Топ пять самых дорогих веществ на земле. Летучесть комплексов Алюминий летучий металл

Летучими называют соединения, способные испаряться и конденсироваться без изменения состава при умеренной (ниже 700--800 К) температуре. Признаки летучести: возможность сублимации (возгонки) вещества; присутствие в масс-спектре молекулярных соединений или осколочных металлосодержащих ионов.

Летучие соединения металлов можно подразделить на несколько классов:

1) комплексы с монодентатными -донорными лигандами (галогениды);

• 2) борогидриды ;
• 3) хелаты (Я-дикетонаты и их производные, диалкилдитиокарбаминаты, комплексы с макроциклическими лигандами);
• 4) безводные нитраты, перхлораты;

5) комплексы с лигандами /г-акцепторного типа (циклопентадиенильные комплексы);

6) смешанолигандные комплексы. Здесь ДПМ -- дипивалоилметан; ГФА -- гексафторацетон; ТТА -- теноилтрифторацетон; ТБФ -- трибутилфосфат.

Можно отметить, что максимальной летучестью обладают соединения, имеющие молекулярное строение с отчетливо выраженным ковалентным характером химической связи и формально нулевой степенью окисления металла, или, например, соединения многовалентных металлов в высшей степени окисления, в которых происходит полное экранирование централь-лого иона металла. Наибольшим разнообразием летучих соединений характеризуются d- и р-элементы, наименьшим -- тяжелые щелочные и щелочноземельные металлы. Таким образом, свойства летучести того или иного соединения тесно связаны с его химическим строением. Летучие комплексные соединения используют в газовой хроматографии, масс-спектрометрическом анализе, для разделения и концентрирования сублимацией.

Растворимость комплексов.

Растворимость веществ определяется соотношением свободных энергий образования кристаллической решетки и сольватации. И та, и другая энергия зависят от структуры вещества и природы растворителя. Так, в высокополярных растворителях (вода) растворимость комплексов в целом уменьшается в ряду: заряженные » незаряженные гидрофильные > незаряженные гидрофобные комплексы. Для органических неполярных растворителей ряд растворимости противоположный.

Для заряженных комплексов (включая ионные ассоциаты) растворимость в воде, как правило, возрастает с увеличением заряда иона, например

уменьшается с увеличением его размера:

Для незаряженных комплексов растворимость существенно зависит от соотношения гидрофильных и гидрофобных фрагментов. Так, среди хелатов растворимость в воде, как правило, ниже для координационно насыщенных соединений, т. е. таких, в которых все координационные места центрального атома заняты хелатообразующим реагентом. Например, среди комплексов Ni(II), Fе(II), Сu(II), Со(II) с диметилглиоксимом () состава М:L = 1:2 растворимость в воде диметилглиоксимата никеля (II) значительно ниже, чем остальных. Причина состоит в том, что никель с этим реагентом образует координационно насыщенный плоский квадратный комплекс с КЧ = 4 состава а Fе(II), Сu(II), Со(II) -- координационно ненасыщенные октаэдрические комплексы. Однако, если органическая часть лиганда достаточно велика, гидрофобна и может блокировать гидрофильные группы, то и координационно ненасыщенные комплексы могут быть очень мало растворимы в воде. Например, растворимость в воде большинства координационно ненасыщенных гидрофобных 8 -оксихинолинатов двухзарядных ионов состава ниже, чем для координационно насыщенного, но гидрофильного комплекса Сu(II) с аминоуксусной кислотой:

Введение тяжелых гидрофобных заместителей (эффект утяжеления) в молекулу хелата или ионного ассоциата широко используется в аналитической химии. Так, применение тяжелых органических катионов позволяет осаждать в виде ионных ассоциатов даже относительно простые неорганические комплексы. Например, из разбавленных растворов или катион нафтохинолиния количественно осаждает комплекс. Однако следует иметь в виду, что введение заместителей -- даже гидрофобных -- в положение, близкое к донорным атомам хелатообразующих групп, может вызвать стерические затруднения при комплексообразовании и привести к нежелательному результату. Так, из-за стерических препятствий, вызванных метальной группой, к иону Аl(III) могут присоединиться только две молекулы 2-метил-8-оксихинолина (HL). В результате образуется комплекс состава, который заряжен и хорошо растворим в воде.

Для большинства людей самым ценным веществом на земле является золото. Во многом они будут правы, ценность золота высока и это один из наиболее почитаемых драгоценных металлов, однако его трудно отнести к наиболее дорогим. Что удивительно, даже платина не дотягивает до пятерки редчайших материалов, за которые люди готовы заплатить непомерные деньги.

Так что же можно называть самыми дорогими веществами, которое встречаются на нашей планете? Их список ограничен и в него входят очень редкие экземпляры, что и объясняет их стоимость. Предлагаем ознакомиться с нашим списком топ-5 «самое дорогое вещество в мире ».

5 место — Тааффеит — 2,5 — 20 тысяч долларов за грамм

Химические свойства тааффеита:

• 1. Его плотность 3,61
• 2. Твёрдость по шкале Мооса 8.
• 3. Формула Mg3Al8BeO16.

Представляет редкий драгоценный минерал сиреневого цвета. Этот камень крайне редкий, считается, что он встречается в миллион раз реже, чем бриллиант.

Зачем нужен тааффеит:

вследствие чрезвычайной редкости применяется лишь в качестве драгоценного камня.

Тааффеит открыл граф Ричарда Тааффе, поэтому в честь него и был назван. Тааффе в 1945 году заметил в партии драгоценных камней необычный экземпляр и решил послать его в Лондон для изучения. В лаборатории драгоценных камней выяснили, что минерал отличается от уже открытых. При помощи микрохимического и рентгеноструктурного анализов выяснили, что его состав расположен между составами хризоберилла и шпинели. Из-за того, что в нем присутствуют следы железа, минерал имеет бледный розовато-лиловый цвет.

Стоимость Тааффеита примерно 2,5 — 20 тысяч долларов за один грамм либо 500 — 4 тысячи за карат.

Дорогими могут быть не только вещества, но и предметы из них сделанные. Например, в СССР одной из самых дорогих монет были 10 копеек 1931 года — если Вы найдете такую монетку, то заработаете более 95 тысяч рублей! Остальных участников топа, можете

4 место — Тритий — 30 миллионов долларов за один кг (30 000$ за грамм)

В природе тритий создается атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов в верхних слоях атмосферы, к примеру, азота.

Химические свойства трития:

• 1. Тритий в процессе распада превращается в 3He с испусканием антинейтрино (бета-распад) и электрона.
• 2. Период полураспада трития составляет 12,32 года.
• 3. Средняя энергия электронов составляет 5,7 кэВ, а доступная энергия распада равняется 18,59 кэВ.

Тритий открыли английские ученые в 1934 году Пауль Хартек, Маркус Олифант и Эрнест Резерфорд.

Зачем нужен тритий:

он применяется для создания самосветящихся знаков «выход» в офисах, школах, кинотеатрах. Используется также как радиоактивная метка в химии и биологии, в термоядерном оружии в виде термоядерного горючего и источника нейтронов, в геологии, чтобы датировать природные воды.

Идут эксперименты по созданию на базе трития генераторов электричества сверхмалой мощности, к примеру, для питания автономных датчиков или питания RFID меток. Срок службы генератора должна составлять примерно около 20 лет.

Промышленный тритий образуется в ядерных реакторах облучением нейтронами лития-6. Чтобы произвести один кг трития необходимо затратить 30 миллионов долларов.

3 место — Бриллианты — 55 тысяч долларов за тысячную долю кг

Бриллиант Куллинан — весит 621 грамм

Бесцветный камень может стоить свыше 11 долларов за карат, а редкие цветные бриллианты могут доходить до 55 тысяч долларов.

Бриллиант – это алмаз, которому при помощи обработки была придана соответствующая специальная форма, она позволяет максимально подчеркнуть его естественный блеск.

Главное в оценке огранки бриллианта является ее качество, то есть насколько грани пропорциональны и геометрически точны. Идеальную огранку кодируют литерой «А», затем располагают по убыванию качества. Наиболее существенный показатель качества бриллиантов – это чистота. Она выражается в отсутствии или наличии дефектов камня либо посторонних включений.

По цвету бриллианты могут быть:

• 1. традиционными – это бесцветные, а также все оттенки жёлтого;
• 2. фантазийными – это голубые, розовые, зеленые, синие бриллианты.

Идеальный и без изъянов бриллиант называется бриллиантом чистой воды. Масса бриллиантов меряется в каратах, то есть 1 карат равен 0,0002 кг.

Зачем нужен бриллиант:

чаще всего природные алмазы используются в ювелирной промышленности. К тому же исключительная твёрдость алмаза необходима для применения в промышленности: его применяют для изготовления резцов, сверл, ножей и других подобных изделий.

Кстати, редакция сайта u B iznes.ru подготовила для вас очень интересный топ — , посмотрите, какой алмаз стоит дороже всего.

2 место — Калифорний 252 — 27 миллионов долларов за тысячную долю кг

Калифорний является чрезвычайно летучим металлом.

Химические свойства калифорния:

• 1. Может существовать только в двух полиморфных модификациях.
• 2. Ниже 600 °C устойчивостью обладает α-модификация с гексагональной решёткой, а при более 600 °C — β-модификация с гранецентрированной кубической решёткой.
• 3. Температура кипения равняется 1227 °C.
• 4. Температура плавления равняется 900 °C.

Зачем нужен калифорний:

изотопы калифорния из-за того, что он крайне дорог в производстве практическим применением никаким не обладают. Его создали лишь однажды, после того как его открыли в 1950 году.

Калифорний Получен искусственно в Калифорнийском университете в Беркли в 1950 году группой Сиборга. Твердые соединения калифорния впервые получены в 1958 году – это 249CfOCl и 249Cf2O3. Всего известно 17 изотопов калифорния.

Калифорний-251 встречается в книге «Символы распада» Чингиза Абдуллаева, где приводится в виде элемента миниатюрной атомной бомбы. Часто можно встретить упоминания о «калифорниевых пулях», которые представляют сверхкомпактные ядерные боезаряды. В большинстве случаев проследить источник подобной информации нет возможности либо заметка оказывается шуткой. Такая заметка вышла в журнале Популярная Механика в 2004 году в виде первоапрельской шутки.

Калифорний считается одним из самых дорогих материалов на нашей планете. Цена изотопа 252Cf достигает 500 миллионов долларов США за кг.

1 место — Антивещество — 62,5 триллиона долларов за грамм

Зачем нужен это материал:

в будущем антиматерию теоретически можно применить в качестве топлива, которое позволит доставлять космические корабли к другим планетам.

Если удастся создать технологии, способные производить и удерживать антиматерию, то это будет прорыв. Можно будет создать компактную бомбу, которая уничтожит целую планету либо реактор, способный обеспечить энергетические потребности всех континентов.

Однако для его производства необходимо использовать невероятно дорогие технологии. К примеру, чтобы создать всего лишь тысячную долю кг, всему миру нужно было бы работать целый год. Весь ВВП в мире равняется 65 трлн. долларов. Согласитесь, очень дорогой материал.

Видео — дорогие вещества мира:

По характеру горения металлов их делят на две группы: ле­тучие и нелетучие. Летучие металлы обладают относительно низкими температурами фазового перехода - температура плав­ления менее 1000 К, температура кипения не превышает 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литии, натрий, ка­лий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше. Тем­пература плавления, как правило, выше 1000 К. а температура кипения - больше 2500 К (табл. 1).

Механизм горения металлов во многом определяется состоянием их окисла. Температура плавления летучих металлов зна­чительно ниже температуры плавления их окислов. При этом по­следние представляют собой достаточно пористые образования.

При поднесении источника зажигания к поверхности металла происходит его испарение и окисление. При достижении концентрации паров, равной нижнему концентрационному пределу, про­исходит их воспламенение. Зона диффузионного горения устанав­ливается у поверхности, большая доля тепла перелается металлу, и он нагревается до температуры кипения. Образующиеся пары, свободно диффундируя через пористую окисную пленку, посту­пают в зону горения. Кипение металла вызывает периодическое разрушение окисной пленки, что интенсифицирует горение. Про­дукты горения (окислы металлов) диффундируют не только к по­верхности металла, способствуя образованию корки окисла, но и в окружающее пространство, где, конденсируясь, образуют твер­дые частички в виде белого дыма. Образование белого плотного дыма является визуальным признаком горения летучих металлов.

Таблица 1

У нелетучих металлов, обладающих высокими температурами фазового перехода, при горении на поверхности образуется весь­ма плотная окисная пленка, которая хорошо сцепляется с по­верхностью металла. В результате этого скорость диффузии паров металла через пленку резко снижается и крупные частицы, на­пример, алюминия и бериллия, гореть не способны. Как правило, пожары таких металлов имеют место в том случае, когда они находятся в виде стружки, порошков и аэрозолей. Их горение происходит без образования плотного дыма. Образование плот­ной окисной пленки на поверхности металла приводит к взрыву частицы. Это явление особенно часто наблюдается при движении частицы в высокотемпературной окислительной среде, связывают с накоплением паров металлов под окисной пленкой с последую­щим внезапным ее разрывом. Это, естественно, приводит к рез­кой интенсификации горения.

Основными параметрами их горения являются время воспламе­нения и сгорания. Из теории диффузионного горения следует, что время сгорания частицы металла t г пропорционально квадрату ее диаметра d o . Экспериментальные данные показывают, что фактическая зависимость несколько отличается от теоретической. Так, для алюминия t г ~d o 1,5÷1,8 , магния t г ~d o 2,6 , а для титана ­ t г ~d o 1,59 .

Повышение концентрации кислорода в атмосфере интенсифицирует горение металла. Частички алюминия диаметром (53 ÷ 66) 10 -3 мм в атмосфере, содержащей 23% кис­лорода, сгорают за 12,7·10 -3 с, а при повышении концентрации окислителя до 60% - за 4,5·10 -3 с.

Однако для пожарно-технических расчетов большой интерес представляет не время сгорания частицы металла, а скорость рас­пространения пламени по потоку взвеси частиц металла в окис­лителе. В табл.2 приведены экспериментальные данные по скорости распространения пламени и массовой скорости выгора­ния взвеси частиц диаметрами менее 10 -2 мм и 3·10 -2 мм алю­миния в воздухе при различном коэффициенте избытка воздуха.

Таблица 2

Анализ данных табл.2 позволяет сделать следующие вы­воды.

1. С увеличением размера частиц горючего в воздухе скорость распространения пламени уменьшается.

2. При приближении состава горючей смеси (металл-воздух) к стехиометрической (α=1) скорость распространения пламени возрастает.

3. Скорость горения взвеси частиц металла в воздухе одного порядка с нормальной скоростью распространения пламени по стехиометрическим смесям предельных углеводородов в воздухе - 0,4 м/с (табл. 2).

Горение металлов возможно не только в окислительной среде, но и в продуктах горения органических веществ. В этом случае горение протекает за счет экзотермической реакции восстановле­ния воды до водорода, а двуокиси углерода до его окисла по реакции:

2Al +3Н 2 0 = Al 2 O 3 + ЗН 2 + 1389,4 кДж/моль;

2Al + 3CO 2 = Al 2 O 3 + 3СО + 1345,3 кДж/моль.

По характеру горения металлы делятся на две группы: летучие и нелетучие. Летучие металлы обладают относительно низкимитемпературами фазового перехода, температура их плавления менее1000 К, температура кипения < 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литий, натрий, калий) и ще­лочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше Т плав > 1000 К, а Т кип > 2500 К. Механизм горения металлов во мно­гом определяется состоянием их оксидов. Температура плавления летучих металлов зна­чительно ниже температуры плавления их оксидов. При этом оксиды представ­ляют собой достаточно пористые соединения.

При воздействии ИЗ на поверхность металла проис­ходит его испарение и окисление. При достижении НКПРП происходит их воспламенение. Зона диффузион­ного горения устанавливается у поверхности. Образующиеся пары, свободно диффундируют через пористую оксидную пленку и поступают в зону горения. Кипение металла вызы­вает периодическое разрушения оксидной пленки, что ин­тенсифицирует горние. Продукты горения, окислы металлов диффундируют не только к поверхности металла, способст­вуя образованию корки окисла (оксида), но и в окружающее про­странство, где, конденсируясь, образуются твердые частички в виде белого дыма. Белый плотный дым – признак горения летучих металлов.

У нелетучих металлов при горении на поверхности образуется более плотная окисная пленка, она хорошо сцепляется с поверхностью металла. В результате этого скорость диффузии паров металла через пленку затруднена и поэтому крупные частицы алюминия, бериллия гореть не способны. Как правило, нелетучие металлы горят в виде стружки, порошка аэрозолей. Их горение проходит без об­разования плотного дыма. При горении металлических пылей следует знать особенности, отличающие их от горения органических пылей:

1) при приближении состава горючей смеси (металл-
воздух) к стехиометрической (a = 1) скорость распространения
пламени возрастает;

2) скорость горения металлических пылей одного порядка с горением смесей предельных углеводородов;

3) горение металлов возможно не только в окислительной среде, но и в продуктах горения органических веществ, в этом случае горение протекает за счет экзотермической реакции воспламенения воды до водорода.

2А1 + 3Н 2 О → А1 2 О 3 + 3Н 2 +1389,4 к Дж/моль,

2А1 + 3СО 2 → А1 2 О 3 + 3СО + 1345,3 кДж/моль;

4) аэрогель металлов повышает свои пожароопасные свойства при увлажнении. Склонен к самовозгоранию. И при воспламенении развивает температуру, в десятки раз превышающую горение сухой аэровзвеси. Так, испытания, проведенные ФГУ ВНИИПО МЧС России, показали следующиерезультаты:

· для испытаний были приготовлены две 40-литровые фляги с порошком циркония. Порошок в одном случае был сухой, в другом увлажненный. При воспламенении сухого циркония горение продолжалось 30 мин, Т пл = 1200 0 С, температура воздуха на расстоянии 40 м от фляги составила 300 0 С;

· при воспламенении увлажненного порошка циркония процесс горения не превысил 5 минут, столб пламени имел высоту около 30 м, температура воздуха на расстоянии 40 м от очага горения составила 1300 0 С.

Вопросы для самоконтроля

1. Как классифицируются органические, неорганические ТГМ?

2. Какие соединения относятся к комплексным ТГМ?

3. Как ведут себя при нагревании каучуки, термопласты?

4. Как ведут себя при нагревании древесина, реактопласты?

5. Какие ТГМ горят по гетерогенному механизму?

6. В чем состоит принцип действия огнезащиты ТГМ?

7. Какие способы теплопередачи участвуют в распространении горения по ТГМ?

8. От каких факторов зависит скорость горения ТГМ?

9. В чем сходство в горении жидкостей и ТГМ?

10. Что происходит при воспламенении древесины?

11. Как протекает процесс термического разложения (пиролиза) древесины?

12. При какой температуре происходит прекращение выхода летучих соединений и начало горения углеродистого остатка древесины?

13. Что называется горючей пылью?

14. Что представляют собой аэрогель и аэровзвесь?

15. Какие свойства пылей характеризуют ПВО аэрогеля и аэровзвесей?

16. Каковы основные положения теории горения аэровзвесей?

17. От каких параметров зависят пределы воспламенения аэровзвесей?

18. Как классифицируются металлы по характеру горения?

19. Каковы особенности горения летучих металлов?

20. Каковы особенности горения нелетучих металлов?

До сих пор мы говорили о металлах, «работающих» в основном на Земле. Главным образом, о черных металлах. Это естественно: железо, сталь и чугун помогли людям создать современную цивилизацию. Вплоть до начала нашего столетия железо и его сплавы играли ведущую роль в промышленности. Эта роль не утеряна и сейчас, но в XX веке все большее значение начинают приобретать другие металлы - цветные. Снова очень ценной и нужной стала медь. Металл древних бронзовых орудий оказался необходимым для электротехники. Обмотки трансформаторов и электрогенераторов, линии электропередач, электрическая проводка внутри машин и зданий - все это сделано из меди. Затем на передний план выдвинулись и другие металлы, которые помогли человеку покорить сначала воздух, а затем и безвоздушное пространство.

Первые самолеты имели деревянный каркас, обтянутый тканью. Их насмешливо называли «летающими этажерками». Но эта легкая конструкция вполне отвечала своему назначению, пока скорости полета не превышали 150 километров в час. Потом скорости увеличились - и самолеты начали разламываться в воздухе. Ломались крылья и хвостовое оперение, разваливались фюзеляжи... Стало ясно, что от деревянного каркаса надо избавляться. Чем же заменить дерево и ткань? Требовался материал гораздо более прочный, но такой же легкий. Ведь вся история авиации - это, по сути, борьба с весом. Чем легче самолет, тем быстрее он полетит, тем больше полезного груза сможет забрать.

Первым летающим металлом стал алюминий - самый распространенный металл в земной коре. Запасы его практически неисчерпаемы. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество, уступая в этом только серебру, меди и золоту. Зато по удельному весу он гораздо легче этих металлов.

Всем был бы хорош алюминий, да вот беда - непрочен, мягок. Нельзя из него делать самолеты. И вообще ничего нельзя делать, кроме посуды. Поэтому и применение его было очень ограниченно. А когда его только что открыли и начали получать в лабораторных условиях, то вообще не знали, на что может употребляться этот металл.

Помню, в одной старой книге читал я о неожиданном применении, которое нашел для алюминия русский царь. Для отряда гренадеров, который должен был присутствовать на торжествах в Париже, сделали алюминиевые шлемы. Фурор был необыкновенный. Парижане ахали, думая, насколько же богат русский царь, если сделал шлемы... из серебра (в то время широкая публика про алюминий почти не знала). Ошибались парижане: алюминиевые шлемы стоили тогда гораздо дороже серебряных. К сожалению, я нигде не мог найти подтверждения этому факту, поэтому и привожу его как полулегенду.

Но вернемся к самолетам. Если нельзя делать их из чистого алюминия, то, может быть, можно из его сплавов? На примере железа и стали мы знаем, что сплавы могут быть в десятки раз прочнее основного из составляющих их металлов. Нельзя ли создать прочные и легкие сплавы на основе алюминия?

Над этой задачей работали многие ученые. Брели ощупью, пробуя одно за другим все известные в то время вещества. Первым наткнулся на правильное решение немецкий исследователь Альфред Вильм. Проведя сотни опытов, он установил, что медь и магний, введенные в определенных пропорциях в алюминий, повышают его прочность в три - пять раз. Это не так много, как бы хотелось, но дает надежду на дальнейшие успехи. А нельзя ли полученные сплавы закалить, чтобы они стали еще прочнее? Правда, распространено мнение, что из всех металлов закалку принимают только сталь да в определенных условиях медь и бронза, но почему обязательно верить распространенному мнению?

Вильм нагревал сплав до 500 градусов и опускал в воду. Да, измерения показали, что закаленный сплав прочнее незакаленного. Но вот насколько? Удивительное дело, прибор каждый раз показывал новую величину. Неисправен прибор, решил ученый, и отдал его на проверку. Через несколько дней, получив тщательно выверенный прибор, Вильм повторил измерения. Прочность сплава возросла вдвое.

И тут ученого осенило: прочность возрастает после выдержки. Вильм поместил шлиф под микроскоп, и все сомнения рассеялись: после выдержки сплав приобрел мелкозернистую структуру.

Было чему удивляться: ведь о закалке, кажется, было уже известно все. Еще со времен Гомера люди закаливают металлические изделия, чтобы придать им прочность. И однако, природа продемонстрировала новое, неведомое свойство металлов: некоторые из них упрочняются не во время закалки, а позже ее.

Итак, определилась технология: сплав закаливался и выдерживался пять - семь дней. В общем итоге прочность по сравнению с чистым алюминием возрастает примерно в десять раз. Можно делать самолеты!

Вильм продал свой патент одной немецкой фирме, которая и начала выпускать сплав, назвав его «дуралюмин», что означает крепкий алюминий. У нас это название трансформировалось в дюралюминий, или, попросту, в дюраль.

Главная » Кредиты » Топ пять самых дорогих веществ на земле. Летучесть комплексов Алюминий летучий металл