Metali su skupina elemenata,koji imaju takva jedinstvena svojstva poput električne vodljivosti, visokog prijenosa topline, pozitivnog koeficijenta otpora, karakterističnog sjaja i relativne plastičnosti. Ova vrsta tvari je jednostavna u kemijskim spojevima.
Razvrstavanje po skupinama
Metali su među najčešćimmaterijali koje je čovječanstvo koristilo tijekom svoje povijesti. Većina ih je smještena u srednjim slojevima zemljine kore, ali postoje i oni koji su skriveni duboko u planinskim naslagama.
Trenutno metali zauzimaju veći dio periodnog sustava (94 od 118 elemenata). Od službeno priznatih skupina vrijedi istaknuti sljedeće skupine:
1. Alkalna (litij, kalij, natrij, francij, cezij, rubidij). U dodiru s vodom stvaraju hidrokside.
2. Zemno alkalna (kalcij, barij, stroncij, radij). Razlikuju se u gustoći i tvrdoći.
4. Prijelazni (uran, zlato, titan, bakar, srebro, nikal, željezo, kobalt, platina, paladij itd.). Imaju promjenjivo stanje oksidacije.
5. Polumetali (germanij, silicij, antimon, bor, polonij itd.). U svojoj strukturi imaju kristalnu kovalentnu rešetku.
6. Aktinidi (americium, torij, anemoni, berkelij, kurij, fermij itd.).
7. Lantanidi (gadolinij, samarij, cerij, neodim, lutecij, lantan, erbij itd.).
Vrijedno je napomenuti da u zemljinoj kori ima metala i onih koji nisu definirani u skupinama. Tu spadaju magnezij i berilij.
Nativni spojevi
U prirodi postoji zasebna klasakemijska kodifikacija kristala. Ti elementi uključuju nativne metale. Ti minerali nisu međusobno povezani u sastavu. Najčešće domaći metali u prirodi nastaju kao rezultat geoloških procesa.
Nativni metali nazivaju se i plemenitim metalima. Karakterizira ih kemijska inercija i stabilnost spojeva. Tu spadaju zlato, paladij, platina, iridij, srebro, rutenij itd. Bakar se najčešće nalazi u prirodi. Željezo je u izvornoj državi uglavnom prisutno u planinskim naslagama u obliku meteorita. Najrjeđi elementi u skupini su olovo, krom, cink, indij i kadmij.
Osnovna svojstva
Gotovo svi metali u normalnim uvjetimarazlikuje se u tvrdoći i trajnosti. Iznimka su francij i živa, alkalni metali. Točka topljenja za sve elemente skupine je različita. Njegov domet kreće se od -39 do +3410 Celzijevih stupnjeva. Volfram se smatra najotpornijim na taljenje. Njegovi spojevi gube stabilnost samo na temperaturama iznad +3400 C. Olovo i kositar treba izolirati od lako topljivih metala.
Metali u okolišu
Najčešće se takvi elementi mogu naći u oblikuspojevi i rude. Metali u prirodi tvore sulfite, okside, karbonate. Za pročišćavanje spojeva prvo ih je potrebno odvojiti od sastava rude. Sljedeći je korak legiranje i završna obrada.
U industrijskoj metalurgiji crna i crnaobojene rude. Prvi su izgrađeni na osnovi spojeva željeza, drugi - na drugim metalima. Plemeniti metali su platina, zlato i srebro. Većina ih se nalazi u zemljinoj kori. Međutim, morska voda također čini mali udio.
Plemenitih elemenata ima čak i u živim organizmima.Čovjek sadrži oko 3% metalnih spojeva. Uglavnom tijelo sadrži natrij i kalcij, koji djeluju kao međustanični elektrolit. Magnezij je bitan za normalno funkcioniranje središnjeg živčanog sustava i mišićne mase, željezo je dobro za krv, bakar jetru.
Pronalaženje metalnih spojeva
Većina se elemenata nalazi ispod vrhaposvuda sloj tla. Najčešći metal u zemljinoj kori je aluminij. Njegov postotak varira unutar 8,2%. Pronaći najzastupljeniji metal u zemljinoj kori nije teško, jer se pojavljuje u obliku ruda.
U prirodi se rjeđe nalaze željezo i kalcij.Njihov postotak je 4,1%. Slijede magnezij i natrij - po 2,3%, kalij - 2,1%. Ostatak metala u prirodi zauzima ne više od 0,6%. Značajno je da se magnezij i natrij mogu podjednako vaditi i u zemlji i u morskoj vodi.
Proizvodnja metala
Postupak za vađenje elemenata svodi se na vađenjemineral. Pronalaženje metala u prirodi u obliku ruda najjednostavniji je i najčešći postupak u širokoj industriji. Za traženje kristalnih naslaga koristi se posebna geološka oprema koja analizira sastav tvari na određenom području kopna. Rjeđe se pronalazak metala u prirodi svodi na banalnu metodu otvorenog podzemlja.
Nakon rudarstva započinje faza obogaćivanja, kada odkoncentrat rude oslobađa se od izvornog minerala. Za razlikovanje elemenata koriste se vlaženje, električna struja, kemijske reakcije i toplinska obrada. Najčešće se oslobađanje metalne rude događa kao rezultat topljenja, odnosno zagrijavanja s redukcijom.
Rudarstvo aluminija
U tom procesu sudjeluje obojena metalurgija.Što se tiče potrošnje i proizvodnje, vodeća je među ostalim sektorima teške industrije. Najrasprostranjeniji metal u zemljinoj kori u velikoj je potražnji u modernom svijetu. U proizvodnom smislu aluminij je na drugom mjestu nakon čelika.
Vodeća zemlja među proizvođačima ovogakomponenta je Kina. Godišnje se tu otopi do 18,5 milijuna tona metala. Vodeća tvrtka u sličnom rejtingu za proizvodnju aluminija je rusko-švicarska udruga UC RUSAL.
Primjena metala
Svi elementi grupe su izdržljivi,nepropusnost i relativna otpornost na temperaturne utjecaje. Zbog toga su metali tako česti u svakodnevnom životu. Danas se od njih izrađuju električne žice, otpornici, oprema i kućanski predmeti.
Metali su idealni strukturni iinstrumentalni materijali. U gradnji se koriste čiste i kombinirane legure. U strojarstvu i zrakoplovstvu glavni spojevi su čelik i tvrđe veze.
