Как выглядят металлы в жизни

Творческие проекты и работы учащихся

Детская исследовательская работа по химии «Металлы в жизни человека» рассматривает историю открытия и изучения металлов, а также их положения в периодической таблице Менделеева и использование в быту.

Подробнее о проекте:

Учащийся 1 курса техникума в рамках своего проекта по химии на тему «Металлы в жизни человека» дал определение такого металла, как железо, и рассмотрел историю его использования в быту. В работе можно узнать о положении железа в периодической системе Менделеева и строение атома железа, а также основные области его применения и соединения. В своем проекте ученик рассказал о влиянии железа на организм человека и провел практическую работу по теме исследования.

Оглавление

Введение
1. Алюминий.
1.1 История использования алюминия в быту.
1.2 Положение в периодической системе Менделеева и строение атома алюминия.
1.3 Свойства алюминия.
1.4 Основные области применения алюминия.
1.5 Влияние алюминия на организм человека.
2. Железо.
2.1 История использования железа в быту.
2.2 Положение в периодической системе Менделеева. Строение атома железа.
2.3. Основные области применения железа.
2.4.Соединения.
2.5 Влияние железа на организм человека.
5. Практическая часть: алюминий.
6. Практическая часть железо.
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение

Мне стало интересно, какие металлы более распространены в быту. Для того, чтобы это узнать, я провёл социологический опрос.

По результатам социологического опроса, мной было выявлено, что наиболее распространёнными металлами являются алюминий и железо. Я решил узнать подробнее об этих металлах:

Еще совсем недавно алюминиевая посуда была очень распространена. Но сейчас его популярность сходит на нет, так как в течение многих лет о нем ходят разные слухи. Некоторые люди считают, что алюминий токсичен, другие говорили о связи между алюминиевой посудой и болезнью Альцгеймера. Действительно ли использование алюминиевой посуды опасно для Вашего здоровья?

Об этом сейчас часто спорят. Мы сами дома часто пользуемся алюминиевой посудой и не видим в ней какой – либо опасности. Существуют также другие источники попадания ионов алюминия в организм человека, которые на данный момент изучены гораздо меньше. Считается, что алюминий может попасть в организм человека также через воздух (вдыхание паров), косметические и парфюмерные средства (помада, дезодоранты), лекарственные препараты.

Железо – один из самых распространенных металлов в земной коре. Люди научились извлекать железо из руды и обрабатывать его около 4 тыс. лет назад.

Содержание железа в земной коре составляет 4,65%, а в целом наша планета состоит из железа почти на 35%. В основном оно сосредоточено в земном ядре. Однако железа много не только в земной коре. Этот металл является основным составляющим нашей жизни.

Железо, а точнее его сплавы, в основном используется в строительстве. Из него изготавливают как сложные детали для сборки машин, так и обычные гвозди, которые доступны для всех слоев населения.

Ионы железа являются составляющей частью гемоглобина, который занимается переносом кислорода, необходимого для протекания окислительно-восстановительных процессов в организме. Железо придаёт гемоглобину красный цвет, поэтому кровь животных и человека так же красного цвета. Данный элемент попадает в организм с продуктами питания – печенью, яблоками, творогами, сливами, дынями, хурмой, тыквой, помидорами и абрикосами.

Данное исследование актуально, ведь мы встречаемся с этими металлами каждодневно, может быть зная их свойства мы откажемся от их применения или будем применять их с осторожностью?

Предмет исследования: алюминиевая посуда, яблоки.

Проблема исследования: влияние металлов на организм человека и на повседневную жизнь человека.

Гипотеза исследования: металлы могут влиять на организм и на жизнь по- разному.

Цель: исследовать как металлы алюминий и железо влияют на организм человека и на повседневную жизнь человека.

История использования алюминия в быту

23 февраля 1886 года 22-летний изобретатель Чарльз Мартин Холл, экспериментировал с алюминием в лаборатории в Оберлин, штат Огайо. Записи блокнота Холла говорят, что он усовершенствовал процедуру недорогого производства алюминиевого соединения, которое могло быть использовано в посуде.

Изготовления Холла встретили грозное сопротивление. Домохозяйки не хотели отказываться от своих проверенных жестяных изделий. Крупные универмаги страны отказывались снабжаться новым продуктом, преимущества, которого звучали чересчур фантастическими, чтобы казаться правдой. Поворотный момент наступил весной 1903 года.

Один известный магазин в Филадельфии представил публичную демонстрацию по приготовлению еды в алюминиевой посуде. Сотни женщин с удивлением наблюдали, как профессиональный шеф-повар готовил яблочное повидло. Как только зрителям разрешили сделать шаг вперед и удостовериться в том, что ингредиенты не прилипли к кастрюле, заказы на алюминиевой посуду сразу посыпались.

К моменту смерти Холла в 1914 году его состоянии оценивалось на сумму 30 млн.долларов, он породил новую кухонную алюминиевую посуду, которая преобразовала американскую кухню.

Положение в периодической системе Менделеева и строение атома алюминия

Название: Алюминий (aluminium)

Порядковый номер: 13

Атомная масса: 26,98154

Характерные степени окисления: +3

Атом алюминия состоит из положительно заряженного ядра (+13), внутри которого находится 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро окружено тремя оболочками, по которым движутся 13 электронов.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом: 1s22s22p63s23p1.

Свойства алюминия

Основные области применения алюминия

Отдельно стоит упомянуть способность металла проводить ток. Такая особенность позволила сделать его главным конкурентом меди. Он активно применяется при производстве микросхем и в целом в области микроэлектроники.

Наиболее популярными сферами использования можно назвать:

Широкое распространение объясняется преимуществами металла, однако есть у него и существенный недостаток – это невысокая прочность. Чтобы минимизировать его, в металл добавляется медь и магний.

Влияние алюминия на организм человека

Алюминий в медицине

Несмотря на то, что в больших количествах алюминий вреден для здоровья человека, он находит широкое применение в лечении ряда заболеваний.

На основе алюминия изготавливаются препараты, которые обладают обволакивающим, обезболивающим, адсорбирующим и антацидным действием. Антацидные свойства алюминия используются для снижения кислотности желудочного сока, поскольку он очень активно связывается с соляной кислотой. Показанием в данном случае может быть, например, гастрит с повышенной кислотностью (гиперацидный гастрит). Препараты алюминия находят как внутреннее, так и наружное применение.

Роль алюминия в организме человека.

рисовая крупа, картофель, киви, капуста, морковь, яблоки.

Недостаток алюминия в организме человека

Дефицит микроэлемента в организме – это настолько редкое явление, что вероятность его развития сводится к нулю.

С каждым годом количество алюминия в рационе человека стремительно возрастает.

Соединение поступает с продуктами питания, водой, пищевыми добавками (сульфатами), медикаментами, иногда – с воздухом. В медицинской практике за всю историю зафиксировано несколько единичных случаев недостаточности вещества в организме человека. Таким образом, актуальной проблемой XXІ века выступает скорее перенасыщение ежедневного меню элементом, чем развитием его недостаточности.

Несмотря на это, рассмотрим к каким последствиям приводит дефицит алюминия в организме.

Данные отклонения возникают, если человек регулярно не получает суточную норму алюминия (30-50 микрограмм). Чем скуднее рацион и меньше потребление соединения, тем интенсивнее проявляются симптомы и последствия нехватки.

Избыток алюминия опасен для здоровья

Излишек микроэлемента токсичен.

Повышенное содержание алюминия опасно для здоровья человека, поскольку снижается иммунитет, а порой возникают необратимые изменения в организме, которые резко сокращают продолжительность жизни.

Помните, алюминий относится к категории иммунотоксичных микроэлементов, поэтому для сохранения здоровья нужно ежедневно следить за количеством поступающего соединения в организм.

Если алюминий считается имунотоксичным элементом для организма человека, мы решили выяснить пути попадания алюминия в организм человека.

История использования железа в быту

Железо — металл, применение которого в промышленности и быту практически не имеет границ. Доля железа в мировом производстве металлов составляет около 95 %. Применение его, как и любого другого материала, обусловлено определенными свойствами.

Железо сыграло огромную роль в развитии человеческой цивилизации. Первобытный человек начал использовать железные орудия за несколько тысячелетий до нашей эры.

Железо не утратило своего значения и поныне. Это важнейший металл современной техники. Из-за низкой прочности железо практически не используют в чистом виде.

На основе железа создают материалы, способные выдерживать действие высоких и низких температур, вакуума и высоких давлений. Они успешно противостоят агрессивным средам, переменному напряжению и т. п.

Производство железа и его сплавов постоянно растет. Эти материалы универсальны, технологичны, доступны и в массе — дешевы.

Самыми распространенными сплавами железа являются сталь и чугун.

Чугун – прочный, но непластичный металл. Из него изготавливают предметы сантехническое оборудование (ванны, трубы, раковины, кухонные мойки), посуду, лестницы, заборы, предметы домашнего интерьера.

Положение в периодической системе Менделеева. Строение атома железа

Название: Железо (ferrum) Порядковый номер: 26 Группа: VIII Период: 4

Атом железа состоит из положительно заряженного ядра (+26), внутри которого есть 26 протонов и 30 нейтронов, а вокруг, по четырем орбитам движутся 26 электронов.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом: 1s22s22p63s23p63d64s2.

Основные области применения железа

Железо является ферромагнетиком, то есть, намагничивается в присутствии магнитного поля. Однако это его свойство сильно зависит от примесей и структуры металла. Магнитные свойства абсолютного чистого железа в 100–200 раз превышают аналогичные показатели технической стали. То же самое можно сказать о величине зерна: чем крупнее зерно, тем лучше магнитные свойства вещества. Имеет значение и механическая обработка, хотя ее влияние и не столь впечатляющее. Только такое железо применяют для получения всех магнитных материалов для электротехники и магнитоприводов.

Соединения

Сталь – сплав железа с углеродом и другими ингредиентами, чья массовая доля не превышает 2,14%. Углерод придает стали пластичность и твердость. В состав могут входить также марганец, фосфор, сера и так далее; нержавеющая сталь используется в строительстве и машиностроении, где требуется более высокая, чем обычно стойкость к коррозии; жаропрочные сплавы «работают» в условиях высоких температур – турбины, магистрали отопления. Жаростойкие – не окисляются при высоких температурах, что важно для многих рабочих узлов в теплотехнике.

Чугун – сплав с углеродом, где допускается большее содержание элемента – до 4,3%. Причем чугуны отличаются по своим свойствам в зависимости от того, в каком виде сплав содержит углерод: если вещество вступило в реакцию с железом, получают белый чугун, если включено в виде графита – серый; износостойкий чугун применяется для изготовления насосных деталей, тормозов, дисков сцепления; жаростойкий применяется при сооружении доменных, мартеновских, термических печей; жаропрочный используется при сооружении газовых печей, при изготовлении компрессорного оборудования, дизельных двигателей.

Влияние железа на организм человека

Роль железа в организме

У железа очень много функций. Вот основные из них:

Человек употребляет железо с такими продуктами, как: печень, креветки, яйца, гречневая крупа, яблоки, орехи, сыр, говядина, утка, пшеница.

Нет ничего удивительного в том, что недостаток железа отражается на внешности, здоровье и самочувствии.

При дефиците этого элемента кожа становится бледной и сухой, волосы — тусклыми и слабыми, а ногти — ломкими. В уголках губ возникают незаживающие язвочки, а на кистях рук и ступнях — очень болезненные трещины. По мере снижения количества железа в организме самочувствие ухудшается — пропадает аппетит, многие замечают дискомфорт при глотании. Иногда вкусы меняются самым странным образом, например, человеку очень хочется погрызть мел или пожевать бумагу.

Люди с нехваткой железа испытывают постоянный упадок сил — они даже просыпаются уставшими. Малейшие физические нагрузки вызывают сильную одышку — так сказывается недостаток кислорода. Другие типичные симптомы дефицита железа — головокружения и даже обмороки, сонливость, раздражительность, ухудшение памяти.

Для людей, страдающих нехваткой железа, типичны постоянные простуды и кишечные инфекции. Как мы уже говорили, железо принимает непосредственное участие в работе защитной системы организма, и при его дефиците иммунитет не может вовремя отражать атаки болезнетворных бактерий.

Наверняка многим эти симптомы покажутся очень знакомыми. Ничего удивительного: по статистике ВОЗ, примерно у 60% населения планеты отмечается недостаток железа в организме, а у 30% дефицит этого элемента так велик, что речь идет уже о железодефицитной анемии — состоянии, при котором значительно понижается уровень гемоглобина.

Практическая часть: алюминий

Пути попадания алюминия в организм человека:

алюминиевая посуда и препараты, содержащие ионы алюминия

Исследование наличия ионов алюминия в еде, приготовленной в алюминиевой посуде

Цель: Мы часто используем алюминиевую посуду, поэтому мы решили исследовать безопасность алюминевой посуды.

Опыт №1

Алюминий реагирует с водой, при этом выделяется водород и образуется нерастворимый гидроксид алюминия. 2Al + 6H2O = 2 Al(OH)3 ↓ + 3H2↑

В течении 15 минут кипятил воду в алюминиевой кастрюле, затем остудила раствор и проверила его прозрачность.

Наблюдения: Никаких изменений в пробе воды, которая кипятилась в алюминиевой посуде, не наблюдала. Проделывая этот опыт, я убедилась, что оксидная пленка на металле защищает его от взаимодействия с водой, так оксид алюминия в воде не растворяется и не реагирует с ней.

Опыт №2

Алюминий взаимодействует со щелочью, при этом образуется соль и выделяется водород.

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Средство для мытья духовок и плит содержит в своём составе каустическую соду, то есть гидроксид натрия. При нанесения этого средства на алюминиевый предмет, достаточно быстро я увидел признаки реакции в виде выделяющегося газа.

Вывод: Если алюминий реагирует со щелочами, и в щелочной среде он переходит в раствор в виде солей, то приготовление и хранение пищи со щелочной реакцией среды приведет к тому, что он в виде иона он так же поступит в пищу.

Практическая часть: железо

Сначала провожу опыт на красном яблоке. Разрезал красное яблоко пополам, рассмотрел поперечный срез красного яблока.

Через некоторое время одна из половинок яблока, не смазанная лимонным соком потемнела, а та, что была «защищена» лимонным соком, осталась белой.

Разрезал лимон. Одну половинку яблока смазал лимонным соком, а вторую половинку красного яблока положил на тарелку срезом вверх. То же самое, в той же последовательности проделал с зелёным яблоком. Положил обе половинки зелёного яблока на тарелку срезом вверх и стал наблюдать за изменениями.

Вывод.
Потемнение происходит из-за окисления железа, которое содержится в яблоках, кислородом воздуха. Кислота, которая содержится в лимонном соке, защищает срез яблока от окисления и замедляет процесс окисления.

Я заметил, что срезы красного яблока почти совсем не потемнели, значит, железа в зелёных яблоках содержится больше и они полезнее.

Заключение

Наша жизнь немыслима без металлов. В нашей творческой работе, посвящённой железу и алюминию, я расширил свои знания об этих элементах, простых веществах металлах их свойствах и применении.

Роль железа и алюминия в развитии и становлении технической культуры человечества исключительно велика. Твёрдость, пластичность, ковкость сделали их незаменимым материалом для изготовления орудий труда и производства. Выглянув на улицу, мы видим сотни автомашин, каждая из которых сделана из железа. Из сплавов железа или алюминия изготавливают тросы, мосты, рельсы, трамваи, поезда, и наконец, самолёты. Везде металлы. Ну и в нас самих есть эти металлы. Они используются для осуществления различных процессов в организме.

В нашей теоретической части мы охарактеризовали строение и свойства железа и алюминия, применение их в медицине и описали, что бывает при избытке и недостатке ионов этих элементов.

В результате проделанной работы мы сделали выводы:

Ионы железа и алюминия оказывают жизненно важное влияние на организм человека.

Ионы алюминия в большом количестве опасны для здоровья. Поэтому следует в алюминиевой посуде только готовить, а не хранить продукты питания. Не увлекаться употреблением таблеток от изжоги.

Источник

Металлы в жизни человека

Ну а в нас самих содержатся ли они? Есть ли металлы в клетках растений, животных, человека? Конечно, речь идет не о металлах в свободном состоянии, но ведь металлы легко переходят в ионное состояние, образуя соли. Есть ли они в клетках? Если да, то зачем и что они там делают? Случайные ли это примеси или необходимые составные части живого вещества?

Металлы используются как в качестве хороших проводников электричества (медь, алюминий), так и в качестве материалов с повышенным сопротивлением для резисторов и электронагревательных элементов (нихром и т. п. ).

Металлы и их сплавы широко применяются для изготовления инструментов (их рабочей части). В основном это инструментальные стали и твёрдые сплавы. В качестве инструментальных материалов применяются также алмаз, нитрид бора, керамика.

Развитие магнитного материаловедения

Однако большое значение магнитных материалов для технического прогресса человечество ощутило только в середине XIX века после открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции, когда стало возможным конструирование и производство электрогенераторов, моторов, трансформаторов и других аппаратов и приборов для электротехники и техники средств связи.

Кроме «мягких» магнитных материалов, производились «магнитожесткие» магнитные материалы для изготовления постоянных магнитов (автономных источников магнитного поля, не требующих электроэнергии). Эти постоянные магниты применяли в электроизмерительных приборах и других аппаратах. Для изготовления постоянных магнитов долгое время использовали углеродистое железо и железокобальтовые сплавы.

В наше время трудно назвать какую-либо отрасль техники, в которой в той или иной форме не применялись бы магнитные материалы. Развитие радио- и электротехники, ядерной и космической техники требует магнитных материалов с совершенно новыми свойствами. Поэтому неудивительно, что в разных странах мира, в том числе и в России, интенсивно ведутся экспериментальные и теоретические исследования по физике магнитоупорядоченных веществ (ферромагнитных и ферримагнитных), на базе которых создаются новые, более совершенные магнитные материалы.

Прежде чем рассказать о редкоземельных магнитных материалах и их свойствах, необходимо объяснить, в чем заключается явление магнитного упорядочения и какими величинами оно характеризуется.

Некоторые сведения из физики магнитоупорядоченных веществ

Магнетизм таких веществ определяется магнитными свойствами атомов так называемых переходных элементов, входящих в эти вещества. Переходными они называются потому, что в их атомах некоторые из электронных оболочек (d- и f-оболочки) не полностью «заселены» электронами; как мы увидим дальше, в этом и состоит причина сильного магнетизма подобных атомов.

Магнетизм атома характеризуют магнитным моментом Мат, который создается электронами атома. Электроны участвуют в создании Мат двояко. Во-первых, каждый электрон, вращаясь вокруг ядра, образует микроскопический замкнутый ток, который обладает магнитным моментом; величина его равна произведению указанного микроскопического тока на площадь орбиты электрона. Этот магнитный момент называется орбитальным, обозначается Морб и изображается в виде вектора, направленного перпендикулярно площади орбиты. Во-вторых, каждый электрон обладает своеобразным собственным моментом (согласно выводам квантовой механики), его называют спиновым и обозначают Мсп. В одноэлектронном атоме Морб и Мсп после векторного сложения дают атомный магнитный момент Мат.

Возникает вопрос: что это за эффективное поле в кристаллической решетке, которое приводит к явлению магнитного упорядочения? Это так называемое «обменное» поле. Оно возникает между соседними магнитными атомами в результате взаимодействия их d-электронов (в случае металлов и соединений группы Fe) и f-электронов (в случае редкоземельных веществ). Однако это не простое электростатическое (кулоновское) взаимодействие электронов; в механизме его принимают участие не только электрические заряды, но и спиновые моменты электронов. Это квантовое электростатическое взаимодействие. Обменным его назвали потому, что в процессе взаимодействия электроны соседних атомов как бы обмениваются местами. Величину обменной энергии данного ферро- или ферримагнетика можно оценить по величине температуры, при которой магнитное упорядочение разрушается тепловым движением. Эта температура называется точкой Кюри (TС) по имени французского ученого, открывшего ее.

Обменное взаимодействие существует и между электронами в d- и f-оболочках, т. е. внутри атома; в результате этого внутриатомного обменного взаимодействия спиновые магнитные моменты в этих оболочках ориентируются параллельно друг другу.

В кристалле магнитоупорядоченного вещества существует и магнитное взаимодействие; оно по величине обычно меньше обменного, но играет весьма существенную роль, так как обусловливает явление магнитной анизотропии, магнитострикции и разбиение ферро- и ферримагнетиков на магнитные домены (области с однонаправленным Мат). Все эти явления «участвуют» в формировании свойств технических магнитных материалов.

1. 6. Редкоземельные магнитные материалы и их применение

Ниже приведено несколько примеров эффективного использования магнитных редкоземельных металлов, их сплавов и оксидных соединений в технике.

106 Гс Э), что на два порядка больше, чем соответствующие энергии для магнитов из металлов группы Fe. Это, в свою очередь, дает возможность изготовлять магниты в несколько десятков раз сильнее, чем магниты на основе металлов группы Fe; они получили широкое применение там, где требуется создавать сильные магнитные поля при минимальном весе и габаритах: магниты для миниатюрных электромоторов, в магнитофокусирующих системах электронных микроскопов, в мощных электронных лампах магнетронах.

Для ряда целей важно иметь материалы с высоким насыщением и одновременно обладающие диэлектрическими или полупроводниковыми свойствами (для снижения энергетических потерь на вихревые токи). Таким материалом может служить ферромагнитный оксид европия (EuO). Оказалось, что у него величина Is значительно выше, чем у ферритов, которые обычно используются для указанных целей.

Недавно был обнаружен интересный факт: редкоземельные сплавы Gd-Fe и Tb-Fe (в виде напыленных пленок) представляют собой атомно-разупорядоченные структуры, т. е. они аморфны и в то же время в них сохраняется ферримагнитное упорядочение. Эти сплавы обладают, кроме того, большой магнитной анизотропией, такое сочетание свойств способствует образованию в них очень маленьких цилиндрических доменов. Аморфные редкоземельные ферримагнитные пленки удобно использовать для магнитооптической и магнитозвуковой записи, так как в них нет кристаллитных зерен и, следовательно, не происходят резкие перемещения доменной границы при намагничивании, поэтому соотношение между сигналом и шумом в них лучше, чем в поликристаллическом образце того же сплава.

Большая величина угла Фарадея у редкоземельных ортоферритов позволяет получать очень контрастные картины доменной структуры. Так, в пластинах ортоферрита тулия, вырезанных перпендикулярно оптической оси, наблюдается строго периодическая полосовая доменная структура. Она представляет собой дифракционную фазовую решетку для света. С помощью такой решетки можно наблюдать дифракцию луча лазера. Накладывая магнитное поле и изменяя температуру, можно уменьшать период доменной структуры и тем самым изменять положение дифракционных максимумов.

Смещение дифракционной картины под влиянием поля можно использовать для сканирования светового луча, в частности, в устройствах записи и считывания оптической информации.

2. Металлы в технике. Ракетные металлы

Все металлы и образованные из них сплавы делят на чёрные (к ним относят железо и сплавы на его основе; на их долю приходится около 95% производимой в мире металлопродукции) и цветные, или, точнее, нежелезные (все остальные металлы и сплавы). Большое число нежелезных металлов и широкий диапазон их свойств не позволяют классифицировать их по какому-либо единому признаку. В технике принята условная классификация, по которой эти металлы разделены на несколько групп по различным признакам (физическим и химическим свойствам, характеру залегания в земной коре), специфичным для той или иной группы: лёгкие металлы (например, Al, Mg), тяжёлые металлы (Cu, Pb и др. ), тугоплавкие металлы (W, Mo и др. ), благородные металлы (Au, Pt и др. ), рассеянные металлы (Ga, In, TI), редкоземельные металлы (Sc, Y, La и лантаноиды), радиоактивные металлы (Ra, U и др. ). Металлы, которые производят и используют в ограниченных масштабах, называются редкими металлами. К ним относят все рассеянные, редкоземельные и радиоактивные металлы, большую часть тугоплавких и некоторые лёгкие металлы.

Большая способность металлов к образованию многочисленных соединений разного типа, к различным фазовым превращениям создаёт благоприятные условия для получения разнообразных сплавов, характеризующихся требуемым сочетанием полезных свойств. Число используемых в технике сплавов превысило уже 10 тыс. Значение сплавов как конструкционных материалов, электротехнических материалов, материалов с особыми физическими свойствами непрерывно возрастает. В то же время в связи с развитием полупроводниковой и ядерной техники расширяется производство ряда особо чистых металлов (чистотой например, 99,9999% и выше).

Многообразие металлов предопределяет большое число способов их получения и обработки. Взаимосвязь состава, строения и свойств металлов и сплавов, а также закономерности их изменения в результате теплового, химического или механического воздействия изучает металловедение.

«Крылатый металл», любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен.

В последней четверти XX века прогресс в металлургии привел к появлению алюминий-литиевых сплавов. Если до этого добавки в алюминий были направлены только на увеличение прочности, то литий позволял сделать сплав заметно более легким. Из алюминий-литиевого сплава был сделан бак для водорода ракеты «Энергия», из него же делают сейчас и баки «Шаттлов».

Везде, где нагрузка не распределена по большой конструкции, а сосредоточена в точке или нескольких точках, сталь выигрывает у алюминия.

Столь тонкая стенка сомнется даже под собственной тяжестью, поэтому форму она держит исключительно за счет внутреннего давления: с момента изготовления баки герметизируются, надуваются и хранятся при повышенном внутреннем давлении.

Какой же металл можно поставить на третье место «по ракетности»? Ответ может показаться очевидным. Титан? Оказывается, вовсе нет.

Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Как гвоздь, которого не оказалось в кузнице в известном стихотворении, он держит на себе все.

За все годы человеческой цивилизации у этого необыкновенного металла было огромное количество применений и разнообразных профессий. Ему приписывали множество уникальных свойств, люди использовали его не только в своей технической и научной деятельности, но и в магии. К примеру, долгое время считалось, что «его боится всевозможная нечисть».

Драгоценным металлом серебро называют скорее по многотысячелетней привычке, есть металлы, которые не считаются драгоценными, но стоят намного дороже серебра. Взять хотя бы бериллий. Этот металл втрое дороже серебра, но и он находит применение в космических аппаратах (правда, не в ракетах). Главным образом он получил известность благодаря способности замедлять и отражать нейтроны в ядерных реакторах. В качестве конструкционного материала его стали использовать позже.

Конечно, невозможно перечислить все металлы, которые можно назвать гордым именем «крылатые», да и нет в этом нужды. Монополия металлов, существовавшая в начале 1950-х годов, давно уже нарушена стекло и углепластиками. Дороговизна этих материалов замедляет их распространение в одноразовых ракетах, а вот в самолетах они внедряются гораздо шире. Углепластиковые обтекатели, прикрывающие полезную нагрузку, и углепластиковые сопла двигателей верхних ступеней уже существуют и постепенно начинают составлять конкуренцию металлическим деталям.

Но с металлами, как известно из истории, люди работают уже приблизительно десять тысяч лет, и не так-то просто найти равноценную замену этим материалам.

2. 5 Титан и титановые сплавы

Самый модный металл космического века.

3. Металлы в живых организмах

Токсическое действие избытка металла

Дефицит лития в организме человека приводит к психическим расстройствам

Вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, расстройство зрения, дерматит лица и рук.

Ионы калия регулируют белковый и углеводный обмен, влияют на процесс фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.

Вызывает усиление двигательной активности, учащение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.

Ионы натрия поддерживают у животных и человека нормальную возбудимость мышечных клеток, участвуют в сохранении кислотно-основного баланса в организме, в регуляции сердечной деятельности, удерживают воду в организме.

Приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, вызывает дисфункцию почек, общее нарушение обмена веществ.

Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижают артериальное давление и содержание холестерина в крови, оказывают успокаивающее действие на НС, играют большую роль в профилактике и лечении рака, благотворно действуют на органы пищеварения.

Приводит к нарушению минерального обмена.

Ионы кальция необходимы для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияют на состояние НС, оказывают противовоспалительное действие.

При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость НС, обонятельного анализатора.

Оказывает влияние на процессы костеобразования.

Поражаются костная ткань, печень, кровь, наблюдаются повышенная ломкость костей, выпадение волос.

Содержится в легких, печени, костях, головном мозге, действует на пищеварительные ферменты и НС.

Приводит к нарушению минерального обмена.

Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций, входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене.

Мутаген и онкоген. Вызывает заболевания костно-мышечной системы.

— Снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.

— Поражает ЦНС, сосредотачивается в почках, нарушая их деятельность, также накапливается в клетках мозга и слизистой оболочке рта.

— Поражает костную ткань, костный мозг и печень, НС, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения из них кальция.

Влияние недостатка и избытка ионов металлов на состояние растений и животных.

Влияние металла (иона) на состояние организмов недостаточна избыточна

Развитие особых форм растений

Применяют при отравлении магнием

Нарушения развития растений. В высоких степенях окисления сильно токсичен

В больших количествах токсично для животных и растений

В повышенной концентрации токсична для животных и растений

Токсичен для животных и растений

Заболевания бобовых растений

4. Металлы и человек

4. 1 Взаимодействие золота с Землей и человеком

При смешивании его с другими металлами, он не меняет своих свойств, входя в другие металлы, но при этом не впускает их в свою структуру. Мы хотим сказать, что этот металл никогда не меняет своей формулы, меняет только количественные размеры своего присутствия. Поэтому золото легко выделить из любого вещества. Золото не переходит из одного состояния в другое, и даже находясь в теле человека, (а оно есть в любом человеке, только в космически малых размерах) остается, все-таки, золотой частичкой.

Это металл, обладающий несравнимой ни с чем большой магической силой. Он буквально завораживает людей своим внутренним притяжением. В нем вся сила Земли.

4. 2 Лечебные свойства

Золото помогает сохранить человеку здоровье, но его лечебные свойства выражены слабо. Использовать его можно при заболеваниях мочеполовой сферы, гормональных расстройствах, при желудочно-кишечных заболеваниях, при болях в суставах, крестце, радикулите прикладывать к больному месту. Пить суточный настой, свободно, по одному стакану в день. Неделю пить, неделю отдыхать, до получения желаемого результата. Хороший амулет.

4. 3 Взаимодействие серебра с Землей и человеком

Серебро по отношению к человеку нейтрально. Оно является прекрасным амулетом, но не аккумулирует и не передает человеку никакой энергии, зато оно прекрасно подчеркивает красоту любого камня, в то же время само как бы оставаясь в тени. Воздействие серебра на человека очень мягкое. Многие люди любят серебро. Изделия из серебра могут быть самые разнообразные. Кольцо лучше всего носить на указательном пальце. Влияние этого металла на человека в украшениях очень слабое, но, именно поэтому, оно дает свободно камню проявить свои свойства. Серебро лучше всего носить в сочетании с камнями.

4. 4 Лечебные свойства

Металл не так прост, как может показаться из моих слов. Это великий целитель. Изделия из серебра лечебны. Если настоять воду 24-48 часов на серебре и пить ее, то можно победить даже дизентерийную палочку. Кроме того, настоянная таким образом вода лечит желудок, гонит лямблии из печени, лечит воспаление печени и желчного пузыря, всего желудочно-кишечного тракта. Можно сделать промывание кишечника серебряной водой, можно просто пить каждый день воду, настоянную на серебре, она будет очищать весь организм. Если у вас появился синяк, вы можете сделать не свинцовую, а серебряную примочку (настой 48 часов) синяк рассосется в течение суток. Если у вас воспалились вены на ногах, такая же примочка поможет вам снять боль и жжение, а длительное пользование (в течение недели) даже восстановит, уберет, частично, деформацию кровеносных сосудов. Можно настаивать серебро с определенным камнем, для получения двойного эффекта.

5. Тяжелые металлы в воде и в организме человека

Это широко распространенный минерал. Именно железо придает воде неприятный бурый цвет, однозначно ухудшает органолептические качества воды. Чай или кофе, приготовленные из этой воды, имеют характерный металлический, вяжущий, «железистый» привкус. В ряде районов Московской области в водопроводной воде отмечена большая концентрация железа, что приводит к заболеваниям печени, крови и вызывает аллергические реакции. Так, жители г. Железнодорожного текущую из крана жидкость назвали весьма оригинально: «наш железный коктейль». Употребляя такую воду, вскоре станешь настоящим «железным дровосеком»!

5. 4 Другие металлы

6. Источники поступления тяжёлых металлов в окружающую среду

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

Вот и завершилась наша работа над проектом. В процессе поиска и обработки информации по указанной теме каждый выявил для себя много полезных сведений о металлах, будь то будущий ученый или просто интересующийся человек.

Теперь каждому из нас стала видна эта, на первый взгляд неуловимая, мысль о том, что все взаимосвязано между собой, даже такие понятия, как химия и физика, химия и архитектура, химия и сельское хозяйство, химия и космос, химия и медицина.

Источник