Характерные свойства медь: Электротехническая медь, основные характеристики

свойства и применение в быту и промышленности

+7 499 394 47 95

+7 985 443 89 43

Search for

+7 499 394 47 95

+7 985 443 89 43

[email protected]

Главная » Блог » Свойства медной смазки и её роль в автосервисе и металлургии

Медная смазка часто применяется при ремонте автомобилей, но сфера её применения гораздо шире. Средство позволяет надежно защитить элементы с резьбой от накипи и иных отложений, поэтому мы подробнее расскажем о полезных свойствах уникального состава.

Область применения смазки

Высокотемпературная медная смазка нашла широкое применение в автомобильной и литейной промышленности, где с её помощью обеспечивают защиту различным видам деталей. Она часто используется для защиты элементов с резьбой, в том числе болтов и шпилек. Её наносят на привалочные поверхности тормозных дисков, крепежные детали выхлопных систем и свечи. Состав подходит для всех элементов, для которых характерна проблема «прикипания».

Главным компонентом состава выступает медь, которая относится к элементам с хорошим показателем проводимости электричества. Смазка отлично защищает место резьбы от коррозии, заедания и приваривания. Её часто используют при эксплуатации буровых установок, так как она снижает риск различного рода проблем, связанных с возникновением накипи и иных образований на резьбовых соединениях штанг.

Основные свойства

Благодаря содержанию меди смазка хорошо проводит электричество. При высоких температурах не происходит испарения средства и его сложно удалить с поверхности после нанесения, а допустимым режимом считается диапазон от 50 до 1 100°С. Оно обеспечивает отличную защиту различным видам металла, в том числе чугунным, латунным и бронзовым элементам. Не рекомендовано использование смазки на алюминиевых и оцинкованных поверхностях.

После нанесения средство продолжительное время сохраняет первоначальные свойства, поэтому не требуется проводить постоянное обновление слоя. Оно может использоваться при высоких показателях давления, которое оказывается на детали при эксплуатации механизмов. С его помощью обеспечивается эффективная защита от коррозийных процессов, негативного воздействия щелочных, кислотных, солевых и иных видов агрессивных растворов.

Преимущества уникального состава

Особенность представленных на рынке средств заключается в том, что каждый производитель самостоятельно определяет оптимальный состав смазки и утвержденного ГОСТа не существует. Решив купить медную смазку от

немецкого завода Zeller+Gmelin, вы можете быть уверены, что получите продукт мирового уровня.

Основными компонентами выступают:

• базовое масло;
• мелкодисперсная медь;
• дополнительные присадки — обеспечивают качество и продолжительность защиты.

Медная смазка позволяет продлить срок службы эксплуатации конструктивных элементов и снижает риск появления различных видов проблем, связанных с образованием накипи и различных видов дефектов на резьбовых соединениях. Состав обеспечивает следующие преимущества:

• защита металлических поверхностей;
• упрощение процесса сборочных работ;
• устранение проблем при разборке и демонтаже;
• усиление герметичности соединений.

Применение смазки позволяет обеспечить продолжительный результат, упрощает процесс эксплуатации техники и различных видов устройств. Резьбовым соединениям обеспечивается лучшая герметичность и снижается риск заедания.

Правила выбора смазки

Представленные в продаже на российском рынке медные смазки можно разделить на 3 большие группы. Основное различие заключается в консистенции средства и способе нанесения, а выбор основывается на планируемой цели применения. Выделяют следующие разновидности смазок на основе меди:

• спрей;
• аэрозоль;
• паста.

Смазка в форме спрея ценится за простоту использования и небольшой расход при нанесении. Такое средство обычно используют для соединений, которые не испытывают существенные нагрузки. Его часто применяют для резьбовых деталей тормозной системы, свечей, датчиков кислорода и элементов системы выхлопа.

Форма в виде аэрозоля по физическим характеристикам схожа со спреем, но из баллона смазка выдавливается за счет действия сжатого газа.

Паста представляет собой густой состав, благодаря чему её удобно наносить на различные узлы в требуемом количестве. Такая форма характеризуется большим расходом, но средство обеспечивает поверхностям максимальную степень защиты.

Рекомендации по нанесению состава

Правила работы с медной смазкой стандартны и не имеет существенных отличий от аналогичных средств. Процесс нанесения предполагает выполнение следующих действий:

• очистить поверхность, удалив пыль и грязь;
• нанести слой смазки, не удаляя излишки;
• растушевать средство кистью либо ветошью.

Важно учитывать тип металлической поверхности, что позволит избежать неприятных ситуаций. Смазку нельзя наносить на алюминиевые элементы, так как вместе с медью «Al» составляет гальваническую пару. При их соединении происходит химическая реакция, провоцирующая процессы образования коррозии. Аналогичный эффект наблюдается на оцинкованных поверхностях.

При выборе смазки рекомендуем проконсультироваться с нашими специалистами, чтобы основываться не только на заказных отзывах из интернета и информации с неблагонадёжных сайтов.

Вас заинтересуют

Ваш вопрос успешно отправлен. Спасибо!

Медная смазка часто применяется при ремонте автомобилей, но сфера её применения гораздо шире. Средство позволяет надежно защитить элементы с резьбой от накипи и иных отложений, поэтому мы подробнее расскажем о полезных свойствах уникального состава.

Область применения смазки

Высокотемпературная медная смазка нашла широкое применение в автомобильной и литейной промышленности, где с её помощью обеспечивают защиту различным видам деталей. Она часто используется для защиты элементов с резьбой, в том числе болтов и шпилек. Её наносят на привалочные поверхности тормозных дисков, крепежные детали выхлопных систем и свечи. Состав подходит для всех элементов, для которых характерна проблема «прикипания».

Главным компонентом состава выступает медь, которая относится к элементам с хорошим показателем проводимости электричества. Смазка отлично защищает место резьбы от коррозии, заедания и приваривания. Её часто используют при эксплуатации буровых установок, так как она снижает риск различного рода проблем, связанных с возникновением накипи и иных образований на резьбовых соединениях штанг.

Основные свойства

Благодаря содержанию меди смазка хорошо проводит электричество. При высоких температурах не происходит испарения средства и его сложно удалить с поверхности после нанесения, а допустимым режимом считается диапазон от 50 до 1 100°С. Оно обеспечивает отличную защиту различным видам металла, в том числе чугунным, латунным и бронзовым элементам. Не рекомендовано использование смазки на алюминиевых и оцинкованных поверхностях.

После нанесения средство продолжительное время сохраняет первоначальные свойства, поэтому не требуется проводить постоянное обновление слоя. Оно может использоваться при высоких показателях давления, которое оказывается на детали при эксплуатации механизмов. С его помощью обеспечивается эффективная защита от коррозийных процессов, негативного воздействия щелочных, кислотных, солевых и иных видов агрессивных растворов.

Преимущества уникального состава

Особенность представленных на рынке средств заключается в том, что каждый производитель самостоятельно определяет оптимальный состав смазки и утвержденного ГОСТа не существует. Решив купить медную смазку от

немецкого завода Zeller+Gmelin, вы можете быть уверены, что получите продукт мирового уровня.

Основными компонентами выступают:

• базовое масло;
• мелкодисперсная медь;
• дополнительные присадки — обеспечивают качество и продолжительность защиты.

Медная смазка позволяет продлить срок службы эксплуатации конструктивных элементов и снижает риск появления различных видов проблем, связанных с образованием накипи и различных видов дефектов на резьбовых соединениях. Состав обеспечивает следующие преимущества:

• защита металлических поверхностей;
• упрощение процесса сборочных работ;
• устранение проблем при разборке и демонтаже;
• усиление герметичности соединений.

Применение смазки позволяет обеспечить продолжительный результат, упрощает процесс эксплуатации техники и различных видов устройств. Резьбовым соединениям обеспечивается лучшая герметичность и снижается риск заедания.

Правила выбора смазки

Представленные в продаже на российском рынке медные смазки можно разделить на 3 большие группы. Основное различие заключается в консистенции средства и способе нанесения, а выбор основывается на планируемой цели применения. Выделяют следующие разновидности смазок на основе меди:

• спрей;
• аэрозоль;
• паста.

Смазка в форме спрея ценится за простоту использования и небольшой расход при нанесении. Такое средство обычно используют для соединений, которые не испытывают существенные нагрузки. Его часто применяют для резьбовых деталей тормозной системы, свечей, датчиков кислорода и элементов системы выхлопа.

Форма в виде аэрозоля по физическим характеристикам схожа со спреем, но из баллона смазка выдавливается за счет действия сжатого газа.

Паста представляет собой густой состав, благодаря чему её удобно наносить на различные узлы в требуемом количестве. Такая форма характеризуется большим расходом, но средство обеспечивает поверхностям максимальную степень защиты.

Рекомендации по нанесению состава

Правила работы с медной смазкой стандартны и не имеет существенных отличий от аналогичных средств. Процесс нанесения предполагает выполнение следующих действий:

• очистить поверхность, удалив пыль и грязь;
• нанести слой смазки, не удаляя излишки;
• растушевать средство кистью либо ветошью.

Важно учитывать тип металлической поверхности, что позволит избежать неприятных ситуаций. Смазку нельзя наносить на алюминиевые элементы, так как вместе с медью «Al» составляет гальваническую пару. При их соединении происходит химическая реакция, провоцирующая процессы образования коррозии. Аналогичный эффект наблюдается на оцинкованных поверхностях.

При выборе смазки рекомендуем проконсультироваться с нашими специалистами, чтобы основываться не только на заказных отзывах из интернета и информации с неблагонадёжных сайтов.

Использование наночастиц меди в косметике и медицине

Tilda Publishing

Наночастицы золота не токсичны для клеток

Возникновение инфекционных заболеваний и развитие лекарственной устойчивости у патогенных бактерий и грибов растет с огромной скоростью, что вызывает тревогу у множества групп ученых. Уровень заболеваемости и смертности от бактериальных инфекций по-прежнему высок, поэтому появилась необходимость в открытии новых агентов с широким спектром антимикробной активности. За последнее десятилетие в качестве антимикробных агентов испытываются различные классы соединений, особенно перспективными считается неорганические наночастицы. В частности, медь обладает рядом уникальных качеств.

МЕДЬ ОБЛАДАЕТ
УНИКАЛЬНЫМИ КАЧЕСТВАМИ

Использование меди в косметике и медицине

Основные свойства наночастиц меди:

Антибактериальные
свойства

На сегодняшний день ученые внедряют наномедь в медицину. Благодаря антибактериальным и противовирусным свойствам ее можно использовать для защиты от вирусных атак, а также разработки новых фильтров, масок и защитной одежды.[1]

Противовирусные свойства

Противогрибковые
свойства

Кровоснабжение

Влияние на пигментацию волос и кожи

Косметические свойства наномеди

Благодаря своим размерам наночастицы могут проникать в глубокие слои кожи и доставлять полезные вещества без токсического воздействия. Об этом мы писали в статье о влиянии наночастиц золота на организм.

Влияние наночастиц меди на пигментацию

Наночастицы меди могут воздействовать на пигментацию волос и кожи, за счет влияния на синтез меланина. Известно, что меланин синтезируется с помощью медесодержащей тирозиназы. Таким образом, дефицит меди может привести к потере пигмента, а его избыток — к усилению пигментации.

Ученый Питер Фреш из общества экспериментальной биологии и медицины провел исследование, в котором изучил содержание шерсти кроликов на содержание меди. Черные и седые волосы кроликов, морских свинок и крыс, зачастую содержат больше меди, чем белые волосы того же животного. Анализ отдельных слоев кожи человека показал значительно более высокое содержание меди в эпидермисе, чем в дерме.

Данное исследование полностью подтверждает ранее выдвинутую теорию, что медь действует как местный катализатор образования пигмента, вероятно, в составе окислительного фермента. Возможно, что медь способствует пигментации путем окисления специальных соединений, которые ингибируют пигментацию. [2]

Итальянские ученые кафедры биологии и физиологии клеток провели подобное исследование на самцах крыс. После трех месяцев лечения наночастицами меди пигментация меха и кожи у крыс уменьшается по сравнению с контролем. Ученые заключили, что дефицит меди, влияет как на морфологию, так и на функцию пигментных клеток. [3]

Кровоснабжение

Кровоснабжение человека выполняет многочисленные важные функции. Чтобы жизнедеятельность тела продолжалась, кровь должна быть наполнена всеми необходимыми компонентами для правильной его работы.
Ученые Международного исламского университета проверили теорию о том, что наночастицы меди могут улучшать кровоснабжение человека. В своей статье они рассмотрели влияние наноразмерных частиц и параметров термогидродинамики на характеристики течения и теплообмена крови.

Расчетные результаты показывают, что скорость, расход и напряжение сдвига увеличиваются, а сопротивление потоку уменьшается с увеличением объемной доли наночастиц.
Более интересное исследование провели российские ученые. Они осуществили оценку статуса красного костного мозга цыплят при введении меди в организм. Было установлено, что наночастицы меди неоднозначно влияют на костномозговое кроветворение птицы; увеличивая дозу и изменяя вид введения, активируют кроветворную функцию. [4]

Противогрибковые и антимикробные свойства наночастиц меди

Заболеваемость грибковыми и микробными инфекциями возрастает, представляя собой огромную проблему для медицинских работников. Увеличение тревожности связано с постоянной адаптацией грибов, которые в дальнейшем будут более устойчивы к различным фунгицидам.[5]

Ученые кафедры наноматериалов и технологии Таминлада исследовали антимикробное действие наномеди на патогенные золотистый стафилококк, кишечную палочку, пневмококки и сенную палочку. Сенная палочка продемонстрировала самую высокую чувствительность к наночастицам по сравнению с другими штаммами и была более подвержена влиянию наночастиц меди.[6]

В 2015 году исследователи польской академии наук провели анализ на антигрибковые и антимикробные свойства меди. Антимикробные исследования показали, что наночастицы меди обладают высокой активностью в отношении грамположительных бактерий, стандартных и клинических штаммов, включая устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus , по сравнению с наночастицами серебра и некоторыми антибиотиками. Они также показали противогрибковую активность против видов Candida. [7]

Анализ антимикробной активности наночастиц меди на штаммы бактерий.

Wednesday, March 4

Косметика с золотом больше не миф: косметические свойства наночастиц золота

Добавление золота в различные косметические средства по уходу за кожей уже стало привычным маркетинговым ходом для большинства компаний. Крема, патчи и маски с золотом возможно найти в магазинах, но действительно ли от этих средств есть польза?

Thursday, February 6

Наночастицы вокруг нас: образование наночастиц металлов в природе

Получение и образование наночастиц металлов в живой природе. Исследования и доказательства, что наночастицы металлов природного происхождения не имеют патогенного влияния на человека и окружающую среду.

Wednesday, January 29

Воздействие наночастиц золота на организм человека

Подборка научных исследований на тему того, как воздействуют наночастицы золота на организм человека

Свойства медной проволоки

23 декабря 2022 г. 23 декабря 2022 г.

| 20:21

Медная проволока — широко распространенный материал, используемый в электрических цепях, поскольку он обладает высокой проводимостью и пластичностью. Но что еще делает медный провод таким популярным? Давайте посмотрим на некоторые свойства, которые делают медную проволоку такой желанной.

Высокая проводимость

Одной из основных причин, почему медная проволока так широко используется в электрических цепях, является ее высокая проводимость. Медь имеет один из самых высоких уровней электропроводности среди всех металлов, что делает ее отличным выбором для электропроводки. Это связано с тем, что медь может передавать электричество более эффективно, чем другие материалы, что приводит к меньшим потерям тепла и большей энергоэффективности.

Долговечность

Еще одним замечательным свойством медной проволоки является ее долговечность. Медные провода устойчивы к коррозии и окислению, а это означает, что они не подвергаются коррозии или ржавчине с течением времени, как другие металлы при воздействии воды или воздуха. Это делает их идеальными для длительного использования в суровых условиях, например, на открытом воздухе или внутри промышленных машин. Кроме того, медные провода также достаточно гибкие, что позволяет изгибать их и придавать им практически любую форму, не ломая и не повреждая сам металл.

Экономичность

Наконец, медные провода относительно недороги по сравнению с другими металлами, такими как серебро или золото. Это делает их доступным вариантом для большинства приложений, обеспечивая при этом превосходную производительность и надежность. Экономия затрат, связанная с использованием медных проводов, может помочь предприятиям сэкономить деньги на общих производственных затратах, обеспечивая при этом качественные результаты и максимальную эффективность.

Ковкий металл.

Это означает, что его можно легко втянуть в тонкие провода, не ломая. Это свойство связано с тем, что медь имеет низкое количество примесей, что снижает вероятность ее растрескивания при растяжении.

Проводник электричества.

Это означает, что через него легко может протекать электрический ток. Это свойство связано с тем, что в меди имеется большое количество свободных электронов, которые способны легко перемещаться и переносить электрический ток.

Теплопроводник.

Это означает, что он может легко проводить тепло. Это свойство связано с тем, что медь обладает высокой теплопроводностью, а значит, может быстро передавать тепло от одной точки к другой.

Стойкий к коррозии.

Это означает, что он не подвержен коррозии в присутствии воздуха или воды. Это свойство связано с тем, что медь образует на своей поверхности защитный оксидный слой, препятствующий дальнейшему возникновению коррозии.

Податливый.

Это означает, что его можно легко деформировать, не ломая. Это свойство связано с тем, что медь имеет низкий предел текучести, а это значит, что ее можно растягивать или гнуть, не ломая.

Заключение:

Медная проволока является невероятно полезным материалом благодаря своим различным свойствам, таким как высокая проводимость, долговечность и экономичность. Эти качества делают его идеальным выбором для различных электрических применений, от промышленного оборудования до бытовой техники и электроники. Благодаря превосходным характеристикам и надежности в сочетании с доступной ценой, неудивительно, что медный провод сегодня остается одним из самых популярных вариантов для электромонтажных работ!

Бхавеш Ядав

Познакомьтесь с Бхавешем, опытным блоггером с богатыми знаниями и опытом. От производства металлических изделий до розничной торговли, Бхавеш имеет разнообразный опыт работы в различных отраслях и стремится поделиться своими знаниями и опытом с читателями.

Свойства переходных металлов: химия

Сравните два металла: натрий (Na) и медь (Cu). Натрий мягкий и его можно резать ножом, а медь твердая и прочная. Натрий энергично реагирует как с воздухом, так и с водой, а медь — нет, поэтому мы используем медь в водопроводных трубах. Растворы ионов натрия бесцветны, а растворы ионов меди обычно имеют ярко-синий цвет. Несмотря на то, что оба являются металлами, эти два элемента очень разные, и все сводится к их классификации и электронной конфигурации. В то время как натрий принадлежит к группе 1, медь является переходным металлом. В этой статье мы сосредоточимся на характеристике свойства переходных металлов .

• Эта статья о свойствах переходных металлов в неорганической химии.
• Мы начнем с определения переходных металлов , а затем предоставим обзор их основных характеристических свойств .
• Затем мы рассмотрим их физические и химические свойства более подробно.
• Это потребует более подробного изучения переменных степеней окисления , образование сложных ионов , цветные ионы , и каталитическая активность .
• Мы также подробно рассмотрим их магнитные свойства .

Определение переходного металла

Прежде чем мы перейдем к свойствам переходных металлов, давайте сначала определимся, что такое переходный металл. Для сдачи экзаменов вам необходимо знать следующее определение:

Переходные металлы — это элементы, образующие по крайней мере один стабильный ион с частично заполненной d-подоболочкой электронов.

Вы можете подумать, что это определение означает, что все элементов d-блока являются переходными металлами. Однако это не так — не все они образуют стабильные ионы с частично заполненными d-подоболочками. Например, скандий (Sc) и цинк (Zn) не являются переходными металлами . Чтобы упростить вам жизнь, мы включили версию периодической таблицы, в которой выделены переходные металлы внизу.

Рис. 1. Периодическая таблица с помеченными блоками и переходными металлами, выделенными синим цветом.StudySmarter Originals

Вы можете узнать, как электронные конфигурации ионов скандия и цинка означают, что они не являются переходными металлами, в статье Переходные металлы .

На уровнях высшего образования вы можете использовать определение переходных металлов ИЮПАК . Сюда по-прежнему входят элементы, которые образуют по крайней мере один стабильный ион с частично заполненной d-подоболочкой электронов, но также включают элементы с атомами , которые имеют частично заполненную d-подоболочку. Тем не менее, мы не будем беспокоиться об этих элементах в этой статье или вообще о вашем уровне химии.

Характерные свойства переходных металлов

Теперь, когда мы разобрались с определением переходных металлов, мы можем перейти к основной теме этой статьи: свойствам переходных металлов . Мы рассмотрим их физические свойства , прежде чем рассматривать их химические свойства .

Мы также уделим особое внимание четырем характерным свойствам , которые заставляют переходные металлы вести себя иначе, чем другие элементы. Эти характерные свойства:

• Различные степени окисления.
• Комплексообразование ионов.
• Цветные ионы.
• Каталитическая активность.

Но сначала давайте изучим физические свойства переходных металлов .

Физические свойства переходных металлов

На более ранних этапах вашего образования вы, вероятно, узнали некоторые общие свойства металлов: они твердые , сильные и хорошие проводники тепла и электричества . Мы можем назвать эти черты в целом металлическим символом . Но когда вы смотрите на металлы в группах 1 и 2 в периодической таблице, кажется, что эти свойства не сохраняются. Как мы выяснили во введении, натрий (металл 1-й группы) мягок, ковок и так бурно реагирует с воздухом и водой, что его приходится хранить в масле. Это не совсем соответствует «металлическому характеру»!

Однако переходные металлы соответствуют стереотипному описанию металла — по крайней мере, когда речь идет об их физических свойствах:

• Переходные металлы твердые и прочные . Мы также можем объединить их в сплавы и , чтобы сделать их еще прочнее.

• Они имеют высокие температуры плавления и кипения .

• Они нерастворимы в воде .

• Кроме того, они являются хорошими проводниками тепла и электричества .

• Многие переходные металлы блестящие и блестящий .

• Они также имеют высокой плотности .

Химические свойства переходных металлов

Хотя вы, возможно, уже знакомы с физическими свойствами переходных металлов, возможно, вы не слышали о некоторых из их химических свойств . Некоторые из них включают в себя характерных свойств , которые мы обсудим более подробно через секунду:

• Переходные металлы могут иметь различные степени окисления .

• Они также образуют комплексные ионы .

• Они производят окрашенных соединений и ионов .

• Кроме того, они обладают хорошими каталитическими свойствами .

• Наконец, переходные металлы мало реагируют с водой или кислородом .

Как физические, так и химические свойства переходных металлов помогают объяснить многие из их общее использование . Мы используем золото в ювелирных изделиях из-за его блеска и прочности, а также потому, что оно не вступает в реакцию с окружающим воздухом. Латунь (сплав меди) прочная, надежная и хорошо проводит электричество, поэтому ее можно найти в штырях электрических вилок. Точно так же прочные крышки люков обычно изготавливаются из железа. Никель используется в качестве катализатора для производства маргарина из масла, а синие ионы кобальта придают яркие оттенки некоторым краскам.

Как мы упоминали ранее в статье, первые четыре химических свойства в приведенном выше списке ( переменные степени окисления , образование сложных ионов , окрашенные ионы и каталитическая активность ) делают переходные металлы весьма интересными. Хотя эти особые свойства не являются уникальными для переходных металлов, они выделяют их среди других элементов! Все четыре характерных свойства можно объяснить неполной d-подоболочкой , обнаруженной в переходных металлах. Давайте рассмотрим их более подробно.

К сожалению, сегодня у нас есть время только для ознакомления с этими четырьмя характерными свойствами. Тем не менее, мы охватываем переменная степень окисления , образование сложных ионов , цветные ионы и каталитическая активность , более подробно в других статьях StudySmarter. Мы добавим ссылки на соответствующие объяснения, когда сегодня будем углубляться в четыре идеи.

Свойства переходных металлов: различные степени окисления

Степени окисления — это числа, присвоенные ионам, которые показывают, сколько электронов потерял или приобрел ион по сравнению с элементом в его несвязанном состоянии.

Переходные металлы проявляют различные степени окисления . Это означает, что они обычно теряют различное количество электронов в химических реакциях, и поэтому принимают участие в различных типах окислительно-восстановительных реакций . Например, в то время как натрий (металл группы 1) встречается только со степенью окисления +1, железо переходного металла может иметь степень окисления +1, +2 или +3.

Проверить Переменные степени окисления переходных металлов для таблицы, показывающей возможные степени окисления первого ряда переходных металлов, а также более подробное рассмотрение того, как это влияет на их окислительно-восстановительный потенциал .

Предпочтительная степень окисления элемента связана с энергией . Ионы с более высокими степенями окисления выделяют больше энергии , когда они образуют решетки или соединения. Однако для достижения более высоких степеней окисления требуется потеря дополнительных электронов , а для этого требуется энергия . Для некоторых элементов потеря лишних электронов просто энергетически невыгодна!

Снова рассмотрим натрий. Этот металл имеет электронную конфигурацию 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ . Он теряет свой первый электрон из подоболочки 3s, что требует небольшого количества энергии и дает натрию конфигурацию 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ⁰ . Он теряет свой второй электрон из подоболочки 2p. Подоболочка 2p намного ближе к ядру, чем подоболочка 3s, поэтому для удаления второго электрона требуется гораздо больше энергии, чем первого! Хотя Na 9Ион 0301 2+ выделял бы больше энергии при образовании соединения, чем ион Na ⁺ , дополнительная энергия не покрывает затраты на удаление этого второго электрона. Вот почему натрий всегда имеет степень окисления только +1.

Но переходные металлы немного отличаются. Это связано с тем, что подоболочки 4s и 3d близки по энергии , и поэтому для удаления дополнительных электронов не требуется намного больше энергии .

Рассмотрим железо. Этот металл имеет электронную конфигурацию [Ar] 4s ² 3d ⁶ . Он теряет свои первые два электрона из подоболочки 4s, придавая ему конфигурацию [Ar] 4s ⁰ 3d ⁶ . Он теряет свой следующий электрон из подоболочки 3d. Поскольку подоболочка 3d очень энергетически похожа на подоболочку 4s, потеря этого третьего электрона не требует значительно большей энергии, а затраты более чем покрываются дополнительной энергией, высвобождаемой, когда ионы Fe ³⁺ образуют соединения.

Первые пять последовательных энергий ионизации натрия и железа показаны ниже. Обратите внимание на большой скачок между первой и второй энергиями ионизации натрия, тогда как энергии ионизации железа увеличиваются линейно.

Successive ionisation energies increase because you are removing a negative electron от все более отрицательного вида. Ознакомьтесь с документами Ionisation Energy и Trends in Ionisation Energy , чтобы узнать больше по этой теме.

Свойства переходных металлов: комплексообразование ионов

Вы помните, что такое ковалентная дательная связь (также известная как координатная связь )? Как следует из названия, это тип ковалентной связи , но в этой связи оба общих электрона исходят от одного и того же атома . Связь образуется между видами с неподеленной электронной парой и видами с вакантной электронной орбиталью .

Переходные металлы, как правило, имеют несколько вакантных и энергетически доступных орбиталей в их d-подоболочке. Это делает их первыми кандидатами на дательный падеж! Мы называем соединения, содержащие переходные металлы, связанные с другими частицами ковалентными связями в дательном падеже , комплексными соединениями .

Комплексное соединение (также известное как комплексный ион ) состоит из центрального иона переходного металла, связанного с рядом ионов или нейтральных молекул ковалентными (координатными) связями в дательном падеже.

Вот еще несколько терминов, о которых вам следует знать, когда речь идет о сложных соединениях:

• Ион переходного металла в комплексном соединении известен как комплекс .
• Связанные ионы или нейтральные молекулы называются лигандами .
• Комплексные соединения также могут быть описаны их координационным числом , которое представляет собой просто число координационных связей, присоединенных к центральному иону переходного металла.

Вот пример сложного соединения: витамин B12.

Рис. 2: Структура комплекса витамина B12 ion.commons.wikimedia.org

B12 содержит ион кобальта, который связан с пятью атомами аммиака и группой R, которая варьируется в зависимости от типа организма, выработавшего молекулу. Следовательно, это комплексное соединение имеет координационное число 6.

Дополнительные примеры комплексных соединений мы рассмотрим в статьях Реакция замещения , Подготовка комплекса переходных металлов и Формы комплексных ионов .

Свойства переходных металлов: окрашенные ионы

Вы когда-нибудь задумывались, почему кристаллы, такие как изумруды и рубины, имеют такой яркий цвет? Мы должны благодарить за это переходные металлы. Ионы переходных металлов часто образуют цветных ионов , а их великолепные оттенки обусловлены частично заполненными d-подоболочками электронов .

Вот краткое описание цветов переходных металлов:

• Переходные металлы имеют частично заполненную d-подоболочку с пятью электронными орбиталями .

• Эти электронные орбитали разделены на группы различных уровней энергии из-за наличия лигандов . Мы называем это расщеплением .

• Электроны в d-подоболочке переходного металла могут перемещаться с орбитали с более низкой энергией на орбиталь с более высокой энергией . Когда они переходят на более высокий энергетический уровень, они поглощают энергию в виде видимого света , равную разнице в энергии между двумя орбиталями .

• В спектре видимого света теперь отсутствуют определенные длины волн , которые соответствуют определенному цвету. Цвет, который мы видим, представляет собой комбинацию всех остальных длин волн.

Один и тот же переходный металл может иметь разный цвет в зависимости от таких факторов, как его степень окисления , тип лиганда и координационное число . Например, зеленый оттенок изумрудов и темно-красный цвет рубинов вызваны следовыми количествами иона хрома (III). Однако два совершенно разных цвета вызваны разными группами, связанными с хромом.

Рис. 3. Цветовая гамма ионов переходных металлов. StudySmarter Originals

Почему ионы других металлов не окрашены? Это связано с тем, что у них нет неполных d-подоболочек, и поэтому они не поглощают никакие длины волн в спектре видимого света. Видимый свет со всеми присутствующими длинами волн в совокупности дает белый свет , и поэтому выглядит бесцветным .

Свойства переходных металлов: каталитическая активность

Наконец, давайте рассмотрим каталитические свойства переходных металлов.

Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции без общего химического изменения. Они работают, обеспечивая альтернативный путь реакции с более низкой энергией активации .

Из приведенного выше определения видно, почему катализаторы так полезны, особенно в промышленности: они ускоряют химические реакции без особых дополнительных затрат. Вам нужно купить катализатор только один раз, и теоретически он может служить вечно!

Многие переходные элементы и их соединения действуют как хорошие катализаторы. И вот почему:

• Переходные металлы демонстрируют несколько различных стабильных степеней окисления и поэтому могут легко отдавать и получать электроны . Это означает, что они действуют как хорошие «места хранения» электронов во время химической реакции.

• Многие переходные металлы являются хорошими адсорбентами . Это означает, что реагирующие молекулы могут легко прилипать к их поверхности. Адсорбция вызывает своего рода взаимодействие между реагирующими молекулами и поверхностью переходного металла, такое как ослабление связей реагента. Это позволяет протекать реакции.

Оба вышеуказанных фактора помогают снизить энергию активации реакции и тем самым увеличить скорость реакции.

Перейдите к Катализаторы , чтобы узнать больше о различных типах катализаторов и о том, как они работают. Вы сосредоточитесь на конкретных примерах, таких как оксид ванадия(V) и ионы Fe ²⁺ .

Многие Нобелевские премии были присуждены химикам-новаторам в области катализа. Например, Фриц Габер получил Нобелевскую премию в 1918 за его работу над процессом Габера , который синтезирует аммиак с использованием катализатора на основе железа. Карл Циглер и Джулио Натта разделили Нобелевскую премию в 1963 году за вклад в полимеризацию углеводородов. При этом используется катализатор Циглера-Натта , который часто содержит титан или гафний.

Вы также найдете ферменты, ласково называемые «природными катализаторами» , которые зависят от переходных металлов. Медь является жизненно важной частью тирозиназы , которые синтезируют меланин : пигментированные гранулы, которые защищают вашу ДНК от вредного солнечного УФ-излучения. Кроме того, азотфиксирующие бактерии используют ферменты, известные как нитрогеназы . Они действуют как версия процесса Габера в живом мире, катализируя превращение азота в аммиак. Как и катализаторы в процессе Габера, нитрогеназы содержат железо. Они часто также содержат второй переходный металл, обычно молибден, но иногда и ванадий.

Свойства переходных элементов: магнетизм

Хотите узнать об одном последнем свойстве переходных металлов? Давайте исследуем магнетизм .

Магнетизм вызван неспаренными электронами . Электроны естественным образом обладают магнитным моментом, обусловленным их вращением, но у видов с просто спаренными электронами , магнитные моменты компенсируют . Это означает, что такие виды не подвержены влиянию внешнего магнитного поля; мы говорим, что они диамагнетик .

Однако виды с одним или несколькими неспаренными электронами до имеют общий магнитный момент . Такие виды подвергаются воздействию внешнего магнитного поля, и мы говорим, что они парамагнитны . Если вы держите магнит рядом с парамагнитным веществом, его магнитные моменты выстраиваются в линию в направлении магнитного поля . Однако, когда вы удаляете внешнее магнитное поле, магнитные моменты возвращаются в случайное состояние, и виды теряет свой магнетизм .

Мы также получаем ферромагнитный вид . Они также содержат неспаренных электронов . Из-за энергетических соображений магнитные моменты этих неспаренных электронов естественным образом ориентируются параллельно друг другу , вместо того, чтобы принимать случайное расположение. Это означает, что ферромагнитные частицы сохраняют свои магнитные свойства даже при удалении внешнего магнитного поля , и поэтому сами действуют как крошечные магниты .

Какое отношение магнетизм имеет к переходным металлам? Что ж, многие переходные металлы встречаются в природе с неспаренными электронами . Это означает, что они проявляют магнетизм. Другие металлы, такие как алюминий, также имеют неспаренные электроны и тоже проявляют магнитные свойства, но в основном все эти металлы парамагнитны . С другой стороны, переходные металлы могут быть ферромагнитными , что означает, что они сохраняют свои магнитные свойства даже вне внешнего магнитного поля и так сами действуют как магниты . Примеры ферромагнитных частиц включают железо (Fe), никель (Ni) и кобальт (Co).

Рис. 4: Расположение электронов железа, никеля и кобальта. Показаны только 3d- и 4s-орбитали. Обратите внимание, что все три элемента содержат неспаренные электроны и поэтому обладают магнитными свойствами. StudySmarter Originals

Свойства переходных металлов — основные выводы

• Переходные металлы — это элементы, образующие стабильные ионы с частично заполненными d-подоболочками электронов.

• Переходные металлы проявляют типичные металлические свойства : они имеют высокие температуры плавления и кипения , являются твердыми и плотными , и являются хорошими проводниками .

• Переходные металлы могут образовывать ионы с несколькими степенями окисления . Ионы часто ярко окрашены .

• Они также образуют комплексные соединения .