Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, сначала разберемся с твердыми металлами. Почему остальные металлы твердые? Есть ли элементы похожие на ртуть или она единственная в своем роде?
Почему остальные металлы твердые?
У каждого металла есть своя кристаллическая решетка. Из-за атомов, которые постоянно находятся в процессе колебания, но далеко не отходят от своего места, решётка получается очень прочной. Этим обуславливается “твердость” металлов.
Все металлы, кроме ртути, находятся в твердом состоянии при нормальных условиях. Но что будет с металлом, если его нагреть до определенной температуры? Сначала он становится мягче, потом более тягучим, а затем и вовсе переходит в жидкое состояние, подобно воде. Все дело в температуре плавления и для каждого материала она своя.
Внутренняя структура металла определяет при какой температуре тот или иной металл начнет плавиться. На это влияет связь молекул или атомов и расстояние, на котором они находятся друг от друга.
Следовательно, у ртути молекулы располагаются также, как и у воды? Поэтому она жидкая? Не совсем. Ртуть также имеет прочную кристаллическую решетку, все дело в температуре.
Почему ртуть жидкая?
Ртуть может быть не только в жидком состоянии, но и газообразном, поскольку при комнатной температуре происходит её нагрев и она начинает испаряться. Пары ртути очень вредны для организма человека, поэтому с этим металлом нужно обращаться очень осторожно.
В домашних условиях вы можете встретить ртуть в чистом виде только в градусниках. Не забывайте, что обязательно нужно вызывать специальную службу, если вы его разобьете.
Существуют ли еще жидкие металлы?
Ртуть единственный металл, который при нормальных условиях имеет жидкую форму. Дело в температуре плавления. Существуют также металлы, которые становятся жидкими при температуре тела человека.
Например, температура плавления Галлия составляет 29,8 градуса. Это значит, что в наших ладонях он станет таким же жидким как ртуть. Также, существует металл Цезий, который плавится при 28,5 градусах, но лучше в руки его не брать, поскольку он является щелочным металлом. Нельзя не упомянуть Франций, который “растает” в руках при 26,5 градусах.
Становится ясно, что все дело в температуре плавления. Ртуть является исключением из правил, ведь это единственный металл, у которого температура плавления ниже 0. Именно это делает её необычной. Без неё просто невозможно представить современный мир. Но всегда следует помнить, что при работе с любым подобным металлом, нужно соблюдать все меры предосторожности.
Написать эту статью меня сподвиг пост NotSlow Не так страшен жидкий металл. Там все просто: подстраховался от замыкания, нанес тонким слоем, прикрутил и радуйся низким температурам. Но так ли все хорошо на самом деле?
Для начала нужно выяснить, что это за жидкий металл такой. Среди чистых металлов единственный, который может быть жидким при комнатной температуре — это ртуть. В здравом уме никто сейчас не станет применять ртуть в качестве термоинтерфейса из-за ее крайней токсичности и испаряемости. Два других становятся жидкими уже при температуре человеческого тела — это цезий и галлий. Цезий — это «фтор наоборот» по своей химической активности, он возгорается и взрывается от малейших следов воздуха и влаги и даже разрушает стекло. Остается галлий (на КПДВ именно он). При комнатной температуре галлий все же твердый, однако с некоторыми другими легкоплавкими металлами он образует эвтектики, плавящиеся при 20,5°С (галлий-олово) и даже 15,3 °С (галлий-индий). Еще ниже — в районе 5 °С — плавится тройная эвтектика галлий-индий-олово (62, 25 и 13% соответственно). Имеющиеся в продаже термоинтерфейсы типа «жидкий металл» — это как раз и есть сплавы на основе этих трех элементов, возможно с некоторыми дополнительными присадками.
Исходя из этого, ясны и подводные камни. Первый из них — это абсолютная несовместимость галлийсодержащих сплавов с алюминием!
Во времена, когда уроки химии в школе непременно сопровождались демонстрацией опытов, был среди них и опыт по амальгамированию алюминия. Алюминий покрывали слоем ртути и он тотчас начинал бурно окисляться, рассыпаясь прямо на глазах. Ртуть защищала алюминий от образования оксидного слоя и он образовывался уже на поверхности амальгамы, но не был способен остановить окисление, так как на поверхности жидкости он не удерживался сплошным слоем, растрескивался, и в трещинах открывалась свежая, неокисленная поверхность амальгамы.
Ровно так же действует и галлиевый сплав с той только разницей, что он способен буквально пропитывать алюминий насквозь, проникая в межкристаллитные промежутки. Алюминий, пропитанный жидким галлием, не только окисляется на глазах, но еще и крошится в руках. Так что ЖМ следует держать от алюминия подальше. И это касается не только алюминиевых радиаторов: случайная капелька «жидкого металла» может уничтожить и корпус ноутбука, если тот из алюминиевого сплава, и любую другую алюминиевую деталь. Хотя бы корпус какого-нибудь конденсатора. Причем капелька эта является классическим катализатором — делает свое черное дело, не расходуясь сама.
Но и медь к галлию небезразлична. На рисунке выше я привел T-x диаграмму системы медь-галлий (из справочника «Диаграммы состояния двойных металлических систем» под ред. Лякишева), на которой видно бесчисленное множество интерметаллических соединений. Как только галлий вступит в контакт с медью, они тут же начинают образовываться. Жидкий галлий (к его сплавам это тоже относится) вообще очень охотно смачивает и металлы, и неметаллы, а явное химическое сродство этому крайне способствует. Так что «жидкий металл» будет просто впитываться в медь, образуя на границе между металлами корку интерметаллидов. Последние не являются металлами с физической точки зрения, они тугоплавки, хрупки и обладают плохой тепло- и электропроводностью, но главное — «жидкий металл» будет расходоваться на их образование и просто уйдет из зазора. Многие из тех, кто пробовал в деле ЖМ, сообщают, что со временем он перестает работать, и сняв радиатор, они обнаружили, что жидкий металл «испарился». Испариться он не мог — заметное давление пара у его компонентов появляется только свыше тысячи градусов — он просто впитался в медь, прореагировал с ней. Устранить это явление помогает никелевое покрытие на меди, хоть оно и является дополнительным препятствием для тепла.
Кстати, впитываемость галлия и его сплавов в металлы еще касается паяных соединений — помните про ту маленькую капельку, которая может разрушить алюминиевый корпус? Так вот, такая же капелька, попавшая на припой, сделает и его хрупкой, а пайку ненадежной. В какой-то момент это «сработает». Поэтому лично я бы держал «жидкий металл» как можно дальше от любой электроники.
И последнее, о чем следовало бы написать: «жидкий металл», увы, небезвреден. Галлий по некоторым данным сравним по токсичности с мышьяком, второй его компонент, индий — также является токсичным тяжелым металлом. В отличие от ртути сплавы на основе галлия все же абсолютно нелетучи при обычной температуре, так что отравиться их парами не получится, однако из-за своей способности легко прилипать ко всему на свете эти сплавы невероятно мазучие. Испачкать ими, к примеру, руки — легче легкого, а отмыть их до конца очень сложно. Потом это все попадет в рот. Поэтому — работаем с «жидким металлом» и всем, что с ним контактировало только в резиновых перчатках и отдельно от еды, питья и курения. И да, никогда не делайте так, как на КПДВ!
Всем доводилось бить ртутный градусник дома, в своём жилище.
И все мы думаем, что впредь такого не повторится.
К сожалению так случается не всегда.
Повторно бьют ртутные термометры, как минимум, 30-50% тех людей, кто уже сталкивался с этой бедой.
Основные свойства.
Отличие данного типа без ртутного термометра, это высокая точность, надёжность и пожизненная гарантия на точность измерения температуры тела.
Не сталкивайтесь больше с открытой ртутью дорогое товарищи.
Характеристики галлиевого термометра;
Не транспортировать термометр при температурах выше +42 и ниже (-19) градус по Цельсию.
Температура эксплуатации: от +35 до +42 градус по Цельсию.
Срок наработки на отказ более 10 лет.
Погрешность: 0.1 градус по Цельсию.
Цена деления: 0.1 градус по Цельсию.
Быстрый заказ
Спасибо! Мы позвоним вам в ближайшее время.
Галлий и ртуть в термометрах
К сожалению до сих пор ртутные термометры еще можно найти в аптеках и их не мало.
Возможно это потому, что ртуть имеет высокую точность.
А возможно потому, что изготовление ртутных термометров в Р.Ф давно налажено, а как мы все знаем, оборудование на фарм заводах в Р.Ф весьма старенькое.
Тем не менее в наше время есть выбор других термометров, в основном заграничного производства: Китай и Германия.
Существуют спиртовые и галлиевые термометры.
Эти вещества не столь опасны, как ртуть.
Но бывают случаи когда бьются галлиевые термометры.
Точность измерения галлия
разбили галлиевый термометр
Галлий в отличии от ртути не испаряется.
Сам по себе галлий при комнатной температуре имеет твердое состояние, пока не нагреется выше 30 градусов.
То есть собирать жидкий сплав не придеться.
Галлий будет четко в виде металических кусочков, что облегчает его сборку.
Очевидно что галинастан и галлий схожие по свойствам вещества.
При контакте галлия с кожей человека он, в отличии от ртути оставляет следы на коже.
По этому галлий, как и галлинастан следует собирать в резиновых перчатках.
Галлий и его сплав галинастан не испаряется на открытом воздухе.
По этому отравиться парами галлия нельзя.
Но галлий оказывается намного токсичнее для человека при попадании внутрь.
Отсюда следует, что сборка галлинастана из разбитого галлиевого термометра безопасна, если не кантактировать с этим сплавом.
Как правильно убрать галлий.
Раскатившиеса крупные видимые шарики галлия лучше всего попробовать убрать фольгой.
Да, именно алюминиевой фольгой, не трогая руками этот металл.
Мелкие шарики желательно убрать медной кисточкой.
Старайтесь не собирать галлий тряпкой, ибо этот металл имеет свойства растираться обо все.
Галлий, в отличии от ртути, окрашивает поверхность.
Почему галинстан (InGaSn ) а не галлий (Ga)?
Дело в том что сплав ( галлий Ga + индий In+ олово Sn) имеет как раз те нужные термометру свойства, которых сам Галлий частично лишён.
Немецкая компания Geratherm Medical AG в 2000-х годах запатентовала этот сплав.
Он имеет ряд характеристик, который позволил галлию стать более удобным для применения в термометре.
отличить галлий от ртути
Разбили Градусник и не понятно, что за металл был внутри термометра.
Галлий или ртуть?
Отличить галлий от ртути внешне практически не под силу и специалисту.
Обратите внимание, что галлий окрашивает поверхности, окрашивает предметы, итд.
По другому эти металлы не отличить!
По этой причине иногда приходится делать анализ вещества, которое вытекло наружу.
Ведь большое количество термометров подделок было выпущено в 2010-2015 года.
И сейчас они обитают у потребителей.
Когда бьется такой термометр, то важно собрать все шарики.
Если собраны шарики, то самым надежным способом ( без вызова специалистов ) узнать ртуть ли у вас или галлий, это отобрать пробу воздуха из банки с помощью газоопределителя «ГРачонок».
Мгновенное изменение цвета индикаторной трубки указывает на наличие ртути в сосуде.
А отсутствие изменений цвета указывает на наличие галлия в банке.
К нам ни раз обращались люди за помощью и мы с удовольствием помогали найти ответ.
и мы поможем!
Здесь, местно, в Москве возможно просто привезти к нам шарики или остатки и мы при вас проверим металл на его принадлежность к ртути.
На территории Р.Ф можно приобрести доступный газоопределитель ГРачонок и быть увереным, что все в порядке.
Добавление висмута (макс. 2%) к галинстану иногда используется для улучшения текучести,
сурьмы (макс. 2%) – для повышения устойчивости к окислению.
Большая доля этих элементов вызывает быстрое повышение температуры плавления.
применение сплава галлия!
Галинстан, в отличие от ртути, увлажняет кожу и стекло.
Коммерчески металл галинстан используется в термометрах.
Но, чтобы должным образом выполнять свою роль, внутренний слой стеклянной трубки покрывается оксидом галлия.
Галинстан не подходит для применения в качестве теплоносителя атомного реактора из-за поглощения тепловых нейтронов индием.
Он используется в производстве зеркал телескопов и в качестве охлаждающей жидкости в системах жидкостного охлаждения компьютеров.
физические свойства сплава
обезопасите себя от ртути
Первое что, вы должны знать при разбитии энергосберегающей лампы или ртутного градусника, это то, что не стоит паниковать.
Не так страшен черт, как его малюют.
Хорошего мало, но при грамотно принятых мерах, все точно будет нормально.
Вторым делом будет сбор самой ртути.
если у вас разбился ртутный градусник вдребезги
Можно смочить тряпку в растворе марганцовки. Столь крепкий раствор марганцовки можно позволить себе сделать, насколько выдержит ваше напольное покрытие, чтобы оно не смогло окрасится после такой уборки
Не забываем про перчатки, которые одеваем при работе с домашними демеркурезаторами. Если есть возможность воспользоваться профессиональными демеркуризаторами то в нашей ситуации это будет еще лучше.
После сбора ртути скотчем и промывки помещения подручными средствами, открываем форточки и стараемся не находится в этом помещении первые 2 недели с закрытой форточкой.
Особенный интерес многих вызывает такой без ртутный градусник.
А как правильно его выбрать?
Ведь различных моделей сейчас так много.
Раньше все было просто. Был один ртутный термометр и другого типа градусников домашнего назначения для изменения температуры тела мы не знали.
Сейчас ваш выбор будет просто очень огромным.
основные виды безртутных термометров
какой термометр выбрать для измерения температуры тела?
Не будем пугать людей и говорить, что ртутные термометры страшные и их часто бьют.
Не столь оно страшно, особенно если вы все собрали.
Конечно же, такие случаи бывает редко.
А вот когда дома воспитываются детки, то разбить не один, а несколько термометров за 3-6 лет воспитания ребенка, есть очень реальный шанс.
И если не заденете серьезно этими происшествиями свое здоровье, то возможно, подорвете иммунитет.
Каким по принципу действия может быть без ртутный градусник?
Во-первых без ртутный градусник может быть электронным.
А может быть инфракрасным и, так же, без ртутным термометром.
Но главные качества любого бытового градусника будут точность и надежность! Придется рассмотреть несколько видов термометров.
инфракрасный термометр ( бесконтактный ).
Инфракрасный термометр, это так же вид электронного термометра, где в место датчика, основанного на изменение сопротивлении вещества при нагреве (датчика сопротивления или реостатного датчика), при измерении температуры, тела используется инфракрасный датчик, реагирующий на определенную длину волны.
Да, тепловая энергия это волна!
Каждой температуре соответствует своя частота и длиина волны.
Эту волну и улавливает датчик.
Далее обсчитывает электроника и выводит результат на дисплей
И если есть три основных вида термометра по измерению температуры тела то какой из них точнее?
Речь идёт о:
Он может служить эталоном точности и по нему можно совершать поверку и калибровку остальных устройств по измерению температуры тела.
Если ваш электронный термометр, в своих показаниях не отклоняется от показаний ртутного более чем на +/-0,1 градуса по Цельсию, то его можно считать точным.
В идеале, измерения температуры тела без ртутным (электронным) термометром по времени сводятся к 1-2 минутному времени выдержки подмышкой.
За это время температура на датчика колеблется в зависимости от силы прижатия.
В электронном варианте она прыгает в несколько десятых градуса за первые 1,5 минуты.
Далее, чем дольше выдерживается такого типа реостатный термометр, тем меньше становиться колебания температуры и тем точнее становится средний результат, что выдает электронный без ртутный термометр реостатного типа.
Иными словами, если продержать такую штучку подмышкой порядка 10 минут, то она выдаст крайне точный результат.
Обычно электронный термометр реостатного типа держат до его выключения (около 10 мин). Далее, при включении он выдаст самый точный результат: 36.6 градусов.
Температуру здорового тела у здорового человека. Но еще конечно все зависит от модели градусника.
ртутный градусник (термометр)
Этот тип термометров домашнего обихода нам всем знаком.
Старый добрый ртутный градусник выполнен по максимальной схеме.
Эта схема предусматривает то, что ртуть при повышении температуры выходит из основной колбы через узкое отверстие в просвет шкалы термометра.
Расширяясь до определенного момента, и поднявшись до соответствующего верной температуре тела метки, ртутная шкала замирает, ибо расширение ртути прекращается.
Верное значение мы видим после подъема ртути. При снижение температуры, после того как градусник вынули из под мышки, ртутные звенья рвутся и уже обратно в резервуар попасть не могут.
По этому верное значение температуры тела мы можем увидеть и после того как термометр остыл.
Точности ртутного термометра нет сравнения. Потому для поверки устройств измерения температуры тела другого принципа действия, берут именно ртутный термометр.
Но в наше время есть много термометров такого типа без ртути.
что за сплав внутри без ртутного термометра?
Если откинуть тот момент, что без ртутные термометры бывают без использования металла- например спиртовые, то именно, на основе жидкого металла используют термометры со сложным сплавом галлия. Обычно это галлий, олово и индий.
Точны ли такие галлиевые термометры в эксплуатации в быту?
Точны, и даже очень. Не уступают ртутным.
Но разработчики термометра на основе жидкого сплава галлия сталкивались с другими проблемами.
Например, температура затвердевания сплава очень неудобна для эксплуатации в быту. То есть около 0 градусов по Цельсию. Но разработчики решили эту проблему, добавками и примесями некоторых других металлов в небольшом количестве.
особые характеристики галлия
Заявленная температура затвердевания сплава галлия у таких термометров около (-19) градусов по Цельсию.
Если температура опустится ниже (-19) градусов, то термометр разорвет, как ведро с водой, что оставили в мороз на улице.
Патент принадлежит одной фирме, но с 2013 года он закончился и такие термометры изготавливают многие другие фирмы.
Так, как изготовить такие термометры дело не простое, ведь разработчики без ртутного термометра, помимо трудностей с температурой застывания сплава, столкнулись ещё и с многими другими трудностями в использование таких термометров.
Изготовление таких термометров стало делом значительно более дорогим, чем изготовление ртутных.
Например, чтобы результат измерения температуры тела был виден невооружённым глазом и при этом градусник можно было привести снова в рабочее положение встряхиванием, пришлось обрабатывать стенки колбы подъема сплава галлия дополнительными реагентами.
Эти и многие другие моменты делают термометр в изготовлении дороже ртутного собрата.
как отличить галлиевый термометр от подделки с ртутью
А может быть в градуснике, где написано, что он безртутный, на самом деле находится ртуть, а не галлий или его сплав?
Как это понять?
Можно ли нарваться на подделку без ртутного термометра?
Это распространенное явление?
Мы уже писали, что без ртутный градусник сделать достаточно затратно, и дешевым по цене он быть не может.
Минимальная розничная цена такому градуснику примерно 300-500 рублей.
Все, что дешевле,возможно будет подделка со ртутью внутри.
Хотя есть шанс, что это новые более, доступные технологии изготовления подобных термометров, которые приходят на смену старым.
В результате чего себестоимость изделия снижается.
Дело в том, что еще в 2010 году такие термометры, с галлиевым сплавом внутри в место ртути выпускала всего лишь одна фирма, что запатентовала этот сплав. До 2012 года был фактически один официальный производитель термометров на галлиевом сплаве.
С появлением конкурирующих фирм, которые делали термометры по патентным технологиям, цена резко упала почти вдвое. Потому, те люди, кто приобрели такой медицинский инструмент до 2013 года платили аж по 1000 руб. за штуку.
Сейчас, в 2016 году в рознице им цена вдвое-трое меньше.
Совсем в скором будущем современные технологии позволят делать такие термометры еще дешевле, и подделки просто не выгодно будет выпускать на рынок.
Инфро- красный бесконтактный термометр. ( он же пирометр.)
Это еще один вид безртутных термометров, но к сожалению для медицинских целей данный термометр подходит плохо, так как имеет значительную погрешность.
Данный прибор позволяет определять не только температуру тела или других предметов, но и выдавать визуальную картинку теплового излучения.
Профессиональный ИК термометре.
Это профессиональный прибор, суть работы которого заключается в приеме инфро-красного излучения и преобразование принятых данных в картинку.
Тепловизоры такого плана бывают простыми и сложными. Простые тепловизоры выдают температуру тела или предмета. Более сложные приборы выдают уже картинку, подобную той, что вы видите ниже.
Так же вы должны понимать, что есть медицинские тепловизоры, так называемые пирометры медицинские и есть производственные пирометры.
Если быть не столь требовательным к картинке, выдаваемой подобными И.К. тепловизорами, то в итоге получится наглядный результат, по которому можно определять не только области повышенных температур на теле человека, но и области, где идут воспалительные процессы ( где температура отличается от основной).
Погрешность инфракрасного термометра
На фото видно, что температуру тела показывает нам такой термометр аш на 1 градус ниже нормы, что и доказывает его значительную погрешность.
Тепловизор является значительно дорогим и, скорее, профессиональным прибором, чем бытовым термометром.
Разработка и усовершенствование инфро-красных термометров ведется уже много лет.
Способ улавливания теплового (инфра-красного) излучения, чья волна находится до пределов видимого человеческому глазу, светового излучения, как способ измерения температуры тела и различных предметов, обнаружен более 100 лет назад.
С тех пор физика развивалась, а приборы для измерения температуры человеческого тела вошли в отдельную группу бытовых медицинских термометров на основе И.К. излучения.
Знакомимся с ним ниже.
Термометр медицинский инфракрасный.
Если нужно подобрать медицинский инфракрасный термометр, то нужно приобретать такой, который рассчитан на измерения температуры тела.
То есть речь идет о приобретение термометра медицинского, который кроме температуры тела не способен измерять температуру более холодных или более горячих предметов.
В таком термометре электроника уже настроена на точное измерение температуры тела с минимальной погрешностью.
