Til tross for at stadig mer i industrien ogkunstig skapt materiale brukes i hverdagen, det er ennå ikke mulig å forlate bruken av metaller. De har en unik kombinasjon av egenskaper og legeringene maksimerer potensialet. På hvilke områder er produksjon og bruk av metaller?
Kjennetegn ved en gruppe elementer
Med metaller menes en samling uorganiske kjemikalier med karakteristiske egenskaper. Vanligvis inkluderer de følgende:
- høy varmeledningsevne;
- plastisitet, relativt enkel bearbeiding;
- relativt høyt smeltepunkt;
- god elektrisk ledningsevne;
- karakteristisk "metallisk" glans;
- reduksjonsmiddels rolle i reaksjoner;
- høy tetthet.
Selvfølgelig har ikke alle elementene i denne gruppenMed alle disse egenskapene er kvikksølv for eksempel flytende ved romtemperatur, gallium smelter fra varmen fra menneskelige hender, og vismut kan knapt kalles plast. Men generelt kan alle disse funksjonene spores i metaller.
Intern klassifisering
Metaller er konvensjonelt delt inn i flere kategorier, som hver kombinerer elementene som er nærmest hverandre i forskjellige parametere. Følgende grupper skilles ut:
- alkalisk - 6;
- alkalisk jord - 4;
- overgangs - 38;
- lunger - 7;
- halvmetaller - 7;
- lantanider - 14 + 1;
- aktinider - 14 + 1;
Ytterligere to er utenfor gruppene: beryllium og magnesium. For øyeblikket refererer 94 forskere for øyeblikket til metaller av alle de oppdagede elementene.
Det er også verdt å nevne at det er andreklassifisering. Ifølge dem vurderes edle metaller, platinagruppmetaller, etterovergangsmetaller, ildfaste metaller, jernholdige og ikke-jernholdige osv. Separat. Denne tilnærmingen gir mening bare for visse formål, så det er mer praktisk å bruke allment aksepterte klassifisering.
Kvitteringshistorikk
Menneskeheten gjennom hele utviklingenvar nært knyttet til prosessering og bruk av metaller. Foruten det faktum at de viste seg å være de vanligste elementene, var det mulig å lage forskjellige produkter av dem bare ved hjelp av mekanisk prosessering. Siden ferdighetene med å jobbe med malm ennå ikke var tilgjengelige, handlet det først bare om bruk av nuggets. Først var det et mykt metall, som ga navnet til kobberalderen, som erstattet steinalderen. I løpet av denne perioden ble kaldsmidesmetoden utviklet. Smelting har blitt mulig i noen sivilisasjoner. Etter hvert mestret folk produksjonen av ikke-jernholdige metaller som gull, sølv og tinn.
Senere ble kobberalderen erstattet av bronsealderen.Det varte i rundt 20 tusen år og ble et vendepunkt for menneskeheten, siden det var i denne perioden det ble mulig å skaffe legeringer. Det er en gradvis utvikling av metallurgi, metoder for å oppnå metaller forbedres. Imidlertid i 13-12 århundrene. F.Kr. e. den såkalte bronsekollapsen skjedde, noe som markerte begynnelsen på jernalderen. Dette skyldes antagelig utarmingen av tinnreserver. Og bly og kvikksølv, oppdaget på dette tidspunktet, kunne ikke bli en erstatning for bronse. Så folk måtte utvikle produksjonen av metaller fra malm.
Neste periode varte ikke lenge -mindre enn et årtusen, men satte et godt spor i historien. Til tross for at jern var kjent mye tidligere, ble det nesten aldri brukt på grunn av manglene sammenlignet med bronse. I tillegg var sistnevnte mye lettere å få tak i, mens smelting av malm var mer arbeidskrevende. Faktum er at innfødt jern er ganske sjeldent, så det er ikke overraskende at oppgivelsen av bronse gikk så sakte.
Verdien av ferdigheter med metallutvinning
I analogi med hvordan en menneskelig forfedre for første ganglaget et arbeidsinstrument ved å binde en skarp stein til en pinne, overgangen til et nytt materiale viste seg å være like grandios. De viktigste fordelene med metallprodukter var at de var lettere å lage, og det var også mulighet for reparasjon. Steinen har derimot ikke plastisitet og smidighet, så verktøy fra den kunne bare lages på nytt, de kunne ikke repareres.
Dermed er det nettopp overgangen til brukmetaller førte til ytterligere forbedring av verktøy, fremveksten av nye husholdningsartikler, ornamenter, som det tidligere ikke var mulig å lage. Alt dette ga drivkraft til den tekniske utviklingen og la grunnlaget for utviklingen av metallurgi.
Moderne metoder
Hvis folk i eldgamle tider bare visste detå skaffe metaller fra malm, eller de kan være fornøyde med nuggets, nå er det andre metoder. De ble muliggjort av utviklingen av kjemi. Dermed dukket det opp to hovedretninger:
- Pyrometallurgi. Det begynte utviklingen tidligere og er forbundet med de høye temperaturene som kreves for å behandle materialet. Moderne teknologier i dette området tillater også bruk av plasma.
- Hydrometallurgi.Denne retningen er involvert i ekstraksjon av elementer fra malm, avfall, konsentrater, etc. ved bruk av vann og kjemiske reagenser. For eksempel involverer en veldig utbredt metode produksjon av metaller ved elektrolyse; sementeringsmetoden er også ganske populær.
Det er en annen interessant teknologi.Det var takket være henne at produksjonen av edle metaller med høy renhet og med minimale tap ble mulig. Det handler om å raffinere. Denne prosessen er en av typene av raffinering, det vil si gradvis separasjon av urenheter. For eksempel, når det gjelder gull, er smelten mettet med klor, og platina oppløses i mineralsyrer, etterfulgt av isolering med reagenser.
For øvrig er produksjonen av metaller ved elektrolyse ofteregjelder bare hvis smelting eller utvinning ikke er økonomisk levedyktig. Dette er nøyaktig hva som skjer med aluminium og natrium. Det er også mer innovative teknologier som gjør det mulig å oppnå ikke-jernholdige metaller selv fra ganske dårlige malmer uten betydelige kostnader, men dette vil bli diskutert litt senere.
Om legeringer
De fleste metallene som er kjent i antikken er ikke detalltid oppfylt noen behov. Korrosjon, utilstrekkelig hardhet, sprøhet, skjørhet, skjørhet - hvert element i sin rene form har sine ulemper. Derfor ble det nødvendig å finne nye materialer som kombinerer fordelene med de kjente, det vil si finne måter å oppnå metalllegeringer på. I dag er det to hovedmetoder:
- Casting. Smelten av de blandede komponentene avkjøles og krystalliseres. Det var denne metoden som gjorde det mulig å skaffe de første prøvene på legeringer: bronse og messing.
- Pressing. Blandingen av pulver blir utsatt for høyt trykk og deretter sintret.
Ytterligere forbedring
I de siste tiårene, den mest lovendedet ser ut til at metaller oppnås ved hjelp av bioteknologi, først og fremst ved hjelp av bakterier. Det har allerede blitt mulig å utvinne kobber, nikkel, sink, gull og uran fra sulfidråvarer. Forskere håper å koble mikroorganismer til prosesser som utvasking, oksidasjon, sorpsjon og sedimentering. I tillegg er problemet med dyp avløpsrensing ekstremt presserende; de prøver også å finne en løsning for det, med involvering av bakterier.
søknad
Uten metaller og legeringer, livet ii den form det nå er kjent for menneskeheten. Høye bygninger, fly, servise, speil, elektriske apparater, biler og mye mer eksisterer bare takket være den fjerne overgangen mellom mennesker fra stein til kobber, bronse og jern.
På grunn av den eksepsjonelle elektriske ogvarmeledende metaller brukes i ledninger og kabler til forskjellige formål. Gull brukes til å lage ikke-oksiderbare kontakter. På grunn av sin styrke og hardhet blir metaller mye brukt i konstruksjon og for å oppnå et bredt utvalg av strukturer. Et annet bruksområde er instrumentalt. For fremstilling av en bearbeiding brukes for eksempel ofte en skjæredel, harde legeringer og spesielle ståltyper. Endelig er edle metaller høyt ansett som et materiale for smykker. Så det er mange applikasjoner.
Interessant om metaller og legeringer
Bruken av disse elementene er så bred oghar så lang historie at det ikke er overraskende at det oppstår ulike nysgjerrige situasjoner. De og bare et par nysgjerrige fakta skal siteres til slutt:
- Før den ble brukt mye, var aluminium veldigverdsatt. Bestikket som Napoleon III brukte da han mottok gjester, var laget av dette materialet og var monarkens stolthet.
- Navnet på platina oversatt fra spansk betyr"sølv". Elementet fikk et så lite smigrende navn på grunn av det relativt høye smeltepunktet og derfor umuligheten av å bruke det i lang tid.
- I sin rene form er gull mykt og kan lett skrapes med en negl. Det er derfor, for fremstilling av smykker, legeres det med sølv eller kobber.
- Det er legeringer med en interessant egenskap av termoelastisitet, det vil si formhukommelseseffekten. Ved deformasjon og påfølgende oppvarming, går de tilbake til sin opprinnelige tilstand.
