайского общества инженерной теплофизики, Дунгуань, 2013 г., 123687 (на китайском языке)

98.

Yu Q, Zhang Q, Zong J, Liu S, Wang X, Wang X, Zheng H, Cao Q, Zhang D , Цзян Дж. Определение структурных изменений поверхности в недавно разработанном сплаве на основе Ga с температурой плавления ниже 10 ° C. Прикладная наука о поверхности, 2019, 492: 143–149

Статья Google Scholar

99.

Александров В.Д., Фролова С.А. Влияние перегрева расплава галлия на его переохлаждение при затвердевании. Российская металлургия, 2014, 2014 (1): 14–19

Статья. Google Scholar

100.

Тернбулл Д. Образование зародышей кристаллов в жидких металлах. Journal of Applied Physics, 1950, 21 (10): 1022–1028

Статья Google Scholar

101.

Сяо X. Дифференциальное сканирующее калориметрическое исследование характеристик фазового превращения галлия и сплавов на его основе. Диссертация на соискание ученой степени доктора. Пекин: Университет Китайской академии наук, 2013 г. (на китайском языке)

Google Scholar

102.

Beaupere N, Soupremanien U, Zalewski L. Методы запуска нуклеации в переохлажденных материалах с фазовым переходом (PCM), обзор. Thermochimica Acta, 2018, 670: 184–201

Статья Google Scholar

103.

Санднес Б. Физика и химия грелки. Американский журнал физики, 2008, 76 (6): 546–550

Статья Google Scholar

104.

Гараи Дж., Чен Дж. Влияние давления на температуру плавления. arXiv e-prints [Online], 2009: 0906.3331

105.

Jayaraman A, Klement W. Jr, Newton RC, Kennedy G C. Кривые плавления и полиморфные переходы элементов III группы — алюминия, галлия, индия и таллия — при высоких давлениях.Журнал физики и химии твердого тела, 1963, 24 (1): 7–18

Статья Google Scholar

106.

Bosio L. Кристаллические структуры Ga (II) и Ga (III). Journal of Chemical Physics, 1978, 68 (3): 1221–1223

Статья Google Scholar

107.

Бернаскони М., Кьяротти Г. Л., Тосатти Э. Ab. Инициативные расчеты структурных и электронных свойств твердотельных фаз галлия.Физический обзор. B, 1995, 52 (14): 9988–9998

Статья Google Scholar

108.

Кристаллическая структура галлия (Ga). Лист данных из «Pauling File Multinaries Edition-2012» в материалах Springer. 2019-6, доступно на сайте materials.springer

109.

Чжан М., Яо С., Рао В., Лю Дж. Трансформируемые мягкие жидкие металлические микро / наноматериалы. Отчеты по материаловедению и инженерии, 2019, 138: 1–35

Статья Google Scholar

110.

Qi W H. Влияние размера на температуру плавления нанотвердых тел. Physica B, Condensed Matter, 2005, 368 (1–4): 46–50

Статья Google Scholar

111.

Нанда К. К., Саху С. Н., Бехера С. Н. Модель жидкой капли для зависимого от размера плавления низкоразмерных систем. Physical Review A., 2002, 66 (1): 013208–013215

Статья Google Scholar

112.

Луо В, Су К., Ли К, Ли К.Связь размерно-зависимого плавления наноструктурированных материалов с термодинамическими свойствами объемных материалов. Твердотельные коммуникации, 2011, 151 (3): 229–233

Статья Google Scholar

113.

Тернбулл Д. Переохлаждение жидких металлов. Журнал прикладной физики, 1949, 20 (8): 817

Статья Google Scholar

114.

Сонг В. Металлология. Пересмотренное изд.Пекин: Metallurgical Industry Press, 1980 (на китайском языке)

Google Scholar

115.

Ян Х Х, Лю Дж. Достижения в области науки о жидких металлах и технологиях охлаждения кристаллов и управления температурой. Достижения в области теплообмена, 2018, 50: 187–300

Статья. Google Scholar

116.

Чжан X Д., Гао Дж. Y, Чжан П. Дж., Лю Дж. Сравнение теплопередачи с улучшенным фазовым переходом при плавлении металлов с низкой температурой плавления с использованием различных методов нагрева.Journal of Enhanced Heat Transfer, 2019, 26 (2): 179–194

Статья Google Scholar

117.

Zhang X D, Yang X H, Zhou Y X, Rao W, Gao J Y, Ding Y J, Shu Q Q, Liu J. Экспериментальное исследование миниканального охлаждения на основе галинстана для высокого теплового потока и управления тепловым режимом с большой тепловой мощностью. Преобразование энергии и управление, 2019, 185: 248–258

Статья Google Scholar

118.

Fan L W, Wu Y Y, Xiao Y Q, Zeng Y, Zhang Y L, Yu Z T. Переходные характеристики радиатора на основе аккумулирования тепловой энергии с использованием жидкого металла в качестве материала с фазовым переходом. Прикладная теплотехника, 2016, 109: 746–750

Статья Google Scholar

119.

Янг Х Х, Тан С. С, Дин И Дж, Ван Л, Лю Дж, Чжоу Й Х. Экспериментальное и численное исследование радиатора PCM на основе металла с низкой температурой плавления с внутренними ребрами. Международные коммуникации в области тепло- и массообмена, 2017, 87: 118–124

Статья Google Scholar

120.

Ян Х Х, Лю Дж. Усовершенствованное охлаждение жидкого металла: исторические разработки и границы исследований. Обзор науки и технологий, 2018 г., 36 (15): 54–66

Google Scholar

121.

Чжан X Д., Сунь Y, Чен С., Лю Дж. Нетрадиционная гидродинамика гибридной жидкости из жидких металлов и водного раствора в прикладных полях. Frontiers in Energy, 2018, 12 (2): 276–296

Статья Google Scholar

122.

Miner A, Ghoshal U. Охлаждение микроустройств с высокой удельной мощностью с использованием жидкометаллических теплоносителей. Applied Physics Letters, 2004, 85 (3): 506–508

Статья Google Scholar

123.

Тан Дж., Ван Дж., Лю Дж., Чжоу Ю. Термопневматический сборщик энергии жидких металлов с использованием летучей жидкости. Applied Physics Letters, 2016, 108 (2): 023903–023906

Статья Google Scholar

124.

Zhang Z, Cui L, Shi X, Tian X, Wang D, Gu C, Chen E, Cheng X, Xu Y, Hu Y, Zhang J, Zhou L, Fong HH, Ma P, Jiang G, Sun X, Zhang B, Peng H. Текстильный дисплей для электронных коммуникаций и связи с мозгом. Advanced Materials, 2018, 30 (18): 1800323

Статья Google Scholar

125.

Ван Дж., Тенджимбаяши М., Токура Й, Парк Дж. И, Кавасе К., Ли Дж., Ширатори С. Бионические поверхностные структуры из рыбьей чешуи, изготовленные через интерфейс воздух / вода для гибких и сверхчувствительных датчиков давления.ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (36): 30689–30697

Статья Google Scholar

126.

Xia S, Song S, Gao G. Надежные и гибкие датчики деформации на основе двойных физически сшитых гидрогелей с двойной сеткой для мониторинга движения человека. Chemical Engineering Journal, 2018, 354: 817–824

Статья. Google Scholar

127.

Gao Y, Ota H, Schaler EW, Chen K, Zhao A, Gao W., Fahad HM, Ленг Y, Zheng A, Xiong F, Zhang C, Tai LC, Zhao P, Fearing RS, Javey A .Переносной микрожидкостный мембранный датчик давления для контроля состояния здоровья и тактильного прикосновения. Advanced Materials, 2017, 29 (39): 1701985

Статья Google Scholar

128.

Jeong YR, Kim J, Xie Z, Xue Y, Won SM, Lee G, Jin SW, Hong SY, Feng X, Huang Y, Rogers JA, Ha J S. система на основе жидкого GaInSn для беспроводного мониторинга движения человека с возможностью многоточечного зондирования. NPG Asia Materials, 2017, 9 (10): e443

Статья Google Scholar

129.

Jian M Q, Xia K L, Wang Q, Yin Z, Wang H M, Wang C Y, Xie H H, Zhang M C, Zhang Y Y. Гибкие и высокочувствительные датчики давления, основанные на бионических иерархических структурах. Advanced Functional Materials, 2017, 27 (9): 1606066

Статья Google Scholar

130.

Kim S, Oh J, Jeong D, Park W., Bae J. Последовательная и воспроизводимая прямая рукопись эвтектического галлия-индия для высококачественных мягких сенсоров. Soft Robotics, 2018, 5 (5): 601–612

Статья Google Scholar

131.

Kweon O Y, Lee S J, Oh J H. Носимые высокопроизводительные датчики давления на основе трехмерных электропряденых проводящих нановолокон. NPG Asia Materials, 2018, 10 (6): 540–551

Статья. Google Scholar

132.

Jeong Y R, Lee G, Park H, Ha J S. Эластичная электроника, прикрепляемая к коже, со встроенными накопителями энергии для мониторинга биосигналов. Счета химических исследований, 2019, 52 (1): 91–99

Статья Google Scholar

133.

Ван Ц., Ван Ц., Хуанг З., Сюй С. Материалы и структуры от мягкой электроники к мягкой электронике. Advanced Materials, 2018, 30 (50): 1801368

Статья Google Scholar

134.

Дики М. Д. Эластичная и мягкая электроника с использованием жидких металлов. Дополнительные материалы, 2017, 29 (27): 1606425–1606443

Статья Google Scholar

135.

Кан С., Чо С., Шанкер Р., Ли Х, Пак Дж., Ум Д. С., Ли Й, Ко Х.Прозрачные и проводящие наномембраны с ортогональными массивами серебряных нанопроволок для подключаемых к коже громкоговорителей и микрофонов. Science Advances, 2018, 4 (8): eaas8772

Статья Google Scholar

136.

Лю Дж, Ван Л. 3D-печать жидким металлом: принципы и применение. Шанхай: Shanghai Science & Technology Press, 2018 (на китайском языке)

Google Scholar

137.

Zheng Y, He Z, Gao Y, Liu J. Прямая настольная гибкая электроника с печатных схем на бумаге. Scientific Reports, 2013, 3 (1): 1786

Статья Google Scholar

138.

Zhang Q, Gao Y, Liu J. Распыление капель жидкого металла на желаемые поверхности подложки как общий способ для повсеместной печатной электроники. Прикладная физика. A, Материаловедение и обработка, 2014, 116 (3): 1091–1097

Статья Google Scholar

139.

Zheng Y, He Z Z, Yang J, Liu J. Печать персональной электроники с помощью механизма подачи и адгезии композитных жидких металлических чернил в режиме постукивания. Scientific Reports, 2014, 4: 4588

Статья Google Scholar

140.

Ван X, Лю Дж. Последние достижения в области гибкой печатной электроники из жидких металлов: свойства, технологии и приложения. Микромашины, 2016, 7 (12): 206

Статья Google Scholar

141.

Wang Q, Yu Y, Yang J, Liu J. Быстрое изготовление гибких функциональных схем на основе двойной печати жидким металлом. Дополнительные материалы, 2015, 27 (44): 7109–7116

Статья. Google Scholar

142.

Бочкал Г. Концентрация заряда электронов и температура плавления ОЦК-металлов. Материалы Письма, 2014, 134: 162–164

Статья. Google Scholar

143.

Гунавардана К. Г., Уилсон С. Р., Менделев М. И., Сонг Х.Теоретический расчет кривой плавления бинарных сплавов Cu-Zr. Physical Review, 2014, 90 (5–1): 052403

. Google Scholar

144.

Бочкал Г. Точка плавления металлов в зависимости от плотности заряда электронов. Архив металлургии и материалов, 2015, 60 (3): 2457–2460

Статья. Google Scholar

Факты о галлии | Живая наука

Галлий — мягкий серебристый металл, используемый в основном в электронных схемах, полупроводниках и светодиодах (светодиодах).Он также используется в высокотемпературных термометрах, барометрах, фармацевтических препаратах и ​​испытаниях ядерной медицины. Элемент не имеет известной биологической ценности.

Природный элемент

В природе галлий никогда не встречается как свободный элемент и не может быть обнаружен в значительных количествах ни в каких минералах. Скорее, он присутствует в следовых количествах в различных соединениях, включая цинковые руды и бокситы. По данным PeriodicTable.com, по весу галлий составляет около 0,0019 процента земной коры. Однако, по данным Chemicool, его легко получить путем плавления, и большая часть коммерческого галлия извлекается как побочный продукт при производстве алюминия и цинка.Крупнейшие производители галлия — Австралия, Россия, Франция и Германия.

Только факты

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 31
• Символ атома (в периодической таблице элементов): Ga
• Атомный вес (средняя масса атома): 69,723
• Плотность: 5,91 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 29,76 градусов Цельсия (85,57 градусов Фаренгейта)
• Точка кипения: 3,999 F (2204 C)
• Количество изотопов (одинаковых атомов) элемент с другим числом нейтронов): 24, период полураспада которых известен
• Наиболее распространенные изотопы: Два стабильных Ga-69 (естественное содержание 60.1 процент) и Ga-71 (естественное содержание 39,9 процента).

Электронная конфигурация и элементные свойства галлия. (Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андрей Маринкас Shutterstock)

В периодической таблице элементов галлий относится к семейству боров (группа 13), которое включает полуметаллический бор (B) и металлы алюминия ( Al), галлий, индий (In) и таллий (Tl), согласно Chemistry LibreTexts. Все пять этих элементов имеют три электрона на внешнем энергетическом уровне.

Галлий — металл постпереходного типа. Это металлические элементы, расположенные между переходными металлами и металлоидами (неметаллами) в периодической таблице. Постпереходные металлы обладают некоторыми чертами переходных металлов, но, как правило, они мягче и хуже проводят. Постпереходные металлы включают некоторые элементы семейства бора — алюминий, индий и таллий, но также олово (Sn), свинец (Pb) и висмут (Bi).

Галлий обладает уникальными качествами. Например, хотя при комнатной температуре (около 77 F / 22 C) он твердый, он все же настолько мягкий, что его можно разрезать ножом.Кроме того, он имеет низкую температуру плавления 85,57 F (29,76 C) — менее чем на 10 градусов выше комнатной температуры — поэтому, если вы возьмете кусок галлия, он буквально расплавится от тепла вашей руки. Затем, если вы поставите его обратно, он снова затвердеет.

Даже при такой низкой температуре плавления температура кипения галлия довольно высока и составляет 3 999 F (2204 C), что дает ему одно из самых высоких соотношений между температурой плавления и температурой кипения любого элемента. При низких температурах галлий представляет собой хрупкое твердое вещество, которое довольно легко ломается, и, подобно стеклу, оно разрушается раковиной (не следует естественным плоскостям разделения).

Области применения

Галлий используется в основном в электронике. Фактически, около 95 процентов всего производимого галлия используется для производства арсенида галлия (GaAs), соединения, используемого в микроволновых и инфракрасных схемах, полупроводниках и синих и фиолетовых светодиодах, согласно Chemistry Explained. Арсенид галлия может производить лазерный свет непосредственно из электричества и используется в солнечных панелях, в том числе на марсоходе Mars Exploration Rover. Составной нитрид галлия (GaN) используется в качестве полупроводника в технологии Blu-ray, мобильных телефонах и датчиках давления для сенсорных переключателей.

Галлий легко связывается с большинством металлов и обычно используется для изготовления легкоплавких сплавов. Это один из четырех металлов (включая ртуть, рубидий и цезий), которые являются жидкими при комнатной температуре или около нее. Из этих четырех металлов галлий является наименее химически активным и наименее токсичным, что делает его наиболее безопасным и экологически чистым выбором для высокотемпературных термометров, барометров, систем теплопередачи, а также охлаждающих и нагревательных устройств.

Однако с жидким галлием трудно работать, поскольку он цепляется за стекло, кожу и большинство других материалов (кроме графита, кварца и тефлона).Он также расширяется при замерзании, поэтому его нельзя хранить в стеклянной таре.

Галлий также используется в некоторых фармацевтических и радиофармацевтических препаратах. Например, радиоактивный изотоп Ga-67 используется в качестве теста ядерной медицины для поиска воспаления, инфекции или рака в организме.

Нитрат галлия используется во многих фармацевтических препаратах и ​​для лечения гиперкальциемии — заболевания, которое может приводить к росту опухолей костей. Галлий также был предложен для лечения рака, инфекционных заболеваний и воспалительных заболеваний.Однако, согласно Chemistry LibreTexts, воздействие большого количества галлия может вызвать раздражение горла или груди, а его пары могут привести к серьезным заболеваниям.

Discovery

До того, как был открыт галлий, его предсказал русский химик и изобретатель Димитрий Менделеев, создатель периодической таблицы элементов. Он назвал недостающий элемент эка-алюминием, потому что знал, что он будет ниже алюминия в периодической таблице в ячейке 31, согласно Chemicool.

Элемент был впервые обнаружен французским химиком Полем-Эмилем Лекоком де Буабодраном в 1875 году, который изучал спектры химических элементов в течение 15 лет (спектры — это линии, возникающие при нагревании химических элементов), согласно Chemistry Explained .Поскольку каждый элемент производит свой собственный отличительный набор линий или спектров, этот метод был надежным способом идентификации элементов.

Лекок де Буабодран задался вопросом, может ли элемент 31 быть найден в цинковых рудах. Цинк, имеющий атомный номер 30, находится рядом с галлием в периодической таблице. В августе 1875 года Лекок де Буабодран с помощью спектроскопа действительно нашел немного галлия, но только в очень небольших количествах. Он сообщил, что спектр нового элемента состоит из узкого, хорошо видимого фиолетового луча, согласно Chemistry Explained.

Позже в том же году Lecoq de Boisbaudran получил чистый галлий путем электролиза гидроксида галлия в гидроксиде калия, согласно данным лаборатории Джефферсона. Затем горняки дали Лекоку де Буабодрану несколько тонн цинковой руды для его исследования. Согласно Chemistry Explained, из этой руды он смог произвести несколько граммов почти чистого галлия. Лекок де Буабодран предложил название галлий для нового элемента, которое происходит от латинского слова «Галлия», что означает Франция.

Кто знал?

• Жидкий галлий нельзя хранить в стеклянном или металлическом контейнере, потому что он расширяется 3.1 процент при зависании.
• Галлий имеет самый большой диапазон жидких веществ из всех металлов.
• Обсерватория нейтрино в Италии использует большое количество трихлорида галлия для изучения солнечных нейтрино, производимых на Солнце. По данным Университета Висконсин-Мэдисон, нейтрино — это частицы, созданные в первую секунду существования Вселенной — даже раньше, чем атомы — и которые постоянно образуются в результате ядерных реакций Солнца и других звезд.
• Галлий в чистом виде имеет ярко-серебристый цвет.В твердом виде он серо-голубой.
• Еще одна необычная особенность галлия заключается в том, что он довольно легко переохлажден. Переохлаждение — это охлаждение вещества ниже точки замерзания без превращения его в твердое тело.
• По данным LibreTexts, примерно 95% галлия приходится на электронную промышленность. На арсенид галлия и нитрид галлия приходится около 98% потребления галлия в Соединенных Штатах.
• Галлий использовался в ядерных бомбах для стабилизации кристаллической структуры.
• При нанесении рисунка на стекло галлий превращается в блестящее зеркало.
• Температура кипения галлия более чем в восемь раз превышает его точку плавления по абсолютной шкале — наибольшее соотношение между точкой плавления и точкой кипения любого элемента.

Дополнительные ресурсы

Плавка металлов — обзор

8.11 Спекание

Спекание составляет основу важного производственного процесса, известного как порошковая металлургия , а также изготовления керамики.Предметы производятся из порошковых материалов, которые включают тугоплавкие металлы (например, молибден и вольфрам), карбиды, нитриды и т. Д. Эти материалы образуются для изготовления деталей машин, шестерен, инструментов, лопаток турбин и многих других продуктов. Для придания формы объектам форму заполняют порошкообразным материалом и прикладывают давление. Для данной массы твердых частиц, чем мельче частицы, тем больше площадь поверхности. При нагревании до высокой температуры материал течет, поры исчезают и образуется твердая масса, даже если температура может быть ниже точки плавления материала.Пластический поток и диффузия позволяют частицам застывать с образованием твердой массы. Используя порошковую металлургию, можно более экономично изготавливать объекты с высокой точностью размеров, чем если бы требовалась механическая обработка. Природа этого важного процесса будет описана более подробно позже в этом разделе.

Если рассматривать регулярную решетку, такую ​​как структура NaCl, будет видно, что внутри кристалла каждый ион окружен шестью другими ионами с противоположным зарядом. Однако каждый ион на поверхности кристалла не имеет ближайшего соседа с одной стороны, поэтому координационное число составляет всего 5.По краю кристалла координационное число равно 4, потому что есть две стороны, у которых нет ближайшего соседа. Наконец, ион в углу кристалла имеет три стороны, которые не окружены ближайшими соседями, поэтому эти единицы имеют координационное число 3. Если исследовать кристаллическую структуру металла, можно увидеть аналогичную разницу между координационными числами внутренних , будут видны лицевые, краевые и угловые атомы.

Суммарное взаимодействие любого элемента решетки с его ближайшими соседями определяется координационным числом.Следовательно, элементы решетки в позициях на гранях, краях и углах находятся в высокоэнергетических позициях, причем энергия позиций увеличивается в этом порядке. Существует тенденция к минимизации занятости высокоэнергетических объектов. В небольшом количестве жидкости (например, в капле) эта тенденция отражается образованием поверхности с минимальной площадью, которая является сферической, потому что сфера дает наименьшую площадь поверхности для данного объема. Когда твердое тело нагревается, происходит движение отдельных частиц, так как проявляется тенденция к образованию минимальной поверхности.Процесс управляется «поверхностным натяжением», поскольку твердое тело меняет структуру, чтобы получить минимальную площадь поверхности, что также дает наименьшее количество элементов решетки на поверхности.

Не все твердые вещества подвержены спеканию, но многие из них. Спекание сопровождается удалением пор и скруглением краев. Когда твердое тело состоит из множества мелких частиц, происходит сварка зерен и уплотнение образца. Для ионных соединений необходимо перемещать и катионы, и анионы, что может происходить с разной скоростью.Следовательно, спекание часто связано со скоростью диффузии, которая, в свою очередь, связана с концентрацией дефектов. Одним из способов увеличения концентрации дефектов является добавление небольшого количества соединения, которое содержит ион, имеющий заряд, отличный от заряда основного компонента. Например, добавление небольшого количества Li ₂ O (который содержит соотношение катионов и анионов 2: 1) к ZnO увеличивает количество анионных вакансий. В ZnO анионные вакансии определяют скорость диффузии и спекания.С другой стороны, добавление Al ₂ O ₃ снижает скорость спекания в ZnO, поскольку два иона Al ³⁺ могут заменить три иона Zn ²⁺ , что приводит к избытку катионных вакансий.

Нагрев твердого тела в атмосфере, удаляющей некоторые анионы, приведет к увеличению анионных вакансий. Например, при нагревании ZnO в атмосфере водорода количество анионных вакансий увеличивается. Спекание Al ₂ O ₃ также ограничено диффузией кислорода.Нагревание Al ₂ O ₃ в атмосфере водорода приводит к удалению некоторых оксидных ионов, что увеличивает скорость спекания. Скорость спекания Al ₂ O ₃ зависит от размера частиц, и было обнаружено, что

(8,66) Скорость (1 размер частиц) 3

Для частиц размером 0,50 и 2,0 мкм отношение скоростей составляет (2,0 / 0,50) 905 · 10 3 90 511 или 64, поэтому более мелкие частицы спекаются намного быстрее, чем более крупные.

Если спекаемый образец представляет собой металлический порошок, в результате может получиться плотный и прочный объект, напоминающий объект, сделанный из цельного куска металла.Это основа технологии производства, известной как порошковая металлургия . Это важный процесс, в котором многие объекты, такие как шестерни, производятся путем нагрева и сжатия металлического порошка в форме подходящей формы. Это значительно снижает стоимость по сравнению с аналогичными объектами, изготовленными с помощью традиционных процессов механической обработки.

В порошковой металлургии обрабатываемый порошковый материал прессуется в форме и затем нагревается для увеличения скорости диффузии. Температура, необходимая для получения текучести материала, может быть значительно ниже точки плавления.По мере того, как порошок становится более плотным и менее пористым, вакансии перемещаются к поверхности, создавая менее пористую и более плотную структуру. Помимо диффузии, процессу спекания могут способствовать пластическое течение, испарение и конденсация. Когда происходит спекание твердого тела, часто можно микроскопически наблюдать закругление углов и краев отдельных твердых частиц. Когда частицы сливаются, они сливаются вместе, образуя «шейку» между ними. Продолжающееся спекание приводит к утолщению областей шейки и соответствующему уменьшению размера пор, существующих между шейками.Наконец, происходит рост частиц твердого тела с образованием компактной массы. Кажущийся объем образца уменьшается в результате поверхностного натяжения, вызывающего закрытие пор.

В процессе порошковой металлургии уплотняемый материал может быть приготовлен путем смешивания компонентов перед спеканием. В различных схемах компоненты предварительно смешивают, а затем нагревают, чтобы вызвать отжиг смеси, или они могут быть предварительно легированы путем добавления второстепенных компонентов к основному в жидком состоянии.Когда основным компонентом является порошковое железо, порошок можно получить различными способами, включая восстановление руды в печи и распыление металла в виде жидкости в потоке высокого давления. Для изготовления изделий из сплавов железа смесь прессуют для придания формы перед спеканием, которое проводят путем нагревания смеси примерно до 1100 ° C в защитной атмосфере. Это намного ниже точки плавления железа (1538 ° C), но этого достаточно, чтобы вызвать диффузию. Связь между частицами происходит по мере исчезновения границ зерен.

При изготовлении изделий из бронзы премикс состоит примерно из 90% меди, 10% олова и небольшого количества смазки. Смесь спекается при температуре около 800 ° C в защитной атмосфере, состоящей в основном из азота, но она также может содержать небольшое парциальное давление водорода, аммиака или окиси углерода. Свойства объектов, полученных с помощью порошковой металлургии, зависят от технологических переменных, таких как гранулометрический состав смеси, предварительный нагрев, время спекания, состав атмосферы и скорость потока газовой атмосферы.Результаты процедурных изменений не всегда известны заранее, и многое из того, что известно о том, как проводить определенные процессы в порошковой металлургии, определяется опытом.

Жидкие элементы в Периодической таблице

Ртуть — единственный металл, который является жидким элементом при комнатной температуре. (Tavo Romann)

Большинство элементов периодической таблицы — твердые тела, некоторые — газы, и есть только два жидких элемента при комнатной температуре и давлении. Всего существует шесть жидких элементов между комнатной температурой и температурой тела.

Жидкостные элементы при 25 ° C

Комнатная температура в общих чертах определяется как температура от 20 ° C до 25 ° C. Двумя жидкими элементами при комнатной температуре являются ртуть (символ Hg и атомный номер 80) и бром (символ Br и атомный номер 35).

Ртуть — единственный металл, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии. Это блестящий серебристый металл с температурой плавления 234,3210 K (-38,8290 ° C, -37,8922 ° F) и температурой кипения 629,88 K (356,73 ° C, 674,11 ° F). Причина, по которой ртуть является жидкостью, связана с релятивистскими эффектами.По сути, электроны s-оболочки так быстро движутся вокруг ядра атома, что ведут себя так, как если бы они были более массивными, чем электроны, движущиеся медленнее. Как следствие, атомы ртути слабо связаны друг с другом и легко разъединяются при повышении температуры и увеличении кинетической энергии.

Бром — единственный неметалл, который при комнатной температуре находится в жидком состоянии. (Alchemist-hp)

Бром — единственный неметаллический элемент в таблице Менделеева, который представляет собой жидкость с температурой около комнатной. Бром — это галоген, который встречается в виде красновато-коричневой жидкости в виде двухатомной молекулы Br ₂ .Его температура плавления составляет 265,8 К (-7,2 ° C, 19 ° F), а температура кипения — 332,0 К (58,8 ° C, 137,8 ° F). Бром — жидкость, потому что его внешние электроны удалены от ядра. Таким образом, на атомы брома легко влияют межмолекулярные силы, что делает элемент жидким, а не твердым при комнатной температуре.

Элементы, являющиеся жидкостью 25 ° C-40 ° C

При чуть более высоких температурах четыре дополнительных элемента являются жидкостями, в результате чего общее количество элементов, которые являются жидкими при обычных температурах, достигает шести.В порядке увеличения температуры плавления эти элементы следующие:

• Ртуть (234,32 K)
• Бром (265,8 K)
• Франций (~ 300 K)
• Цезий (301,59 K)
• Галлий (303,3 K)
• Рубидий (312,46 K)

Ртуть, франций, цезий, галлий и рубидий являются металлами. Бром — неметалл (галоген).

Франций является наиболее электроположительным из элементов. Его температура плавления известна, но элемент существует настолько мало, что маловероятно, что в ближайшее время будет сделана фотография металла в жидком состоянии.

Цезий — мягкий химически активный металл. Как и франций, он имеет высокую электроположительность или низкую электроотрицательность. Причина, по которой цезий и франций мягкие и имеют низкие температуры плавления, связана с размером их атомов, что означает, что внешняя электронная оболочка находится далеко от ядра атома. Хотя цезий не имеет наивысшего атомного номера любого элемента, его атомы являются самыми большими.

Галлий — это серый металл, который можно расплавить в ладони от тепла тела. Этот элемент используется как заменитель ртути в демонстрации химии «бьющегося сердца».Ложки, сделанные из галлия, сгибаются, когда их держат в руках, и тают в горячих жидкостях.

Рубидий — мягкий металл серебристого цвета. Он является реактивным и самовоспламеняется на воздухе с образованием оксида рубидия. Подобно цезию (и предположительно францию) рубидий бурно реагирует с водой.

Другие элементы жидкости

Технически любой элемент может быть жидкостью. Точка, в которой элемент превращается из твердого тела или газа в жидкость, зависит от его фазовой диаграммы. Фазовая диаграмма показывает это состояние вещества в зависимости от температуры и давления.Повышение температуры — это один из способов превратить твердое тело в жидкость, но контроль давления также работает. Например, галогеновый хлор становится жидким при комнатной температуре при повышении давления. Ученые считают, что коперниций и, возможно, флеровий могут быть жидкостями при комнатной температуре и давлении, но было произведено слишком мало атомов, чтобы проверить это предсказание.

Список литературы

• Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92-е изд.). CRC Press. ISBN 978-1439855119.
• Ландольт, Ганс Генрих (1890). «Некролог: Карл Лёвиг». Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft . 23 (3): 905–909. DOI: 10.1002 / cber.18
  0395
• Norrby, L.J. (1991). «Почему ртуть жидкая? Или почему релятивистские эффекты не попадают в учебники химии? ». Журнал химического образования . 68 (2): 110. doi: 10.1021 / ed068p110
• Тонков, Е.Ю .; Понятовский, Э. Г. (2005). Фазовые превращения элементов под высоким давлением .CRC Press. Бока-Ратон. ISBN 0-8493-3367-9.

Похожие сообщения

2.11: Металлы, неметаллы и металлоиды

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Металлы
   1. Физические свойства металлов
   2. Химические свойства металлов
2. Неметаллы
   1. Физические свойства неметаллов:
   2. Химические свойства неметаллов
3. Металлоиды
   1. Физические свойства металлоидов
   2. Химические свойства Металлоиды
4. Тенденции в металлических и неметаллических свойствах
5. Участники

Навыки для развития

• Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от нементалов и металлоидов

Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 110 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее подразделяются на металлы, неметаллы и металлоиды.

Таблица 2.11.1 : Характерные свойства металлических и неметаллических элементов:

Металлические элементы	Неметаллические элементы
Отличительный блеск (блеск)	Бесцветный, разные цвета
Податливый и пластичный (гибкий) в твердом состоянии	Хрупкие, твердые или мягкие
Проводить тепло и электричество	Плохие проводники
Оксиды металлов основные, ионные	Неметаллические оксиды кислые, соединения
Катионы в водном растворе	Анионы, оксианионы в водном растворе

Металлы

Все элементы, кроме водорода, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

• Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
• Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
• Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга (кусок золота в виде кубика сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле).
• Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Из 100 граммов серебра можно сделать тонкую проволоку длиной около 200 метров.
• Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
• Валентность: Металлы имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
• Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
• Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий — самую низкую.
• Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие температуры плавления и кипения. Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления, тогда как серебро имеет низкую температуру кипения. Натрий и калий имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы — это электроположительные элементы, которые обычно образуют основные или амфотерные оксиды с кислородом. Другие химические свойства включают:

• Электроположительный характер : Металлы обычно имеют низкую энергию ионизации, а обычно теряют электроны (т.е.- \]
  • Щелочные металлы всегда 1 ⁺ (теряют электрон в s подоболочке)
  • Щелочноземельные металлы всегда 2 ⁺ (теряют оба электрона в s подоболочке)
  • Ионы переходных металлов не имеют очевидной закономерности, 2 ⁺ является обычным, а также наблюдаются 1 ⁺ и 3 ⁺

• Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе
• Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

Оксид металла + вода -> гидроксид металла

Na ₂ O ( s ) + H ₂ O ( l ) -> 2NaOH ( водн. )

CaO ( с ) + H ₂ O ( л ) -> Ca (OH) ₂ ( водн. )

• Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу за счет реакции с кислотами с образованием солей и воды:

Оксид металла + кислота -> соль + вода

MgO ( s ) + HCl ( водн. ) -> MgCl ₂ ( водн. ) + H ₂ O ( l )

NiO ( s ) + H ₂ SO ₄ ( водн. ) -> NiSO ₄ ( водн. ) + H ₂ O ( l )

Пример

Какова химическая формула оксида алюминия?

Решение

Al имеет заряд 3+, ион оксида — O ^2-, таким образом, Al ₂ O ₃

Пример

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

Al ₂ O ₃ ( s ) + 6HNO ₃ ( водн. ) -> 2Al (NO ₃ ) ₃ ( водн. )

Неметаллы

Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газообразными, жидкими или твердыми.

Физические свойства неметаллов:

• Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод).
• Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или растолочь в листы.
• Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
• Блеск: Они не имеют металлического блеска и не отражают свет
• Электропроводность : Плохие проводники тепла и электричества
• Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на , как правило, на ниже, чем у металлов
• Семь неметаллов существуют в стандартных условиях в виде двухатомных молекул :
  • H ₂ ( г )
  • N ₂ ( г )
  • O ₂ ( г )
  • F ₂ ( г )
  • Класс ₂ ( г )
  • Br ₂ ( л )
  • I ₂ ( л ) (летучая жидкость — легко испаряется)

Химические свойства неметаллов

• Неметаллы имеют тенденцию приобретать или делиться электронами с другими атомами.Они имеют электроотрицательный характер.
• Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно достигают электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами:

Неметалл + металл -> Соль

\ [3Br_ {2 (l)} + 2Al _ {(s)} \ rightarrow 2AlBr_ {3 (s)} \]

Оксид неметалла + вода -> кислота

\ [CO_ {2 (g)} + H_2O _ {(l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {H_2CO_ {3 (водн.)}} \]

(газированная вода слабокислая)

• Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

Оксид неметалла + основание -> соль

\ [CO_ {2 (г)} + 2NaOH _ {(водн.)} \ Rightarrow Na_2CO_ {3 (водн.)} + H_2O _ {(l)} \]

Металлоиды

Промежуточные свойства между металлами и неметаллами. Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности.

Металлы	Неметаллы	Металлоиды
Золото	Кислород	Кремний
Серебро	Карбон	Бор
Медь	Водород	Мышьяк
Утюг	Азот	Сурьма
Меркурий	Сера	Германий
цинк	Фосфор

Физические свойства металлоидов

• Состояние : Все они твердые при комнатной температуре.
• Проводимость : Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, могут действовать как электрические проводники при определенных условиях, поэтому их называют полупроводниками.

• Блеск : Кремний , например, выглядит блестящим, но не является податливым или пластичным ( хрупкий, — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.

• Твердые растворы : они могут образовывать сплавы с другими металлами.

Химические свойства металлоидов

• Их физические свойства, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические.

• Степень окисления элемента в этой группе может варьироваться от +3 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

Тенденции в металлическом и неметаллическом характере

Металлический символ является самым сильным для элементов в крайней левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению на при перемещении вправо в любой период (неметаллический символ увеличивается с увеличением значений ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов), , металлический характер увеличивается сверху вниз (значения ионизации обычно уменьшаются по мере движения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами .

Как плавить золото при комнатной температуре — ScienceDaily

Когда напряжение возрастает, могут случиться неожиданные вещи — не в последнюю очередь, когда дело касается атомов золота.Исследователям из технологического университета Чалмерса, Швеция, впервые удалось заставить поверхность золотого объекта плавиться при комнатной температуре.

Людвиг де Кнуп из физического факультета Чалмерса поместил небольшой кусочек золота в электронный микроскоп. Наблюдая за ним на самом высоком уровне увеличения и постепенно увеличивая электрическое поле до чрезвычайно высоких уровней, ему было интересно увидеть, как оно влияет на атомы золота.

Когда он изучал атомы на записях с микроскопа, он увидел нечто захватывающее.Поверхностные слои золота действительно расплавились — при комнатной температуре.

«Я был действительно ошеломлен этим открытием. Это необычное явление, и оно дает нам новые фундаментальные знания о золоте», — говорит Людвиг де Кноп.

Произошло то, что атомы золота возбудились. Под действием электрического поля они внезапно потеряли свою упорядоченную структуру и разорвали почти все свои связи друг с другом. В ходе дальнейших экспериментов исследователи обнаружили, что также можно переключаться между твердой и расплавленной структурой.

Открытие того, как атомы золота могут таким образом потерять свою структуру, не только впечатляющее, но и революционное с научной точки зрения. Вместе с теоретиком Микаэлем Юхани Куисма из Университета Ювяскюля в Финляндии Людвиг де Кноп и его коллеги открыли новые возможности в материаловедении. Результаты теперь опубликованы в журнале Physical Review Materials .

Благодаря теоретическим расчетам исследователи могут предположить, почему золото может плавиться при комнатной температуре.Возможно, плавление поверхности можно рассматривать как так называемый низкоразмерный фазовый переход. В данном случае открытие связано с исследовательской областью топологии, пионеры которой Дэвид Таулесс, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц получили Нобелевскую премию по физике 2016 года. Во главе с Микаэлем Юхани Куисма исследователи сейчас изучают эту возможность.

В любом случае, способность плавить поверхностные слои золота таким образом открывает новые возможности для практического применения в будущем.

«Поскольку мы можем контролировать и изменять свойства поверхностных слоев атомов, это открывает двери для различных областей применения.