Τα μέταλλα είναι μια ομάδα στοιχείων που έχουν μοναδικές ιδιότητες όπως ηλεκτρική αγωγιμότητα, υψηλή μεταφορά θερμότητας, θετικός συντελεστής αντίστασης, χαρακτηριστική στιλπνότητα και σχετική ολκιμότητα. Αυτός ο τύπος ουσίας είναι απλός όσον αφορά τις χημικές ενώσεις.
Ταξινόμηση ανά ομάδες
Τα μέταλλα είναι από τα πιο κοινά υλικά που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα σε όλη την ιστορία της. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται στα μεσαία στρώματα του φλοιού της γης, αλλά υπάρχουν και εκείνα που είναι κρυμμένα βαθιά σε κοιτάσματα βουνών.
Τα μέταλλα καταλαμβάνουν επί του παρόντος το μεγαλύτερο μέρος του περιοδικού πίνακα (94 από τα 118 στοιχεία). Από τις επίσημα αναγνωρισμένες ομάδες, αξίζει να σημειωθούν οι εξής ομάδες:
1. Αλκαλικό (λίθιο, κάλιο, νάτριο, φράγκιο, καίσιο, ρουβίδιο). Όταν έρχονται σε επαφή με το νερό, σχηματίζουν υδροξείδια.
2. Αλκαλικές γαίες (ασβέστιο, βάριο, στρόντιο, ράδιο). Διαφέρουν ως προς την πυκνότητα και τη σκληρότητα.
3. Φως (αλουμίνιο, μόλυβδος, ψευδάργυρος, γάλλιο, κάδμιο, κασσίτερος, υδράργυρος). Χρησιμοποιείται συχνά σε κράματα λόγω χαμηλής πυκνότητας.
4. μεταβατικό (ουράνιο,χρυσός, τιτάνιο, χαλκός, ασήμι, νικέλιο, σίδηρος, κοβάλτιο, πλατίνα, παλλάδιο, κ.λπ.). Έχουν μεταβλητή κατάσταση οξείδωσης.
5. Ημιμέταλλα (γερμάνιο, πυρίτιο, αντιμόνιο, βόριο, πολώνιο κ.λπ.). Έχουν ένα κρυσταλλικό ομοιοπολικό πλέγμα στη δομή τους.
6. Ακτινίδες (αμερίκιο, θόριο, ακτίνιο, βερκέλιο, κούριο, φερίμιο, κ.λπ.).
7. Λανθανίδες (γαδολίνιο, σαμάριο, δημήτριο, νεοδύμιο, λουτέτιο, λανθάνιο, έρβιο κ.λπ.).
Αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχουν μέταλλα στο φλοιό της γης και αυτά που δεν ορίζονται σε ομάδες. Αυτά περιλαμβάνουν μαγνήσιο και βηρύλλιο.
Εγγενείς ενώσεις
Στη φύση, υπάρχει μια ξεχωριστή κατηγορία κρυσταλλοχημικής κωδικοποίησης. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν αυτοφυή μέταλλα. Πρόκειται για ορυκτά που δεν σχετίζονται μεταξύ τους. Τις περισσότερες φορές, τα αυτοφυή μέταλλα στη φύση σχηματίζονται ως αποτέλεσμα γεωλογικών διεργασιών.
Οι
45 ουσίες είναι γνωστές σε κρυσταλλική κατάσταση στο φλοιό της γης. Τα περισσότερα από αυτά είναι εξαιρετικά σπάνια στη φύση τους, εξ ου και το υψηλό κόστος τους. Το μερίδιο τέτοιων στοιχείων είναι μόνο 0,1%. Πρέπει να σημειωθεί ότι η εύρεση αυτών των μετάλλων είναι επίσης μια επίπονη και δαπανηρή διαδικασία. Βασίζεται στη χρήση ατόμων με σταθερά κελύφη και ηλεκτρόνια.
Τα εγγενή μέταλλα ονομάζονται επίσης ευγενή. Χαρακτηρίζονται από χημική αδράνεια και σταθερότητα των ενώσεων. Αυτά περιλαμβάνουν χρυσό, παλλάδιο, πλατίνα, ιρίδιο, ασήμι, ρουθήνιο κ.λπ. Ο χαλκός βρίσκεται πιο συχνά στη φύση. Ο σίδηρος στη φυσική του κατάσταση υπάρχει κυρίως σε ορεινές αποθέσεις με τη μορφή μετεωριτών. κατά το μέγιστοΣπάνια στοιχεία της ομάδας είναι ο μόλυβδος, το χρώμιο, ο ψευδάργυρος, το ίνδιο και το κάδμιο.
Βασικά χαρακτηριστικά
Σχεδόν όλα τα μέταλλα υπό κανονικές συνθήκες είναι σκληρά και ανθεκτικά. Η εξαίρεση είναι το φράγκιο και ο υδράργυρος, τα αλκαλικά μέταλλα. Η θερμοκρασία τήξης για όλα τα στοιχεία της ομάδας είναι διαφορετική. Η εμβέλειά του κυμαίνεται από -39 έως +3410 βαθμούς Κελσίου. Το βολφράμιο θεωρείται το πιο ανθεκτικό στην τήξη. Οι ενώσεις του χάνουν την αντοχή τους μόνο σε θερμοκρασίες πάνω από +3400 C. Ο μόλυβδος και ο κασσίτερος πρέπει να διακρίνονται από τα εύκολα λιωμένα μέταλλα.
Επίσης, τα στοιχεία χωρίζονται ανάλογα με την πυκνότητα (ελαφρύ και βαρύ) και την πλαστικότητα (σκληρό και μαλακό). Όλες οι μεταλλικές ενώσεις άγουν πολύ καλά τον ηλεκτρισμό. Αυτή η ιδιότητα οφείλεται στην παρουσία κρυσταλλικών πλεγμάτων με ενεργά ηλεκτρόνια. Ο χαλκός, το ασήμι και το αλουμίνιο έχουν τη μέγιστη αγωγιμότητα, το νάτριο έχει ελαφρώς χαμηλότερη αγωγιμότητα. Αξίζει να σημειωθούν οι υψηλές θερμικές ιδιότητες των μετάλλων. Το ασήμι θεωρείται ο καλύτερος αγωγός θερμότητας, ο υδράργυρος είναι ο χειρότερος.
Μέταλλα στο περιβάλλον
Πιο συχνά, αυτά τα στοιχεία μπορούν να βρεθούν με τη μορφή ενώσεων και μεταλλευμάτων. Τα μέταλλα στη φύση σχηματίζουν θειώδη, οξείδια, ανθρακικά. Για τον καθαρισμό των ενώσεων, είναι πρώτα απαραίτητο να απομονωθούν από τη σύνθεση του μεταλλεύματος. Το επόμενο βήμα θα είναι η κράμα και η τελική επεξεργασία.
Στη βιομηχανική μεταλλουργία διακρίνονται τα σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μεταλλεύματα. Τα πρώτα είναι κατασκευασμένα με βάση ενώσεις σιδήρου, τα δεύτερα σε άλλα μέταλλα. Η πλατίνα, ο χρυσός και το ασήμι θεωρούνται πολύτιμα μέταλλα. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται στο φλοιό της γης. Ωστόσοσε μικρότερο βαθμό, το θαλασσινό νερό αποτελεί επίσης ένα μικρό ποσοστό.
Υπάρχουν ευγενή στοιχεία ακόμη και σε ζωντανούς οργανισμούς. Ένα άτομο περιέχει περίπου 3% μεταλλικών ενώσεων. Ως επί το πλείστον, το σώμα περιέχει νάτριο και ασβέστιο, τα οποία λειτουργούν ως διακυτταρικός ηλεκτρολύτης. Το μαγνήσιο είναι απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος και της μυϊκής μάζας, ο σίδηρος είναι καλός για το αίμα, ο χαλκός είναι καλός για το συκώτι.
Εύρεση μεταλλικών ενώσεων
Τα περισσότερα από τα στοιχεία βρίσκονται παντού κάτω από το ανώτερο στρώμα του εδάφους. Το πιο κοινό μέταλλο στον φλοιό της γης είναι το αλουμίνιο. Το ποσοστό του κυμαίνεται στο 8,2%. Η εύρεση του πιο συνηθισμένου μετάλλου στον φλοιό της γης δεν είναι δύσκολη, καθώς εμφανίζεται με τη μορφή μεταλλευμάτων.
Ο σίδηρος και το ασβέστιο είναι ελαφρώς λιγότερο κοινά στη φύση. Το ποσοστό τους είναι 4,1%. Ακολουθούν το μαγνήσιο και το νάτριο - 2,3% το καθένα, το κάλιο - 2,1%. Τα υπόλοιπα μέταλλα στη φύση δεν καταλαμβάνουν περισσότερο από 0,6%. Αξίζει να σημειωθεί ότι το μαγνήσιο και το νάτριο μπορούν να εξορυχθούν εξίσου τόσο στο έδαφος όσο και στο θαλασσινό νερό.
Μεταλλικά στοιχεία στη φύση βρίσκονται με τη μορφή μεταλλευμάτων ή σε φυσική κατάσταση, όπως ο χαλκός ή ο χρυσός. Υπάρχουν ουσίες που πρέπει να ληφθούν από οξείδια και σουλφίδια, για παράδειγμα, αιματίτης, καολίνης, μαγνητίτης, γαλήνης κ.λπ.
παραγωγή μετάλλων
Η διαδικασία για την εξαγωγή στοιχείων καταλήγει στην εξαγωγή ορυκτών. Η εύρεση μετάλλων στη φύση με τη μορφή μεταλλευμάτων είναι η απλούστερη και πιο κοινή διαδικασία στη γενική βιομηχανία. Για αναζήτησηκρυσταλλικά κοιτάσματα, ειδικός γεωλογικός εξοπλισμός χρησιμοποιείται για την ανάλυση της σύνθεσης των ουσιών σε ένα συγκεκριμένο κομμάτι γης. Πιο σπάνια, η παρουσία μετάλλων στη φύση περιορίζεται σε μια συνηθισμένη υπόγεια μέθοδο ανοιχτού λάκκου.
Μετά την εξόρυξη, ξεκινά το στάδιο εμπλουτισμού, όταν το συμπύκνωμα μεταλλεύματος διαχωρίζεται από το αρχικό ορυκτό. Διαβροχή, ηλεκτρικό ρεύμα, χημικές αντιδράσεις, θερμική επεξεργασία χρησιμοποιούνται για τη διάκριση στοιχείων. Τις περισσότερες φορές, η απελευθέρωση μεταλλεύματος συμβαίνει ως αποτέλεσμα της τήξης, δηλαδή της θέρμανσης με ανάκτηση.
εξόρυξη αλουμινίου
Μη σιδηρούχα μεταλλουργία εμπλέκεται σε αυτή τη διαδικασία. Από πλευράς κατανάλωσης και παραγωγής κατέχει ηγετική θέση μεταξύ άλλων κλάδων της βαριάς βιομηχανίας. Το πιο κοινό μέταλλο στον φλοιό της γης είναι σε μεγάλη ζήτηση στον σύγχρονο κόσμο. Όσον αφορά την παραγωγή, το αλουμίνιο είναι το δεύτερο μόνο μετά τον χάλυβα.
Πιο πολύ, αυτό το στοιχείο χρησιμοποιείται στην αεροπορία, την αυτοκινητοβιομηχανία και την ηλεκτρική βιομηχανία. Είναι αξιοσημείωτο ότι το πιο κοινό μέταλλο στον φλοιό της γης μπορεί να ληφθεί και με «τεχνητά» μέσα. Για μια τέτοια χημική αντίδραση απαιτούνται βωξίτες. Σχηματίζουν αλουμίνα. Συνδυάζοντας αυτήν την ουσία με ηλεκτρόδια άνθρακα και φθοριούχο άλας υπό τη δράση ηλεκτρικού ρεύματος, μπορείτε να αποκτήσετε το πιο καθαρό μετάλλευμα αλουμινίου.
Η Κίνα είναι η πρώτη χώρα μεταξύ των παραγωγών αυτού του συστατικού. Έως και 18,5 εκατομμύρια τόνοι μετάλλου λιώνουν εκεί ετησίως. Η Ρωσο-Ελβετική ένωση UC RUSAL είναι ο ηγέτης σε παρόμοια βαθμολογία εξόρυξης αλουμινίου.
Χρήση μετάλλων
Όλα τα στοιχεία της ομάδας είναι ανθεκτικά, αδιαπέραστα και σχετικά ανθεκτικά στη θερμοκρασία. Αυτός είναι ο λόγος που τα μέταλλα είναι τόσο κοινά στην καθημερινή ζωή. Σήμερα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτρικών καλωδίων, αντιστάσεων, συσκευών και οικιακών ειδών.
Τα μέταλλα είναι ιδανικά υλικά κατασκευής και εργαλείων. Στην κατασκευή χρησιμοποιούνται καθαρά και συνδυασμένα κράματα. Στη μηχανική και την αεροπορία, οι κύριες συνδέσεις είναι ο χάλυβας και οι σκληρότεροι δεσμοί.
