Nepaisant to, kad dirbtinai sukurtos medžiagos vis dažniau naudojamos pramonėje ir kasdieniame gyvenime, kol kas negalima atsisakyti metalų naudojimo. Jie turi unikalų savybių derinį, o lydiniai leidžia maksimaliai išnaudoti jų potencialą. Kokiose srityse gaminami ir naudojami metalai?
Būdinga elementų grupei
Metalai suprantami kaip neorganinių cheminių medžiagų, turinčių būdingų savybių, rinkinys. Paprastai juos sudaro:
- aukštas šilumos laidumas;
- plastiškumas, santykinis apdirbimo paprastumas;
- palyginti aukšta lydymosi temperatūra;
- geras elektros laidumas;
- būdingas „metalinis“blizgesys;
- redukcijos agento vaidmuo reakcijose;
- didelis tankis.
Žinoma, ne visi šios grupės elementai turi visas šias savybes, pavyzdžiui, gyvsidabris kambario temperatūroje yra skystas, galis tirpsta nuo žmogaus rankų šilumos, o bismutą vargu ar galima pavadinti plastiku. Tačiau apskritai visas šias savybes galima atsekti metalų visumoje.
Vidinė klasifikacija
Metalai sąlyginai skirstomi į kelias kategorijas, kurių kiekviena sujungia elementus, kurie įvairiais parametrais yra arčiausiai vienas kito. Skiriamos šios grupės:
- šarminis – 6;
- šarminės žemės – 4;
- pereinamasis - 38;
- šviesa – 7;
- pusmetalis - 7;
- lantanidai - 14+1;
- aktinidai – 14+1;
Iš grupių yra dar dvi: berilis ir magnis. Taigi šiuo metu iš visų atrastų elementų 94 mokslininkai priskiria metalams.
Be to, verta paminėti, kad yra ir kitų klasifikacijų. Pagal juos atskirai nagrinėjami taurieji metalai, platinos grupės metalai, po pereinamojo laikotarpio, ugniai atsparūs, juodieji ir spalvotieji metalai ir kt.. Toks požiūris prasmingas tik tam tikrais tikslais, todėl patogiau naudoti visuotinai priimtą klasifikaciją..
Kvitų istorija
Per visą savo vystymosi laikotarpį žmonija buvo glaudžiai susijusi su metalų apdirbimu ir naudojimu. Be to, kad jie yra labiausiai paplitę elementai, jie gali būti pagaminti į įvairius gaminius tik mechaninio apdorojimo pagalba. Kadangi nebuvo jokių įgūdžių dirbti su rūda, iš pradžių buvo kalbama tik apie grynuolių naudojimą. Iš pradžių tai buvo minkštas metalas, davęs vardą vario amžiui, kuris pakeitė akmeninį. Šiuo laikotarpiu buvo sukurtas š alto kalimo metodas. Kai kuriose civilizacijose lydyti tapo įmanoma. Palaipsniui žmonės išmoko dažytismetalai, tokie kaip auksas, sidabras, alavas.
Vėliau bronzos amžius pakeitė vario amžių. Tai truko apie 20 tūkstantmečių ir tapo lūžio tašku žmonijai, nes būtent šiuo laikotarpiu tapo įmanoma gauti lydinių. Palaipsniui vystosi metalurgija, tobulinami metalų gavimo būdai. Tačiau 13-12 a. pr. Kr e. įvyko vadinamasis bronzos griūtis, žymėjusi geležies amžiaus pradžią. Manoma, kad tai lėmė alavo atsargų išeikvojimas. O švinas ir gyvsidabris, atrasti tuo metu, negalėjo tapti bronzos pakaitalu. Taigi žmonės turėjo plėtoti metalų gamybą iš rūdų.
Kitas laikotarpis truko neilgai – mažiau nei tūkstantmetį, bet paliko ryškų pėdsaką istorijoje. Nepaisant to, kad geležis buvo žinoma daug anksčiau, ji beveik niekada nebuvo naudojama dėl savo trūkumų, palyginti su bronza. Be to, pastarąją buvo daug lengviau gauti, o rūdos lydymas buvo daug darbo reikalaujantis. Faktas yra tai, kad vietinė geležis yra gana reta, todėl nenuostabu, kad bronzos atsisakyta taip lėtai.
Metalo gavybos įgūdžių prasmė
Panašiai kaip žmogaus protėvis pirmą kartą pagamino įrankį, pririšdamas prie pagaliuko aštrų akmenį, perėjimas prie naujos medžiagos pasirodė toks pat grandiozinis. Pagrindiniai metalo gaminių privalumai buvo tai, kad juos lengviau pagaminti ir taisyti. Akmuo neturi plastiškumo ir plastiškumo, todėlbet kokius ginklus iš jo buvo galima pagaminti tik iš naujo, jų nebuvo galima taisyti.
Taigi būtent perėjimas prie metalų naudojimo lėmė tolesnį įrankių tobulinimą, naujų namų apyvokos daiktų, dekoracijų atsiradimą, kurių anksčiau nebuvo įmanoma pagaminti. Visa tai davė impulsą technologinei pažangai ir padėjo pamatus metalurgijos plėtrai.
Šiuolaikiniai metodai
Jei senovėje žmonės buvo susipažinę tik su metalų gavimu iš rūdų arba galėjo tenkintis grynuoliais, tai šiuo metu yra ir kitų būdų. Jie tapo įmanomi dėl chemijos vystymosi. Taigi atsirado dvi pagrindinės kryptys:
- Pirometalurgija. Jis pradėjo vystytis anksčiau ir yra susijęs su aukšta temperatūra, reikalinga medžiagai apdoroti. Šiuolaikinės technologijos šioje srityje taip pat leidžia naudoti plazmą.
- Hidrometalurgija. Ši kryptis užsiima elementų gavyba iš rūdų, atliekų, koncentratų ir kt., naudojant vandenį ir cheminius reagentus. Pavyzdžiui, metodas, apimantis metalų gamybą elektrolizės būdu, yra labai paplitęs, o karbiuravimo metodas taip pat gana populiarus.
Yra dar viena įdomi technologija. Jo dėka tapo įmanoma gauti didelio grynumo tauriuosius metalus su minimaliais nuostoliais. Tai apie tobulinimą. Šis procesas yra vienas iš rafinavimo, tai yra laipsniško priemaišų atskyrimo, rūšių. Pavyzdžiui, aukso atveju naudojamas lydalo prisotinimas chloru, o platina ištirpinamamineralinės rūgštys, po to išskyrimas reagentais.
Beje, metalų gavimas elektrolizės būdu dažniausiai naudojamas, jei lydymas ar regeneravimas ekonomiškai neapsimoka. Būtent taip atsitinka su aliuminiu ir natriu. Yra ir inovatyvesnių technologijų, kurios leidžia be didelių išlaidų gauti spalvotųjų metalų net iš gana prastų rūdų, tačiau apie tai pakalbėsime šiek tiek vėliau.
Apie lydinius
Dauguma senovėje žinomų metalų ne visada atitiko kai kuriuos poreikius. Korozija, nepakankamas kietumas, trapumas, trapumas, trapumas – kiekvienas elementas gryna forma turi savo trūkumų. Todėl atsirado būtinybė ieškoti naujų medžiagų, kurios apjungtų žinomų privalumus, tai yra ieškoti būdų gauti metalų lydinius. Šiandien yra du pagrindiniai metodai:
- Atidavimas. Sumaišytų komponentų lydalas atšaldomas ir kristalizuojamas. Būtent šis metodas leido gauti pirmuosius lydinių: bronzos ir žalvario pavyzdžius.
- Paspaudimas. Miltelių mišinys veikiamas aukštu slėgiu ir po to sukepinamas.
Tolimesnis tobulinimas
Pastaraisiais dešimtmečiais perspektyviausia yra metalų gamyba naudojant biotechnologijas, pirmiausia naudojant bakterijas. Jau tapo įmanoma iš sulfidinių žaliavų išgauti varį, nikelį, cinką, auksą, uraną. Mokslininkai tikisi susieti mikroorganizmus su tokiais procesais kaip išplovimas, oksidacija, sorbcija ir nusodinimas. Be to, tai nepaprastai svarbugiluminio nuotekų valymo problema, todėl jie taip pat bando rasti sprendimą, kuriame dalyvautų bakterijos.
Programa
Be metalų ir lydinių gyvybė tokia forma, kokia ji dabar žinoma žmonijai, būtų neįmanoma. Daugiaaukščiai pastatai, lėktuvai, indai, veidrodžiai, elektros prietaisai, automobiliai ir daug daugiau egzistuoja tik dėl tolimos žmonių perėjimo nuo akmens prie vario, bronzos ir geležies.
Dėl išskirtinio elektros ir šilumos laidumo metalai naudojami laiduose ir kabeliuose įvairiems tikslams. Auksas naudojamas neoksiduojantiems kontaktams gaminti. Dėl savo stiprumo ir kietumo metalai plačiai naudojami statybose ir įvairiausioms konstrukcijoms. Kita taikymo sritis yra instrumentinė. Darbo, pavyzdžiui, pjovimo dalies gamybai dažnai naudojami kietieji lydiniai ir specialios plieno rūšys. Galiausiai, taurieji metalai labai vertinami kaip papuošalų medžiaga. Taigi programų yra daug.
Įdomu apie metalus ir lydinius
Šių elementų naudojimas yra toks plačiai paplitęs ir turi tokią ilgą istoriją, kad nenuostabu, kad kyla įvairių kurioziškų situacijų. Pabaigoje reikėtų pateikti juos ir tik keletą įdomių faktų:
- Prieš plačiai naudojant aliuminį buvo labai vertinamas. Iš šios medžiagos buvo pagaminti stalo įrankiai, kuriuos Napoleonas III naudojo priimdamas svečiusmonarcho pasididžiavimas.
- Pavadinimas platina ispanų kalba reiškia „sidabras“. Elementas gavo tokį nemalonų pavadinimą dėl santykinai aukštos lydymosi temperatūros ir dėl to dėl to, kad nebuvo galima jo naudoti ilgą laiką.
- Gryniausia forma auksas yra minkštas ir lengvai subraižytas nagu. Štai kodėl papuošalams gaminti jis legiruojamas su sidabru arba variu.
- Yra lydinių, pasižyminčių keista termoelastingumo savybe, ty formos atminties efektu. Kai deformuojasi ir kaitinami, jie grįžta į pradinę būseną.
