Gvozdeni metal. aktivni metali

Metali koji lako reaguju nazivaju se aktivnim metalima. To uključuje alkalne, zemnoalkalne metale i aluminijum.

Pozicija u periodnom sistemu

Metalna svojstva elemenata slabe s lijeva na desno unutra periodni sistem Mendeljejev. Stoga se elementi grupa I i II smatraju najaktivnijim.

Rice. jedan. aktivni metali u periodnom sistemu.

Svi metali su redukcioni agensi i lako se odvajaju od elektrona na vanjskom energetskom nivou. Aktivni metali imaju samo jedan ili dva valentna elektrona. U ovom slučaju, metalna svojstva se poboljšavaju od vrha do dna sa povećanjem broja energetskih nivoa, jer. što je elektron udaljeniji od jezgra atoma, to mu je lakše da se odvoji.

Alkalni metali se smatraju najaktivnijim:

• litijum;
• natrijum;
• kalijum;
• rubidijum;
• cezijum;
• francium.

Zemnoalkalni metali su:

• berilij;
• magnezijum;
• kalcijum;
• stroncij;
• barijum;
• radijum.

Stepen aktivnosti metala možete saznati pomoću elektrohemijskog niza napona metala. Što se element nalazi lijevo od vodonika, to je aktivniji. Metali desno od vodonika su neaktivni i mogu komunicirati samo s koncentriranim kiselinama.

Rice. 2. Elektrohemijske serije napona metala.

Na listi aktivnih metala u hemiji nalazi se i aluminijum, koji se nalazi u grupi III i levo od vodonika. Međutim, aluminijum se nalazi na granici aktivnih i srednje aktivnih metala i ne reaguje sa nekim supstancama kada normalnim uslovima.

Svojstva

Aktivni metali su mekani (mogu se rezati nožem), lagani i imaju nisku tačku topljenja.

Main Hemijska svojstva metali su prikazani u tabeli.

Aktivni metali lako reagiraju, stoga se u prirodi nalaze samo u mješavinama - mineralima, stijenama.

Rice. 3. Minerali i čisti metali.

Šta smo naučili?

Aktivni metali uključuju elemente grupe I i II - alkalne i zemnoalkalne metale, kao i aluminijum. Njihova aktivnost je posljedica strukture atoma - nekoliko elektrona se lako odvaja od vanjskog energetskog nivoa. To su meki laki metali koji brzo reaguju sa jednostavnim i složene supstance tvoreći okside, hidrokside, soli. Aluminij je bliži vodoniku i potrebna je njegova reakcija sa supstancama dodatni uslovi - visoke temperature, uništavanje oksidnog filma.

Svojstva metala.

1. Osnovna svojstva metala.

Svojstva metala dijele se na fizička, hemijska, mehanička i tehnološka.

To fizička svojstva uključuju: boju, specifičnu težinu, topljivost, električnu provodljivost, magnetna svojstva, toplotnu provodljivost, proširivost pri zagrijavanju.

Za hemijsku - oksidabilnost, rastvorljivost i otpornost na koroziju.

Do mehaničkih - čvrstoća, tvrdoća, elastičnost, viskoznost, plastičnost.

Do tehnoloških - kaljivost, fluidnost, savitljivost, zavarljivost, obradivost.

1. Fizička i hemijska svojstva.

Boja. Metali su neprozirni, tj. ne propuštaju svjetlost, a u ovoj reflektiranoj svjetlosti svaki metal ima svoju posebnu nijansu - boju.

Od tehničkih metala obojeni su samo bakar (crveni) i njegove legure. Boja ostalih metala kreće se od čelično sive do srebrno bijele. Najtanji filmovi oksida na površini metalnih proizvoda daju im dodatne boje.

Specifična gravitacija. Težina jednog kubnog centimetra tvari, izražena u gramima, naziva se specifična težina.

Prema specifičnoj težini razlikuju se laki i teški metali. Od tehničkih metala najlakši je magnezij (specifična težina 1,74), najteži volfram (specifična težina 19,3). Specifična težina metala u određenoj mjeri ovisi o načinu na koji se proizvode i obrađuju.

Fusibility. Sposobnost prelaska iz čvrstog u tečno stanje pri zagrevanju je najvažnija imovina metali. Kada se zagreju, svi metali prelaze iz čvrstog u tečno stanje, a kada se rastopljeni metal ohladi iz tečnog u čvrsto stanje. Tačka topljenja tehničkih legura nema jednu specifičnu tačku topljenja, već raspon temperatura, ponekad prilično značajan.

Električna provodljivost. Konduktivnost je prijenos električne energije slobodnim elektronima. Električna provodljivost metala je hiljadama puta veća od električne provodljivosti nemetalnih tijela. Kako temperatura raste, električna provodljivost metala opada, a kako temperatura opada, raste. Kada se približi apsolutnoj nuli (-273 0 C), električna provodljivost metala se kreće od +232 0 (kalaj) do 3370 0 (volfram) neograničeno. Većina se povećava (otpor pada na skoro nulu).

Električna provodljivost legura je uvijek niža od električne provodljivosti jedne od komponenti koje čine legure.

Magnetna svojstva. Samo tri metala su jasno magnetna (feromagnetna): gvožđe, nikl i kobalt, kao i neke njihove legure. Kada se zagriju na određene temperature, ovi metali gube i svoja magnetna svojstva. Neke legure željeza nisu feromagnetne čak ni na sobnoj temperaturi. Svi ostali metali se dijele na paramagnetne (magneti privlače) i dijamagnetne (odbijaju se magnetima).

Toplotna provodljivost. Toplotna provodljivost je prenošenje toplote u telu sa toplijeg na manje zagrejano mesto bez vidljivog pomeranja čestica ovog tela. Visoka toplotna provodljivost metala omogućava im da se brzo i ravnomerno zagrevaju i hlade.

Od tehničkih metala, bakar ima najveću toplotnu provodljivost. Toplotna provodljivost željeza je mnogo niža, a toplinska provodljivost čelika varira ovisno o sadržaju komponenti u njemu. Kako temperatura raste, toplotna provodljivost se smanjuje, a kako temperatura pada, raste.

Toplotni kapacitet. Toplotni kapacitet je količina toplote potrebna da se temperatura tela podigne za 10.

Specifični toplinski kapacitet tvari je količina topline u kilogramima - kalorijama, koja se mora prijaviti na 1 kg tvari da bi se njena temperatura podigla za 10.

Specifični toplinski kapacitet metala u odnosu na druge tvari je mali, što ih čini relativno lakim za zagrijavanje na visoke temperature.

Ekspanzija pri zagrevanju. Omjer povećanja dužine tijela kada se ono zagrije za 1 0 prema njegovoj prvobitnoj dužini naziva se koeficijent linearnog širenja. Za različite metale, koeficijent linearne ekspanzije uvelike varira. Na primjer, volfram ima koeficijent linearne ekspanzije od 4,0·10 -6, a olovo 29,5 ·10 -6.

Otpornost na koroziju. Korozija je uništavanje metala zbog njegove hemijske ili elektrohemijske interakcije sa spoljašnje okruženje. Primjer korozije je rđanje željeza.

Visoka otpornost na koroziju (otpornost na koroziju) je važno prirodno svojstvo nekih metala: platine, zlata i srebra, zbog čega se nazivaju plemenitim. Nikl i drugi obojeni metali također dobro odolijevaju koroziji. Crni metali korodiraju jače i brže od obojenih metala.

2. Mehanička svojstva.

Snaga. Snaga metala je njegova sposobnost otpora spoljne sile bez urušavanja.

Tvrdoća. Tvrdoća je sposobnost tijela da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela u njega.

Elastičnost. Elastičnost metala je njegovo svojstvo da povrati svoj oblik nakon prestanka djelovanja vanjskih sila koje su izazvale promjenu oblika (deformaciju).

Viskoznost.Žilavost je sposobnost metala da se odupre brzo rastućim (udarnim) vanjskim silama. Viskoznost je suprotno svojstvo krtosti.

Plastika. Plastičnost je svojstvo metala da se deformiše bez razaranja pod dejstvom spoljnih sila i da zadrži nova forma nakon prestanka vlasti. Plastičnost je svojstvo koje je suprotno elastičnosti.

U tabeli. 1 prikazana su svojstva tehničkih metala.

Tabela 1.

Svojstva tehničkih metala.

3. Značaj svojstava metala.

Mehanička svojstva. Prvi zahtjev za bilo koji proizvod je dovoljna čvrstoća.

Metali imaju veću čvrstoću u odnosu na druge materijale, pa se opterećeni dijelovi mašina, mehanizama i konstrukcija najčešće izrađuju od metala.

Mnogi proizvodi, pored opšte čvrstoće, moraju imati i posebna svojstva karakteristična za rad ovog proizvoda. Na primjer, alati za rezanje moraju imati visoku tvrdoću. Za proizvodnju drugih reznih alata koriste se alatni čelici i legure.

Za proizvodnju opruga i opruga koriste se posebni čelici i legure visoke elastičnosti.

Duktilni metali se koriste u slučajevima kada su dijelovi izloženi udarnom opterećenju tokom rada.

Plastičnost metala omogućava njihovu obradu pritiskom (kovanje, valjanje).

fizička svojstva. U avionskoj, auto i vagonogradnji težina dijelova je često najvažnija karakteristika, pa su ovdje neizostavne legure aluminija, a posebno magnezijuma. Specifična čvrstoća (omjer vlačne čvrstoće i specifične težine) za neke legure, kao što je aluminij, veća je nego za meki čelik.

Fusibility koristi se za dobijanje odlivaka izlivanjem rastopljenog metala u kalupe. Metali niskog taljenja (kao što je olovo) koriste se kao medij za gašenje čelika. Neke složene legure su takve niske temperature topljenje koje se topi u vruća voda. Takve legure se koriste za livenje štamparskih matrica, u uređajima koji služe za zaštitu od požara.

Metali sa visokim električna provodljivost(bakar, aluminijum) se koriste u elektrotehnici, za izgradnju dalekovoda, i legure sa visokim električnim otporom - za žarulje sa žarnom niti, električne grejače.

Magnetna svojstva metali imaju primarnu ulogu u elektrotehnici (dinamo, motori, transformatori), za komunikacione uređaje (telefonski i telegrafski aparati) i koriste se u mnogim drugim vrstama mašina i uređaja.

Toplotna provodljivost metali omogućavaju proizvodnju njihovih fizičkih svojstava. Toplotna provodljivost se također koristi u proizvodnji lemljenja i zavarivanja metala.

Neke legure metala imaju koeficijent linearne ekspanzije, blizu nule; takve legure se koriste za proizvodnju preciznih instrumenata, radio cijevi. Širenje metala mora se uzeti u obzir prilikom izgradnje dugih konstrukcija kao što su mostovi. Također treba imati na umu da se dva dijela izrađena od metala s različitim koeficijentima ekspanzije i spojena zajedno mogu saviti, pa čak i slomiti prilikom zagrijavanja.

Hemijska svojstva. Otpornost na koroziju je posebno važna za proizvode koji rade u visoko oksidirajućim sredinama (rešetke, dijelovi hemijskih mašina i uređaja). Da bi se postigla visoka otpornost na koroziju, proizvode se posebni nehrđajući čelici otporni na kiseline i toplinu, a koriste se i zaštitni premazi.

Metali imaju mehanička, tehnološka, ​​fizička i hemijska svojstva.

Fizička svojstva uključuju: boju, gustinu, topljivost, električnu provodljivost, magnetna svojstva, toplotnu provodljivost, toplotni kapacitet, proširivost pri zagrevanju i fazne transformacije;

na hemijske - oksidabilnost, rastvorljivost, otpornost na koroziju, otpornost na toplotu;

do mehaničkih - čvrstoća, tvrdoća, elastičnost, viskoznost, plastičnost, lomljivost;

do tehnoloških - kaljivost, fluidnost, savitljivost, zavarljivost, obradivost.

Snaga- sposobnost metala da se odupre djelovanju vanjskih sila bez urušavanja.

Specifična snaga- odnos vlačne čvrstoće i gustine.

tvrdoća- naziva se sposobnost tijela da se odupre prodiranju drugog tijela u njega.

Elastičnost- svojstvo metala da povrati svoj oblik nakon prestanka djelovanja vanjskih sila koje uzrokuju promjenu oblika (deformaciju).

Viskoznost- sposobnost metala da se odupre uticaju spoljašnjih sila. Viskoznost je suprotno svojstvo krtosti.

Plastika- svojstvo metala da se deformira bez razaranja pod djelovanjem vanjskih sila i da nakon prestanka sila zadrži novi oblik.

Savremene metode ispitivanja metala su mehanička ispitivanja, hemijska, spektralna, metalografska i rendgenska analiza, tehnološki uzorci, detekcija grešaka. Ovi testovi pružaju priliku da steknete ideju o prirodi metala, njihovoj strukturi, sastavu i svojstvima.

Mehanička svojstva. Prvi zahtjev za bilo koji proizvod je dovoljna čvrstoća. Mnogi proizvodi, pored opšte čvrstoće, moraju imati i posebna svojstva karakteristična za ovaj proizvod. Na primjer, alati za rezanje moraju imati visoku tvrdoću. Za izradu reznih i drugih alata koriste se alatni čelici i legure, a za opruge i opruge koriste se specijalni čelici visoke elastičnosti.

Duktilni metali se koriste u slučajevima kada su dijelovi izloženi udarnom opterećenju tokom rada.

Plastičnost metala omogućava njihovu obradu pritiskom (kovanje, valjanje, štancanje).

Fizička svojstva. U avionima, automobilima, instrumentaciji i autogradnji, težina dijelova je često najvažnija karakteristika, pa su legure aluminija i magnezija ovdje posebno korisne.

Fusibility koristi se za proizvodnju odlivaka izlivanjem rastopljenog metala u kalupe. Metali niskog taljenja (olovo) koriste se kao medij za stvrdnjavanje čelika. Neke složene legure imaju tako nisku tačku topljenja da se tope u vrućoj vodi. Takve legure se koriste za livenje topografskih matrica, osigurača u uređajima za zaštitu od požara.

Metali sa visokim električna provodljivost(bakar, aluminijum) koristi se u elektrotehnici, u dalekovodima, i legure sa visokim električnim otporom - za žarulje sa žarnom niti, električne grejače.

Magnetna svojstva metali se koriste u elektrotehnici u proizvodnji elektromotora, transformatora u instrumentaciji (telefonski i telegrafski aparati).

Toplotna provodljivost metala omogućava ravnomjerno zagrijavanje za obradu pod pritiskom, toplinsku obradu, osim toga, pruža mogućnost lemljenja i zavarivanja metala.

Neki metali imaju koeficijent linearne ekspanzije blizu nule; takvi metali se koriste za izradu preciznih instrumenata u konstrukciji mostova, nadvožnjaka itd.

Hemijska svojstva. Otpornost na koroziju je posebno važna za proizvode koji rade u hemijski aktivnim sredinama (mašinski delovi u hemijskoj industriji). Za takve proizvode koriste se legure visoke otpornosti na koroziju - nehrđajući čelici otporni na kiseline i toplinu.

Biti u prirodi

Većina metala je prisutna u prirodi u obliku rude i veze. Oni se formiraju oksidi , sulfidi , karbonati ostalo hemijska jedinjenja. Za dobijanje čistih metala i njihovu dalju upotrebu potrebno ih je odvojiti od ruda i izvršiti prečišćavanje. Izvršite ako je potrebno doping i druge obrade metala. Nauka ovo proučava. metalurgija. Metalurgija razlikuje rude crnih metala (na osnovu žlezda) i obojeni (ne uključuju željezo, samo oko 70 elemenata). Zlato, srebro i platina primjenjuju se i na plemeniti (plemeniti) metali . Osim toga, prisutni su u malim količinama u morskoj vodi, biljkama, živim organizmima (iako igraju važnu ulogu).

Poznato je da se ljudsko tijelo sastoji od 3% metali. Većina naših ćelije kalcijum i natrijum, koncentrisan u limfni sistemi. Magnezijum akumulira se u mišiće i nervni sistem , bakar- u jetra , gvožđe- u krv.

Rudarstvo

Metali se često izvlače iz zemlje rudarskom industrijom, a rezultat - iskopane rude - služe kao relativno bogat izvor potrebnih elemenata. Da bi se saznala lokacija ruda, koriste se posebne metode pretraživanja, uključujući istraživanje ruda i istraživanje ležišta. Depoziti se obično dijele na karijera(razvoj ruda na površini), u kojem se rudarenje vrši vađenjem tla uz pomoć teške opreme, kao i podzemno mine.

Iz iskopane rude metali se po pravilu izdvajaju hemijskom ili elektrolitičkom redukcijom. AT pirometalurgija visoke temperature se koriste za pretvaranje rude u metalne sirovine, u hidrometalurgija hemija vode se koristi u iste svrhe. Metode koje se koriste zavise od vrste metala i vrste kontaminacije.

Kada je ruda metala jonsko jedinjenje metala i nemetala, obično se podvrgava topljenju – zagrijavanju redukcijskim sredstvom – da bi se izvukao čisti metal. Mnogi uobičajeni metali kao npr gvožđe, otopljen koristeći kao redukciono sredstvo ugljenik(dobija se sagorevanjem uglja). Neki metali kao npr aluminijum i natrijum, nemaju nikakav ekonomski opravdan redukcioni agens i ekstrahuju se upotrebom elektroliza.

Tvrdoća nekih metala po Mohsovoj skali:

Zbog lakog povratka elektrona moguća je oksidacija metala, što može dovesti do korozija i dalje degradacije imovine. Sposobnost oksidacije može se prepoznati po standardnom nizu aktivnosti metala. Ova činjenica potvrđuje potrebu korištenja metala u kombinaciji s drugim elementima ( legura, od kojih je najvažniji čelika), njihovo legiranje i korištenje raznih premaza.

Za tačniji opis elektronskih svojstava metala potrebno je koristiti kvantna mehanika. U svemu čvrste materije sa dovoljno simetrija energetski nivoi elektrona pojedinih atoma se preklapaju i formiraju dozvoljene zone, a zona koju formiraju valentni elektroni naziva se valentni pojas. Slaba veza valentnih elektrona u metalima dovodi do činjenice da se valentni pojas u metalima ispostavlja vrlo širokim, a svi valentni elektroni nisu dovoljni da ga potpuno popune.

Osnovna karakteristika takvog djelomično ispunjenog pojasa je da čak i pri minimalnom primijenjenom naponu počinje preuređenje valentnih elektrona u uzorku, tj. struja.

Ista velika pokretljivost elektrona dovodi do visoke toplotne provodljivosti, kao i do sposobnosti zrcalne refleksije elektromagnetno zračenje(što metalu daje karakterističan sjaj).

Neki metali

1. pluća:
2. ostalo:

Primena metala

Građevinski materijali

Materijali za alat

Istorija razvoja ideja o metalima

Čovjekovo poznanstvo sa metalima je počelo sa zlato , srebro i bakar, odnosno od metala koji se nalaze u slobodnom stanju na dalje zemljine površine; naknadno su im se pridružili metali koji su široko rasprostranjeni u prirodi i lako izolovani od svojih spojeva: tin , olovo , gvožđe i . Ovih sedam metala bilo je poznato čovječanstvu u davna vremena. Među drevnim egipatskim artefaktima nalaze se zlatni i bakreni predmeti, koji, prema nekim izvorima, pripadaju eri udaljenoj 3000-4000 godina prije Krista. e.

Na sedam poznatih metala već samo u srednje godine dodano cink , bizmuta , antimon i početkom 18. veka arsenik. Od sredine 18. veka otvoreni metali brzo raste i dostiže 65 do početka 20. vijeka, a do 96 do početka 21. vijeka.

Nijedna hemijska industrija nije toliko doprinela razvoju hemijsko znanje, kao procesi povezani sa proizvodnjom i obradom metala; povezan sa njihovom istorijom ističe istorija hemije. Svojstva metala su toliko karakteristična da su već u najranijoj eri zlato, srebro, bakar, olovo, kalaj, gvožđe i živa činili jednu prirodnu grupu homogenih supstanci, a pojam "metal" pripada najstarijim. hemijski koncepti. Međutim, pogledi na njihovu prirodu u više ili manje određenom obliku pojavljuju se tek u srednjem vijeku među alhemičari. Istina, ideje Aristotel o prirodi: formiranje svega što postoji od četiri elementa (vatre, zemlje, vode i vazduha) već je ukazivalo na složenost metala; ali ove ideje su bile previše nejasne i apstraktne. Za alhemičare, koncept složenosti metala i, kao rezultat toga, vjerovanje u sposobnost transformacije jednog metala u drugi, umjetnog stvaranja, glavni je koncept njihovog pogleda na svijet. Ovaj koncept je prirodan zaključak iz mnoštva činjenica koje se odnose na hemijske transformacije metala koje su se nakupile do tog vremena. Zapravo, transformacija metala u oksid potpuno drugačiji od njih jednostavnim kalcinacijom na zraku i obrnutom proizvodnjom metala iz oksida, odvajanjem nekih metala od drugih, stvaranjem legura s drugim svojstvima od prvobitno uzetih metala, i tako dalje - činilo se da sve ovo ukazuje na složenost njihove prirode.

Što se tiče stvarne transformacije metala u zlato, vjerovanje u mogućnost toga bilo je zasnovano na mnogim vidljivim činjenicama. U početku je formiranje legura slične boje zlatu, na primjer, od bakra i cinka, u očima alkemičara već bila njihova transformacija u zlato. Činilo im se da samo treba promijeniti boju, a i svojstva metala će postati drugačija. Posebno su loše organizirani eksperimenti uvelike doprinijeli ovom vjerovanju, kada su tvari koje sadrže primjesu ovog zlata uzimane da se osnovni metal pretvori u zlato. Na primjer, već krajem 18. stoljeća jedan ljekarnik iz Kopenhagena je uvjerio da se kemijski čisto srebro, kada se spoji s arsenom, dijelom pretvara u zlato. Ovu činjenicu potvrdio je poznati hemičar Giton de Morvo i napravio mnogo buke. Ubrzo nakon toga pokazalo se da arsen korišćen za eksperiment sadrži tragove srebra sa zlatom.

Budući da su od sedam tada poznatih metala, neki lakše prolazili kroz hemijske transformacije, drugi su bili teži, alhemičari su ih dijelili na plemenite - savršene i neplemenite - nesavršene. Prvi je uključivao zlato i srebro, drugi bakar, kalaj, olovo, željezo i živu. Potonji, koji ima svojstva plemenitih metala, ali se u isto vrijeme oštro razlikuje od svih metala po svom tečno stanje i promjenjivost, izuzetno je zaokupljala tadašnje naučnike, a neki su je istakla u posebna grupa; pažnja koju je privukla bila je tolika da su živu počeli smatrati među elementima od kojih se formiraju sami metali, a oni su u njoj vidjeli nosioca. metalna svojstva. Prihvatajući postojanje u prirodi prelaska jednih metala u druge, nesavršene u savršene, alhemičari su pretpostavljali da se u normalnim uslovima ova transformacija odvija izuzetno sporo, vekovima, i, možda, ne bez tajanstvenog učešća nebeskih tela, kojima je takva tada se pripisivala velika uloga i u sudbini čovjeka. Igrom slučaja, tada je bilo poznato sedam metala, kao i tada poznate planete, a to je još više ukazivalo na misterioznu vezu između njih. Među alhemičarima, metali se često nazivaju planetima; zlato se zove sunce, srebro - mjesec, bakar - Venera, lim - Jupiter, olovo - Saturn, gvožđe - mars i živa - Merkur. Kada su otkriveni cink, bizmut, antimon i arsen, tijela koja su po svemu slična metalima, ali u kojima je jedno od najkarakterističnijih svojstava metala, duktilnost, slabo razvijena, izdvojena su u posebnu grupu - polumetali. Podjela metala na prave i polumetale postojala je još sredinom 18. stoljeća.

Određivanje sastava metala u početku je bilo čisto spekulativno. U početku su alhemičari prihvatili da su formirani od dva elementa - i sumpor. Poreklo ovog pogleda je nepoznato, postoji već u 8. veku. By Geber Dokaz prisustva žive u metalima je da ih ona rastvara, a u tim rastvorima nestaje njihova individualnost, apsorbuje se živom, što se ne bi desilo da nemaju jedan zajednički element sa živom. Osim toga, živa s olovom dala je nešto slično kositru. Što se sumpora tiče, možda je uzet zato što su bila poznata jedinjenja sumpora koja su po izgledu slična metalima. U budućnosti, ove jednostavne ideje, vjerovatno zbog neuspješnih pokušaja vještačkog dobivanja metala, postaju krajnje komplicirane i konfuzne. U konceptima alhemičara, na primjer, X-XIII stoljeća, živa i sumpor, od kojih se formiraju metali, nisu bili ista živa i sumpor koje su alkemičari imali u svojim rukama. Bilo je to samo nešto slično njima, sa posebnim svojstvima; nešto što je zaista postojalo u običnom sumporu i živi bilo je izraženo u njima u većoj meri nego u drugim telima. Pod živom, koja je u sastavu metala, predstavljale su nešto što određuje njihovu nepromjenjivost, metalni sjaj, savitljivost, jednom riječju, nosilac metalnog izgleda; sumpor je značio nosilac varijabilnosti, razgradljivosti, zapaljivosti metala. Ova dva elementa su pronađena u metalima u različitim omjerima i, kako su tada rekli, na razne načine fiksno; osim toga, mogu biti različitog stepena čistoće. Prema Geberu, na primjer, zlato se sastoji od veliki brojživa i mala količina sumpora najveće čistoće i najfiksiranije; u kalaju su, naprotiv, pretpostavljali mnogo sumpora i malo žive, koji nisu bili čisti, slabo fiksirani i tako dalje. Svim ovim, naravno, hteli su da izraze drugačiji odnos metala prema jedinom moćnom hemijskom agensu u to vreme – vatri. Sa daljim razvojem ovih pogleda, dva elementa - živa i sumpor - su se alhemičarima činila nedovoljno da objasne sastav metala; dodana im je sol i nešto arsena. Ovim su hteli da ukažu da uz sve transformacije metala ostaje nešto neisparljivo, trajno. Ako u prirodi „pretvaranje osnovnih metala u plemenite traje stoljećima“, onda su alhemičari nastojali stvoriti uvjete u kojima bi se ovaj proces usavršavanja i sazrijevanja odvijao brzo i lako. Zbog bliske povezanosti hemije s tadašnjom medicinom i biologijom tog vremena, ideja transformacije metala je prirodno poistovjećena s idejom rasta i razvoja organiziranih tijela: tranzicije, npr. olovo u zlato, formiranje biljke iz zrna bačenog u zemlju i, takoreći, raspadnuto, fermentacija, zarastanje bolesnog organa u čoveku - sve su to bile privatne pojave jednog opšteg tajanstvenog životnog procesa, poboljšanja i bili uzrokovani istim podražajima. Iz ovoga se podrazumijeva da je tajanstveni početak, koji omogućava dobivanje zlata, trebao liječiti bolesti, pretvarati staro ljudsko tijelo u mlado, itd. Tako je nastao koncept čudotvornog kamena filozofa.

Što se uloge tiče kamen filozofa u pretvaranju prostih metala u plemenite, tada najviše ima indicija o njihovoj transformaciji u zlato, malo se govori o proizvodnji srebra. Prema nekim autorima, isti kamen filozofije pretvara metale u srebro i zlato; prema drugima, postoje dvije vrste ove supstance: jedna je savršena, druga je manje savršena, a ova posljednja se koristi za dobivanje srebra. Što se tiče količine filozofskog kamena potrebnog za transformaciju, upute su također različite. Prema nekima, 1 dio je sposoban pretvoriti 10.000.000 dijelova metala u zlato, prema drugima - 100 dijelova, pa čak i samo 2 dijela. Da bi se dobilo zlato, topio se neki prosti metal, ili se uzimala živa i u nju se bacao filozofski kamen; neki su uvjeravali da do transformacije dolazi odmah, dok drugi - malo po malo. Ovakva gledišta o prirodi metala i njihovoj sposobnosti transformacije uglavnom se drže dugi niz stoljeća sve do 17. stoljeća, kada počinju sve to oštro negirati, tim više što su ova gledišta izazvala pojavu mnogih šarlatana koji su iskoristili nadu. lakovjernih da dobiju zlato. Sa idejama alhemičara posebno su se borili Boyle: „Volio bih znati“, kaže on na jednom mjestu, „kako možete razložiti zlato na živu, sumpor i sol; Spreman sam platiti trošak ovog iskustva; što se mene tiče, ja to nikada nisam uspeo da postignem.”

Nakon vekova bezuspešnih pokušaja veštačke proizvodnje metala, i sa nizom činjenica koje su se nakupile do 17. veka, na primer, o ulozi vazduha u sagorevanju, povećanje težine metala tokom oksidacije, što, međutim, i dalje je bilo poznato Geber u VIII veku, pitanje elementarnog sastava metala izgledalo je vrlo blizu kraja; ali se pojavio novi trend u hemiji, čiji je rezultat bila teorija flogistona, a rješenje ovog problema je još dugo kasnilo.

Naučnici tog vremena bili su jako okupirani fenomenima sagorevanja. Na osnovu osnovne ideje tadašnje filozofije da sličnost u svojstvima tijela treba proizlaziti iz istosti početaka, elemenata koji ih čine, pretpostavljalo se da zapaljiva tijela zaključuju zajednički element. Čin spaljivanja smatran je činom raspadanja, raspadanja na elemente; u ovom slučaju, zapaljivi element je oslobođen u obliku plamena, dok su ostali ostali. Prepoznajući stav alhemičara o formiranju metala iz tri elementa, žive, sumpora i soli, i prihvatajući njihovo stvarno postojanje u metalu, bilo je neophodno prepoznati sumpor kao zapaljivi princip u njima. Tada je, očigledno, trebalo prepoznati ostatke kalcinacije metala – „zemlju“, kako su tada rekli, kao drugu komponentu metala; dakle, živa nema nikakve veze s tim. S druge strane, sumpor sagorijeva sumporna kiselina, koje su, na osnovu rečenog, mnogi smatrali jednostavnijim tijelom od sumpora i ubrajali ga među elementarna tijela. Došlo je do zabune i kontradikcije. Becher, da bi uskladio stare koncepte sa novim, prihvatio je postojanje tri vrste zemlje u metalu: stvarne "zemlje", "zapaljive zemlje" i "zemlje žive". Pod ovim uslovima Stahl ponudio svoju teoriju. Po njegovom mišljenju, početak zapaljivosti nije sumpor ili bilo koja druga poznata supstanca, već nešto nepoznato, što je nazvao flogiston. Čini se da su metali nastali od flogistona i zemlje; kalcinacija metala na zraku je praćena oslobađanjem flogistona; obrnuta proizvodnja metala iz njegove zemlje uz pomoć uglja - supstance bogate flogistonom - je čin spajanja flogistona sa zemljom. Iako je postojalo više metala, i svaki je davao svoju zemlju prilikom kalcinacije, ovaj drugi je kao element bio jedan, pa je ovaj komponenta metal je bio iste hipotetičke prirode kao flogiston; međutim, Stahlovi sledbenici su ponekad prihvatali onoliko „zemlja elemenata“ koliko je bilo metala. Kada Cavendish otapanjem metala u kiselinama vodonik i istražio njegove osobine (nemogućnost da podrži sagorevanje, njegovu eksplozivnost u mešavini sa vazduhom, itd.), u njemu je prepoznao Stahlov flogiston; metali se, prema njegovim konceptima, sastoje od vodonika i "zemlje". Ovo gledište prihvatili su mnogi sljedbenici teorije flogistona.

Unatoč prividnoj harmoniji teorije flogistona, postojale su važne činjenice koje se s njom ni na koji način nisu mogle povezati. Geber je takođe znao da metali povećavaju težinu kada se ispaljuju; u međuvremenu, prema Stahlu, oni moraju izgubiti flogiston: kada se flogiston ponovo pričvrsti za "zemlju", težina nastalog metala je manja od težine "zemlje". Tako se pokazalo da flogiston mora imati neko posebno svojstvo - negativnu gravitaciju. Unatoč svim genijalnim hipotezama koje su iznijete za objašnjenje ovog fenomena, bilo je neshvatljivo i zbunjujuće.

Kada Lavoisier razjasnio ulogu vazduha pri sagorevanju i pokazao da profit u težini metala pri pečenju dolazi od dodavanja kiseonika iz vazduha metalima, te je tako utvrđeno da čin sagorevanja metala nije raspadanje na elemente, već na naprotiv, činom kombinacije, pitanje složenosti metala odlučeno je negativno. Metali su pripisani jednostavnim hemijskim elementima, zbog Lavoisierove osnovne ideje da su jednostavna tela ona od kojih nije bilo moguće izolovati druga tela. Sa stvaranjem periodni sistem hemijskih elemenata Mendeljejev elementi metala zauzeli su u njemu svoje zasluženo mjesto.

vidi takođe

Bilješke

Linkovi

• S. P. Vukolov: // Enciklopedijski rečnik Brockhausa i Efrona: U 86 svezaka (82 sveska i 4 dodatna). - St. Petersburg. , 1890-1907.(istorijski dio)