Что будет если смешать все металлы
Видео: железная логика — зачем химик сплавил вместе все существующие металлы
С древности люди применяют металлы в своей жизни. Позже эти металлы научились соединять — так появились сплавы. Преимущество этих материалов заключается в том, что они сочетают в себе все сильные стороны металлов, из которых состоят.
Если сплавить все металлы вместе
Это решил проверить химик-блогер.
Для того, чтобы создать свой невероятный сплав, он взял 22 различных металла. Как в кулинарии основой супа является вода, так в сплаве главным элементом выступает железо.
Такой выбор обусловлен тем, что в этом металле прекрасно растворяются другие. Экспериментатор решил плавить вещества в тигле — это специальный сосуд, предназначенный именно для таких целей.
Ход эксперимента
Первым в сосуд для плавления попал большой болт из стали. Легирующими компонентами смеси выступали: хром, никель, кобальт и марганец. Для того, чтобы конечный металл был жестким и прочным, химик добавил фольгу из ниобия и маленький кристаллик ванадия. А дальше в ход пошло все подряд: алюминий, кремний, цинк, медь, титан, висмут, олово, свинец, индий и серебро.
Не обошлось и без дорогостоящих материалов. Парень добавил небольшой фрагмент золота, кусочки платины, родия и палладия. Эти элементы не могут не придать сплаву особых свойств.
Казалось бы, уже достаточно добавлено ингредиентов, чтобы получить на выходе нечто экстраординарное. Однако химик решил, что без тугоплавких металлов не обойтись, и в тигель один за другим полетели: рений, молибден и вольфрам.
Не обошлось без тантала, циркония, гафния и иттрия — эти металлы были брошены для компании. Уран и ртуть не были добавлены в сплав по причине своей крайне высокой токсичности. Щелочные металлы, такие, как натрий и цезий, не попали в смесь, потому как в этом нет смысла, ведь они попросту перегорят при высоких температурах.
После того как тигель был доверху заполнен всеми металлами, они были присыпаны сверху фторидом магния и отправлены на нагрев в индукционную плавильню. Когда смесь нагрелась до нужной температуры, ее нужно было хорошенько взболтать, чтобы все расплавленные металлы перемешались.
Автор действовал крайне осторожно, соблюдал необходимую технику безопасности, ведь результат эксперимента был непредсказуем. После четверти часа плавления и перемешивания внешне ничего особого не случилось.
А вот при открывании крышки из сосуда вырвалось яркое пламя. Очевидно, оно являлось результатом выгорания магния и цинка. Спустя 5 минут сплав был готов.
Что получилось
Изначально это был серый непримечательный металлический кусочек. Его нужно было хорошенечко отшлифовать, чтобы исследовать.
Интересно, что даже из такого большого количества металлов полученный сплав получился достаточно легким. Он вышел крайне твердым, легко царапал тиски из чугуна. А еще суперсплав обладал высокой устойчивостью к коррозии и обладал ярко выраженными ферримагнитными свойствами.
7 крутых химических реакций (15 гифок)
Гипнотизирующая бромноватая кислота
Согласно науке, реакция Белоусова-Жаботинского – это «колебательная химическая реакция», в ходе которой «ионы металлов переходной группы катализируют окисление различных, обычно органических, восстановителей бромноватой кислотой в кислой водной среде», что позволяет «наблюдать невооруженным глазом образование сложных пространственно-временных структур». Это научное объяснение гипнотического явления, которое происходит, если бросить немного брома в кислотный раствор.
Прозрачные химические вещества мгновенно становятся черными
Вопрос: что произойдет, если смешать сульфит натрия, лимонную кислоту и натрия йодид?
Правильный ответ внизу:
Создание плазмы в микроволновке
На самом деле, то, что происходит на ваших глазах – это один из способов создания очень незначительного количества плазмы. Еще со школы вы знаете, что существует три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Плазма, по сути, является четвертым типом и представляет собой ионизированный газ, полученный в результате перегревания обычного газа. Виноградный сок, оказывается, богат ионами, и поэтому является одним из самых лучших и доступных средств для проведения простых научных экспериментов.
Тем не менее, будьте осторожны, пытаясь создать плазму в микроволновке, поскольку озон, который образуется внутри стакана, в больших количествах может быть токсичным!
Зажигание потухшей свечи через дымный след
Этот трюк вы можете попытаться повторить в домашних условиях без риска взрыва гостиной или же всего дома. Зажгите свечу. Задуйте ее и сразу же поднесите огонь к дымному следу. Поздравляем: у вас получилось, теперь вы настоящий мастер огня.
Оказывается, между огнем и свечным воском существует некая любовь. И это чувство намного сильнее, чем вы думаете. Неважно, в каком состоянии находится воск – жидком, твердом, газообразном – огонь все равно его найдет, настигнет и сожжет ко всем чертям.
Кристаллы, которые светятся во время дробления
Перед вами химическое вещество под названием европий-тетракис, демонстрирующее эффект триболюминесценции. Впрочем, лучше раз увидеть, чем сто раз прочитать.
Данный эффект возникает при разрушении кристаллических тел благодаря преобразованию кинетической энергии непосредственно в свет.
Если вы хотите все это увидеть собственными глазами, но под рукой у вас нет европия-тетракиса, не беда: подойдет даже самый обычный сахар. Просто сядьте в темной комнате, положите в блендер несколько кубиков сахара и наслаждайтесь красотой фейерверка.
Еще в XVIII веке, когда многие люди думали, что научные явления вызывают призраки или ведьмы или призраки ведьм, ученые использовали этот эффект, чтобы подшутить над «простыми смертными», разжевывая в темноте сахар и смеясь над теми, кто бежал от них как от огня.
Адское чудовище, появляющееся из вулкана
Тиоцианат ртути (II) – на вид невинный белый порошок, но стоит его поджечь, как он тут же превращается в мифическое чудовище, готовое поглотить вас и весь мир целиком.
Ну а что будет, если смешать два вышеупомянутых химических вещества и поджечь их? Смотрите сами.
Однако не пытайтесь повторить эти эксперименты дома, поскольку и тиоцианат ртути (II), и дихромат аммония являются очень токсичными и при сгорании могут нанести серьезный вред вашему здоровью. Берегите себя!
Если вы смешаете кофе с молоком, у вас получится жидкость, которую вы вряд ли когда-нибудь снова сможете разделить на составные компоненты. И это касается всех веществ, находящихся в жидком состоянии, верно? Верно. Но есть такое понятие, как ламинарное течение. Чтобы увидеть это волшебство в действии, достаточно поместить несколько капель разноцветных красителей в прозрачный сосуд с кукурузным сиропом и аккуратно все перемешать…
… а затем снова перемешать в том же темпе, но только теперь в обратном направлении.
Ламинарное течение может происходить в любых условиях и с использованием различных типов жидкостей, однако в данном случае такое необычное явление обусловлено вязкими свойствами кукурузного сиропа, который при смешивании с красителями образует разноцветные слои. Так что, если вы так же аккуратно и не спеша выполните действие в обратном направлении, все вернется на прежние места. Похоже на путешествие во времени!
7 крутых химических реакций (15 гифок)
Гипнотизирующая бромноватая кислота
Согласно науке, реакция Белоусова-Жаботинского – это «колебательная химическая реакция», в ходе которой «ионы металлов переходной группы катализируют окисление различных, обычно органических, восстановителей бромноватой кислотой в кислой водной среде», что позволяет «наблюдать невооруженным глазом образование сложных пространственно-временных структур». Это научное объяснение гипнотического явления, которое происходит, если бросить немного брома в кислотный раствор.
Прозрачные химические вещества мгновенно становятся черными
Вопрос: что произойдет, если смешать сульфит натрия, лимонную кислоту и натрия йодид?
Правильный ответ внизу:
Создание плазмы в микроволновке
На самом деле, то, что происходит на ваших глазах – это один из способов создания очень незначительного количества плазмы. Еще со школы вы знаете, что существует три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Плазма, по сути, является четвертым типом и представляет собой ионизированный газ, полученный в результате перегревания обычного газа. Виноградный сок, оказывается, богат ионами, и поэтому является одним из самых лучших и доступных средств для проведения простых научных экспериментов.
Тем не менее, будьте осторожны, пытаясь создать плазму в микроволновке, поскольку озон, который образуется внутри стакана, в больших количествах может быть токсичным!
Зажигание потухшей свечи через дымный след
Этот трюк вы можете попытаться повторить в домашних условиях без риска взрыва гостиной или же всего дома. Зажгите свечу. Задуйте ее и сразу же поднесите огонь к дымному следу. Поздравляем: у вас получилось, теперь вы настоящий мастер огня.
Оказывается, между огнем и свечным воском существует некая любовь. И это чувство намного сильнее, чем вы думаете. Неважно, в каком состоянии находится воск – жидком, твердом, газообразном – огонь все равно его найдет, настигнет и сожжет ко всем чертям.
Кристаллы, которые светятся во время дробления
Перед вами химическое вещество под названием европий-тетракис, демонстрирующее эффект триболюминесценции. Впрочем, лучше раз увидеть, чем сто раз прочитать.
Данный эффект возникает при разрушении кристаллических тел благодаря преобразованию кинетической энергии непосредственно в свет.
Если вы хотите все это увидеть собственными глазами, но под рукой у вас нет европия-тетракиса, не беда: подойдет даже самый обычный сахар. Просто сядьте в темной комнате, положите в блендер несколько кубиков сахара и наслаждайтесь красотой фейерверка.
Еще в XVIII веке, когда многие люди думали, что научные явления вызывают призраки или ведьмы или призраки ведьм, ученые использовали этот эффект, чтобы подшутить над «простыми смертными», разжевывая в темноте сахар и смеясь над теми, кто бежал от них как от огня.
Адское чудовище, появляющееся из вулкана
Тиоцианат ртути (II) – на вид невинный белый порошок, но стоит его поджечь, как он тут же превращается в мифическое чудовище, готовое поглотить вас и весь мир целиком.
Ну а что будет, если смешать два вышеупомянутых химических вещества и поджечь их? Смотрите сами.
Однако не пытайтесь повторить эти эксперименты дома, поскольку и тиоцианат ртути (II), и дихромат аммония являются очень токсичными и при сгорании могут нанести серьезный вред вашему здоровью. Берегите себя!
Если вы смешаете кофе с молоком, у вас получится жидкость, которую вы вряд ли когда-нибудь снова сможете разделить на составные компоненты. И это касается всех веществ, находящихся в жидком состоянии, верно? Верно. Но есть такое понятие, как ламинарное течение. Чтобы увидеть это волшебство в действии, достаточно поместить несколько капель разноцветных красителей в прозрачный сосуд с кукурузным сиропом и аккуратно все перемешать…
… а затем снова перемешать в том же темпе, но только теперь в обратном направлении.
Ламинарное течение может происходить в любых условиях и с использованием различных типов жидкостей, однако в данном случае такое необычное явление обусловлено вязкими свойствами кукурузного сиропа, который при смешивании с красителями образует разноцветные слои. Так что, если вы так же аккуратно и не спеша выполните действие в обратном направлении, все вернется на прежние места. Похоже на путешествие во времени!
Можем ли мы превратить свинец в золото?
Превращение неблагородных металлов, таких как свинец, в золото действительно возможно, но много золота вы из него не получите!
Вы когда-нибудь мечтали стать богатым в одночасье? А что, если бы вы могли сделать золото из других металлов, таких как свинец?
Именно этого пытались добиться алхимики Средневековья. Их целью был «философский камень», «эликсир» или «настойка», которые даровали бы бессмертие, молодость и избавление от всех болезней, а также несметные богатства тем, кто их употреблял. Одним из самых интересных свойств эликсира было то, что он мог превратить любой неблагородный металл, например, свинец, в сверкающий кусок золота. Превращение одного элемента в другой называется трансмутацией.
Однако об эликсире ходили легенды, и алхимикам никогда не удавалось превратить свинец в золото. Их ждала неудача, поскольку ни одна обычная химическая реакция не может превратить свинец в золото.
Однако смогли бы ученые современного мира, с нашими расширенными химическими знаниями и более совершенными инструментами, совершить этот химический подвиг?
Что такое элемент?
Превращение свинца в золото означает превращение одного элемента в другой. Каждый элемент определяется количеством протонов (называемых атомным номером) и нейтронов (протоны + нейтроны = массовое число), составляющих его ядро; количество электронов не так важно для определения элемента.
Чтобы превратить один элемент в другой, необходимо изменить число протонов в ядре.
Изменение числа нейтронов (при неизменном числе протонов) в ядре приводит к появлению различных видов одного и того же элемента, называемых изотопами. Свинец имеет четыре изотопа, встречающихся в природе, и множество других, созданных в лаборатории.
Превращение одного элемента в другой
Эти субатомные частицы связаны сильными ядерными силами, которые поддерживают стабильность ядра. Попытка преодолеть эти силы требует огромного количества энергии.
Удаление протона или нейтрона из ядра было бы похоже на попытку поднять молот Тора, Мьёльнир, если вы не чисты душой. Добавление субатомной частицы было бы похоже на попытку заставить магниты одного и того же полюса соприкоснуться.
И при добавлении, и при убавлении субатомных частиц выделяется огромное количество энергии.
Но что, если бы вам удалось изменить состав ядра? К сожалению, это дает элементу кризис идентичности, нарушая равновесие сил внутри элемента. Элемент начинает испускать субатомные частицы, чтобы достичь более стабильного состояния, аналогично тому, что происходит при радиоактивном распаде.
Трансмутация посредством радиоактивности
Атомы с очень большими ядрами не могут справиться со своим размером, что делает их нестабильными. Они сбрасывают лишний вес, выбрасывая протоны и нейтроны (альфа-излучение), электроны (бета-излучение) и электромагнитное излучение (гамма-излучение).
Большинство элементов после висмута в периодической таблице радиоактивны.
В-третьих, уран, торий и радий после распада превращаются в свинец. Свинец стабилен и не распадается дальше, что печально, учитывая, что у золота всего на 3 протона меньше, чем у свинца.
Ядерная трансмутация в ядерном реакторе
Если исключить радиоактивность, какой еще метод можно использовать для превращения свинца в золото? Что ж, есть несколько вариантов.
Самые ранние эксперименты по превращению неблагородного металла в золото относятся к 1924 году. Независимо друг от друга исследователи Нагоака в Японии и Мите и Штаммрайх в Германии преобразовали ртуть в золото, подвергнув ртуть воздействию высоких электрических токов. Более поздние исследователи, проводившие подобные эксперименты, получили отрицательные результаты, что поставило эти выводы под сомнение. Таким образом, воздействие на ртуть электрическим током, возможно, не является решением проблемы.
Если у вас есть большие запасы свинца, которые вам нужно использовать, то в эксперименте 1996 года было обнаружено золото после облучения свинца протонами с энергией 600 МэВ.
Сколько золота вы можете сделать?
Если вы начали мечтать о том, как разбогатеть, делая золото, позвольте нам разрушить ваши мечты.
Во-первых, большая часть золота была радиоактивной, что означает, что оно, скорее всего, распадется. К сожалению, не существует химического способа превратить радиоактивное золото в обычное.
Во-вторых, во всех этих экспериментах золото было получено в количестве менее 1 мг. Часто золото обнаруживалось лишь в следовых количествах. В одном из отчетов написано, что золото, полученное Мите и Штаммрайхом, стоило всего 1 доллар, но его изготовление обошлось им в 60 000 долларов! Вы были бы очень глубоко в долгах к тому времени, когда получили бы хоть какое-то полезное золото в результате таких экспериментов.
Исследователей, проводивших эти эксперименты, больше интересовало поведение атомов и их субатомных частиц, а не то, чтобы на самом деле заработать состояние на золоте. Даже если бы некоторые из этих исследователей были нацелены на деньги, они скорее разбогатели бы, открыв что-то действительно полезное (например, бесконечный и устойчивый источник энергии).
Ученые использовали свои технологии трансмутации для создания новых элементов. Такие элементы, как прометий, технеций и многие элементы из ряда лантанидов и актинидов, являются рукотворными. В 2020 году исследователи сообщили о создании нового элемента с атомным номером 113 путем слияния атомов цинка с атомами висмута. Один из исследователей, работавших над проектом, сообщил, что потребовалось более 4 миллиардов столкновений, чтобы создать элемент всего три раза.
Сплавы будущего: найден уникальный способ соединять металлы в нанокристаллы
Новая методика позволяет объединить два почти любых металла в новые типы «интерметаллических нанокристаллов», которые могут быть полезны для целого ряда приложений
Смешивание металлов в сплавах давно используется для точной настройки определенных свойств материалов, таких как проводимость и прочность, в зависимости от областей их применения. Эти области становятся шире, если из сплавов можно сформировать нанокристаллы, крошечные шарики из атомов, формирующие повторяющийся узор. Проблема в том, что стандартного способа изготовления этих интерметаллических соединений не существует, и поэтому на сегодняшний день было создано лишь несколько комбинаций из потенциальных десятков тысяч.
В рамках нового исследования инженеры ETH Zurich разработали новую методику создания подобных нанокристаллов, которая (по их словам) интуитивно проста и понятна. Она основана на амальгамировании, когда один твердый металл растворяется во втором, находящемся в жидкой форме, обычно с низкой температурой плавления (например, как у ртути).
Команда начала с нанокристаллов одного металла, к которым добавила молекулярные соединения, называемые амидами и содержащими второй металл, а затем нагрела смесь до 300 ° C. Это вызвало разрушение химических связей в амидах, в результате чего второй металл начал скапливаться на поверхности нанокристаллов в виде жидкости. Вскоре он просочился внутрь, образуя новую кристаллическую решетку, в которой атомы двух разных металлов были рассредоточены равномерно. Как только такая смесь остывает, она формирует новую интерметаллическую нанокристаллическую структуру.
«Мы поражены, насколько эффективно подобное объединение в наномасштабе», — заявил Максим Ярема, ведущий автор исследования. «Наличие одного жидкого металлического компонента — ключ к быстрому и равномерному легированию каждого нанокристалла».
Используя этот метод, команде удалось создать интерметаллические нанокристаллы, смешивая несколько разных пар металлов. Галлий был особо популярен благодаря своей низкой температуре плавления в 30 ° C, и в ходе работы инженеры опробовали его сочетание с золотом, серебром, медью, никелем и палладием. Последний также хорошо работал в качестве основы, и команда смешала его с индием и цинком.
Важно отметить, что, по словам исследователей, в этой технике можно использовать практически любые металлы, смешивать их в разных соотношениях и формировать нанокристаллы разного размера. Все это открывает широкий спектр применения нанокристаллов в качестве катализаторов, в аккумуляторах, устройствах хранения данных и других электронных компонентах.