Металлургия цветных металлов

К началу первой мировой войны русская металлургия удовлетворяла потребность страны только в чугуне; по­ требность в меди покрывалась лишь на 85%, в цинке — на 6%, в свинце — на 3%. Никель, алюминий, магний, олово и редкие металлы в России вовсе не получали.

После Октябрьской социалистической революции ме­ таллургические заводы, как и другие предприятия, были национализированы, однако во время гражданской войны и интервенции многие из них побывали в руках контр­ революционеров и интервентов и были разрушены.

В марте 1920 г. IX съезд партии принял развернутое постановление о задачах хозяйственного строительства. С тех пор металлургическая промышленность в нашей стране развивается невиданно быстрыми темпами как по масштабам производства, так и по номенклатуре про­ дукции. Уже в 1929 г. производительность старых метал­ лургических заводов достигла довоенного уровня. В строй вступили новые заводы и комбинаты, оснащенные новой техникой. В годы первой и второй пятилеток в СССР бы­ ло освоено производство никеля, алюминия, олова, ко­ бальта и некоторых редких металлов. Теперь по произ­ водству многих металлов наша страна прочно занимает второе место в мире.

не теряют прочности. В меди и золоте много свободных электронов, металлическая связь значительно преобла­ дает над ковалентной — эти металлы лластичны, ковки, вязки. У сурьмы и висмута свободных электронов срав­ нительно мало, поэтому они хрупки.

Свобода перемещения электронов в пространстве между узлами кристаллической решетки объясняет высо­ кую электропроводность металлов, при наложении по­ тенциала движение электронов легко переходит из бес­ порядочного в направленное. С повышением температуры амплитуды колебания ионов и атомов нарастают, под­ вижность электронов от этого затрудняется и электропро­ водность металлов падает. При температурах, близких к абсолютному нулю, колебания в узлах решетки почти затухают и электропроводность резко увеличивается. Электросопротивление некоторых металлов при темпера­ турах, близких к 0°К, исчезающе мало (сверхпроводи­ мость). Примеси, даже в малых количествах, нарушают строение кристаллической решетки, затрудняют пере­

электронов, а также колебаний ионов и атомов. Из этого понятно, почему электропроводность и теплопроводность металлов — параллельно изменяющиеся свойства. В большинстве случаев наиболее электропроводные металлы характеризуются и высокой теплопровод­ ностью.

При нагревании металлов может начаться выбрасы­ вание электронов. Этот термоэлектрический эффект зави­ сит от температуры и особенностей строения решетки. У некоторых металлов он особенно велик и поэтому ис­ пользуется в электронике.

Жидкие металлы отличаются от твердых сравнительно йалой связью между атомами и ионами. Но свобо­ да движения электронов и здесь сохранена, поэтому жидкие металлы также электропроводны и теплопро­ водны.

Иногда один и тот же металл при разных температу­ рах имеет разные кристаллические решетки. Переход из одной кристаллической системы в другую (полиморфное превращение) изменяет расстояние между узлами решет­ ки и их расположение, он существенно отражается и на

свойствах полиморфных модификаций. Например олово, известное при обычных температурах как пластичный блестящий металл с плотностью 7,29 г/см3 ((3-модифика­

и твердом состояниях, некоторые из них образуют между собой химические соединения (интерметаллические сое­ динения). Все это приводит к образованию иных кристал­ лических систем и широкому изменению свойств. Речь идет об образовании сплавов, которые открывают широ­ кий простор получения новых ценных материалов с нуж­ ными свойствами. В современной технике применяются тысячи двойных, тройных и более сложных металличе­ ских сплавов.

В периодической системе элементов Д. И. Менделеева металлы размещены во всех группах, кроме нулевой и седьмой. В каждой из главных подгрупп металлические свойства элементов усиливаются сверху вниз, а в каждом из семи горизонтальных рядов они ослабевают слева на­ право. Все эти изменения свойств закономерно связаны с электронным строением атомов.

Химическую активность металлов можно характеризо­ вать положением в электрохимическом ряду напряжений, где металлы размещены в порядке нарастания нормаль­ ных электрохимических или электродных потенциалов. Напомним, что величина нормального электрохимическо­ го потенциала, возникающего между металлом и одномо­ лярным 1раствором его ионов, характеризует способность металла отдавать электрон (окисляться), т. е. быть вос­ становителем. Чем больше алгебраическая величина нор­ мального электродного потенциала, тем меньше восста­ новительная способность и химическая активность метал­ ла. В ряду напряжений каждый металл способен вытеснять стоящие правее него металлы из водных рас­ творов и солевых расплавов.

Металлы с отрицательными электрохимическими по­ тенциалами легко подвержены окислению, поэтому они встречаются в природе только в виде химических соеди­ нений: окислов, галогенидов, а также сульфидов, силйка-21

1 Точнее, с активностью в 1 моль/л.

техническая классификация металлов, не имеющая науч­ ной основы, но традиционно принятая в технической лите­ ратуре и практике.

Железо далеко опережает все прочие металлы по мас­ штабам производства и применения. Поэтому различают

цветные металлы в свою очередь подразделяются по не­ которым условным признакам на ряд групп и подгрупп (табл. 4).