Оглавление Видео опыты по химии Видео опыты по физике На главную страницу

Химия и Химики № 3 2020

Журнал Химиков-Энтузиастов
Помощь журналуПомощь журналу Химия и Химики




Химические фотографии: металлы
Chemical photos: metals



Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter


Свинец
Раньше одним из источников свинца в быту служила свинцовая оболочка электрических кабелей. Она предназначается для защиты кабеля от механических повреждений, влаги, химически агрессивных сред и т.д. Видеть кабели с оболочкой из свинца приходилось еще в детстве, но сфотографировал фрагмент такой оболочки только недавно.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Свинцовая оболочка кабеля

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Другим источником свинца были свинцовые пластины сернокислотных аккумуляторов автомобилей. На фото ниже показаны свинцовые аккумуляторы от БМП-1. По конструкции он аналогичен автомобильному, но больше и гораздо тяжелее. Подполковник, который вел занятие, рассказал, что такой аккумулятор весит 70 кг и по нормативам механик-водитель должен его затащить в аккумуляторный отсек сам - без посторонней помощи еще и на время. Для этого механик с аккумулятором в руках должен подняться на три ступеньки, потом поместить аккумулятор внутрь отсека БМП.

Иногда на механиков-водителей идут женщины. Подполковник демонстративно заявил, что им он не делает скидку ("Идти на эту специальность вас никто не заставлял!"). Не поверил - в перерыве взял аккумулятор в руки и оценил вес. Действительно около 70 кг. Для парней - куда не шло, но для девушек - тяжеловато. По-видимому, на механиков-водителей идут штангистки.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Свинцово-кислотный аккумулятор от БМП-1

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Справа - свинцовая пластина

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Также кислотные свинцовые аккумуляторы используются в блоках бесперебойного питания компьютеров (естественно, их размеры скромнее, чем у автомобильных). На фото показаны вышедшие из строя - раздувшиеся свинцово-кислотные аккумуляторы из источника бесперебойного питания. Более того это два аккумулятора сплавились боковыми сторонами и теперь не отделяются друг от друга.

Если быть более точным, в свинцово-кислотных аккумуляторах используют не чистый свинец, а его сплав с сурьмой.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Вышедшие из строя свинцово-кислотные аккумуляторы от источника бесперебойного питания компьютера

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Одно из распространенных бытовых применений свинца - грузики для рыболовных снастей. Свинец - мягкий и легкоплавкий металл, но он имеет высокую плотность. Первое и второе облегчает его обработку, третье - улучшает качество снастей (в проточных водоемах маленькие, но тяжелые грузики меньше сносит течением). Раньше рыбаки часто выплавляли их из вышедших из строя аккумуляторов, свинцовых оболочек кабелей и т.п. В рыболовных и спортивных магазинах продавались готовые свинцовые грузила, но многих рыбаков они не устраивали, поэтому рыбаки часто использовали покупные грузики только в качестве источника металлического свинца для того, чтобы выплавлять собственные грузики.

Пример показан на фото ниже. Охранник попросил взвесить с точностью до грамма свинцовые грузики, которые он сам отлил. Оказалось, его спиннинг допускает грузики весом от 7 до 21 г. Теперь, он будет знать, какие матрицы для литья использовать.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Свинцовые грузики для рыбалки (самодельные)

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Титан
Титан - ценный металл для техники и науки. Он одновременно обладает хорошими механическими свойствами, сравнительно низкой плотностью и химической стойкостью. По внешнему виду титан похож на нержавеющую сталь. Когда я хотел сфотографировать титановую фольгу и проволоку, коллега сказал:

- Зачем! Сфотографируй просто нержавейку и напиши, что это - титан.

Но заниматься обманом не хотелось, тем более, что изделия из титана были под рукой. Зато вопрос он поднял актуальный: как отличить титан от нержавеющей стали?

Существуют физические и химические методы. Во-первых, по весу: титановые изделия значительно легче, чем такие же по объему стальные. Плотность титана 4.5 г/см3, плотность железа 7.9 г/см3 (для различных марок стали - приблизительно столько же). Метод не совсем надежный, поскольку изделия могут содержать закрытые полости.

Во-вторых, титан на точильном кругу дает яркие белые и желтые искры - много искр, нержавеющая сталь (особенно хороших марок) дает мало искр (причем искры эти более тусклые), либо не дает искры вообще (подробнее см. статью: Как отличить титан от нержавеющей стали? [ссылка]).

В-третьих, заостренный титан пишет по стеклу, чем отличается от нержавейки.

В-четвертых, низкокачественные сорта нержавеющей стали притягиваются магнитом (особенно - неодимовым).

Если обратиться к химическим методам - более строгим, то следует вспомнить реакцию титана с перекисью водорода и разбавленной серной кислотой - см. статью Титан, серная кислота и пероксид водорода. Titanium, sulfuric acid and hydrogen peroxide [ссылка]. Титан (в отличие от железа и многих марок нержавеющей стали) не растворяется при комнатной температуре в разбавленной серной кислоте, не растворяется в смеси в смеси концентрированной соляной кислоты и пергидроля, зато постепенно растворяется в смеси серная кислота - перекись водорода. При этом возникает коричневая окраска пероксокомплекса.

Ниже даны фотографии титановой проволоки, титановой фольги, титановой сетки и распылителя (барботтера) воздуха для аквариумов, который изготовлен из спеченного титана.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Титановая проволока

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Титановая фольга

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Титановая сетка

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Распылитель воздуха для аквариумов из спеченного титана



А это - титановая корзинка для растворимых анодов гальванических ванн. В нее помещают шарики, таблетки и т.п. из меди или никеля, или обломки, которые остались после растворения больших анодов (плит). Корзинку вешают на анодную штангу и опускают в ванну, в результате медь или никель растворяется, пополняя электролит медью или никелем, а сама корзинка в этих условиях устойчива и не подвергается коррозии. В данном случае устойчивость титана к анодному растворению оказалась особенно ценной.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Титановая корзинка для растворимых анодов

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Титановая корзинка в ванне блестящей меди (внутри корзинки - кусочки медных анодов, которые остались после растворения больших плит)



Данные "арт-объекты" - корольки никеля, которые осели на т.н. "нагрузке" - на проволоке, которую подвешивают к катодной штанге ванны никелирования.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Фосфид никеля - сплав никеля с небольшим содержанием фосфора (несколько процентов). Осаждается на покрываемую поверхность при работе ванны химического никеля (действующие вещества - сульфат никеля и гипофосфит). К сожалению, химический никель осаждается не только на предназначенную для этого поверхность, но и на стенки ванны, на фторопластовые ТЭНы и т.п. Показанные на фото куски сплава были механически сняты с ТЭНов.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Фосфид никеля - сплав никеля с небольшим содержанием фосфора

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Ванна химического никеля. Electroless nickel bath
Центральный нагреватель ванны химического никеля (покрыт фторопластом-4)



Сетка от кинескопа - ее можно достать, аккуратно разбив старый телевизор или монитор. По-научному она называется "маска кинескопа". Сетка изготовлена из сплава инвар (сплав железа с никелем - 36 % Ni, обозначение: FeNi36, или 64FeNi). Сплав инвар имеет минимальный коэффициент термического расширения. Это необходимо, чтобы изображение не искажалось из-за нагрева сетки. А нагрев электронным лучом, судя по всему, значительный, поскольку на обратной стороне сетки четко видны цвета побежалости.

В зависимости от модели кинескопа, сетка может иметь ячейки разного профиля, в некоторых кинескопах вместо цельной сетки встречается конструкция, в которой переплетаются полоски металла.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Сетка от кинескопа

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Цвета побежалости (внутренняя сторона сетки)

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Другой образец сетки

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Магний
Про науку и технику - говорить не буду. Магний имеет для них исключительно важное значение. Остановлюсь на другом факте: магний представляет большой интерес для любителей химики, прежде всего - для юных химиков. Дело в том, что магний - активный металл, но не насколько активный, как натрий - чтобы взрываться от контакта с водой. Магний дает вспышки в смесях со многими окислителями, а нередко реакция заканчивается взрывом. Магний активно реагирует с водными растворами целого ряда веществ, в частности - со слабыми кислотами. Помню в детстве, когда серная и соляная кислоты были недоступны, было очень необычно наблюдать, как порошок магния бурно реагирует с уксусом, раствором лимонной кислоты, борной кислоты и т.д. Ни стальные гвозди, ни скрепки такими свойствами не обладали. Добавляешь к магниевому порошку раствор нитрата серебра - раствор практически кипит. Проблема в том, что несколько ложечек магниевого порошка, которые я "случайно одолжил" в школьном кабинете химии, быстро закончились, хотя "опыты со вспышками" я почти не делал.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Магниевая стружка

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Возможность набрать магниевую стружку появилась только в возрасте 40 лет. Мы делали реактив Фишера (он предназначен для определения содержания воды в маслах и т.п. неполярных жидкостях методом титрования). Для обезвоживания метилового спирта там использовался магний и йод. Магний - именно в виде стружки. До этого приходилось использовать обломки крылатых ракет и самолетов. Они сделаны не совсем из чистого магния, а из сплава электрон. Кроме магния он содержит около 10% алюминия и около 1% марганца. Но для многих демонстративных химических опытов это не мешает. Проблема в том, что, если был нужен магний в виде порошка, - куски приходилось измельчать напильником или ножовкой. Сплав электрон - не твердый, но все равно удовольствие было ниже среднего. Сами обломки достал знакомый с "кладбища самолетов" под Васильковом.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Сплав электрон (обломки крылатых ракет вместе с остатками краски)

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




А здесь - вещь более интересная. Чистый магний, купленный в магазине реактивов. На слитке - след от ножовки. Под ним - железная ступка.

Невзрачный вид ни о чем не говорит. Например, именно из такого магния готовят реактив Гриньяра - соединения R-Mg-Hal (где R - органический радикал, а Hal - атом галогена). Данный реактив имеет большое значение для органического синтеза.

Сплав электрон для приготовления реактива Гриньяра не подходит, поскольку вместе с магнийорганическими соединениями одновременно образуются алюминийорганические соединения, которые самовоспламеняются на воздухе.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Слиток магния

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Алюминий
Для химиков-любителей интересен прежде всего мелкий алюминиевый порошок ("алюминиевый состав", "алюминиевая пудра", "серебрянка") и более крупный алюминиевый порошок. Первый - хорошо горит: и самостоятельно и в составе различных смесей, второй - используется для приготовления термитов (не путать с одноименными насекомыми). Термиты - составы, которые содержат алюминий, магний и/или другие активные металлы в смеси с оксидами (реже - другими соединениями) более электроположительных металлов. Термиты горят, давая высокую температуру, при этом менее активный металл восстанавливается из оксида (или из хлорида и т.д.). Термиты интересны, и как способ достижения высоких температур, и как способ восстановить металлы из их соединений.

Компактный алюминий более пассивен благодаря прочной защитной пленке оксида на поверхности металла. Разумеется, много интересных опытов можно провести и с ним. Например, реакция алюминия с раствором сульфата меди и хлорида натрия (Реакция алюминия со смесью сульфата меди и хлорида натрия [ссылка]). Или реакция алюминия с водой и воздухом после удаления защитной пленки оксида ртутью (см. подборку опытов: Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути [ссылка]).

Но, для многих химиков, это не так интересно, как вспышки с алюминиевой пудрой или реакциями горения термитов. Алюминиевую пудру раньше можно было купить в любом хозяйственном магазине, продается она и сейчас, но гораздо реже. Алюминиевая пудра, или серебрянка - не чистый алюминий: она содержит оксид алюминия и несколько процентов жировых добавок (стеарин, например). Оксид (окисленный алюминий) необходим, чтобы уменьшить пожарную опасность, поскольку чистый мелкодисперсный алюминий пирофорный (способен самовоспламеняться на воздухе). Жир - добавка, препятствующая слипанию частиц. На фотографиях показана алюминиевая пудра, которую я купил, еще когда учился в школе. И более современный вариант - алюминиевая пудра, недавно купленная на рынке. Именно последний вариант не вызывает у меня доверия, т.к. коллеги жаловались, что некоторые торговцы теперь разбавляют алюминиевую пудру гипсом.


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Алюминиевая пудра (куплена лет 30 назад - во времена моего детства)

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals




Алюминиевый порошок я купил на одной из фирм, которая продает химические реактивы. Хотел первый раз в жизни посмотреть на горение термита (в живую, а не на видео). Пока - не представилась возможность. Алюминий внутри банки упакован в заклеенный пакет. Ради фотографии не стал его распечатывать. И только потом - внимательно посмотрев этикетку - понял, что фактически это - алюминиевая пудра. Даже марка указана. Для приготовления термита нужен более грубый (крупнодисперсный) алюминиевый порошок. Алюминиевую пудру для термитов брать не рекомендуют, поскольку она высокодисперсная и реагирует слишком бурно (плюс - содержит воздух, что может привести к разбрызгиванию горящей смеси).


Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals
Алюминиевая пудра ПАП-1 (пудра алюминиевая пигментная )

Химические фотографии: металлы. Chemical photos: metals



<Химическая Лаборатория, Посуда, Оборудование, Реактивы>

<Фото реактивов (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]