Til tross for at kunstig skapte materialer i økende grad brukes i industri og hverdagsliv, er det ennå ikke mulig å nekte bruk av metaller. De har en unik kombinasjon av egenskaper, og legeringer lar deg maksimere potensialet deres. I hvilke områder er produksjon og bruk av metaller?
Karakteristisk for en gruppe elementer
Metaller forstås som et sett med uorganiske kjemikalier med karakteristiske egenskaper. De inkluderer vanligvis følgende:
- høy termisk ledningsevne;
- duktilitet, relativ enkel maskinering;
- relativt høyt smeltepunkt;
- god elektrisk ledningsevne;
- karakteristisk "metallisk" glans;
- reduksjonsmiddelets rolle i reaksjoner;
- høy tetthet.
Selvfølgelig har ikke alle elementene i denne gruppen alle disse egenskapene, for eksempel er kvikksølv flytende ved romtemperatur, gallium smelter av varmen fra menneskehender, og vismut kan knapt kalles plast. Men generelt kan alle disse egenskapene spores i totalen av metaller.
Intern klassifisering
Metaller er betinget delt inn i flere kategorier, som hver kombinerer elementer som er nærmest hverandre i ulike parametere. Følgende grupper skilles:
- alkaline - 6;
- alkaline earth - 4;
- transitional - 38;
- light - 7;
- halvmetaller - 7;
- lanthanider - 14+1;
- aktinider - 14+1;
Ut av gruppene er det to til: beryllium og magnesium. Derfor, for øyeblikket, av alle oppdagede grunnstoffer, tilskriver 94 forskere metaller.
I tillegg er det verdt å nevne at det finnes andre klassifiseringer. I følge dem vurderes separat edelmetaller, platinagruppemetaller, post-transition, ildfaste, jernholdige og ikke-jernholdige metaller, etc. Denne tilnærmingen gir mening bare for visse formål, så det er mer praktisk å bruke den generelt aksepterte klassifiseringen.
kvitteringslogg
Menneskeheten har gjennom hele utviklingen vært nært knyttet til bearbeiding og bruk av metaller. I tillegg til å være de vanligste elementene, kunne de lages til forskjellige produkter bare ved hjelp av mekanisk bearbeiding. Siden det ikke fantes ferdigheter i å arbeide med malm, handlet det først kun om bruk av nuggets. Først var det et mykt metall, som ga navn til kobberalderen, som erstattet steinen. I denne perioden ble kaldsmiingsmetoden utviklet. Smelting har blitt mulig i noen sivilisasjoner. Etter hvert mestret folk å bli fargetmetaller som gull, sølv, tinn.
Senere erstattet bronsealderen kobberalderen. Det varte i omtrent 20 årtusener og ble et vendepunkt for menneskeheten, siden det var i denne perioden det ble mulig å få tak i legeringer. Det er en gradvis utvikling av metallurgi, metoder for å oppnå metaller blir forbedret. Imidlertid i 13-12 århundrer. f. Kr e. inntraff den såk alte bronsekollapsen, som markerte begynnelsen på jernalderen. Dette skyldtes antagelig utarming av tinnreserver. Og bly og kvikksølv, oppdaget på den tiden, 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 lysende preg på historien. Til tross for at jern var kjent mye tidligere, ble det nesten aldri brukt på grunn av dets mangler sammenlignet med bronse. I tillegg var sistnevnte mye lettere å få tak i, mens smelting av malmen var mer arbeidskrevende. Faktum er at innfødt jern er ganske sjeldent, så det er ikke overraskende at avskaffelsen av bronse har gått så sakte.
Betydningen av ferdigheter i metallutvinning
I likhet med hvordan den menneskelige stamfar først laget et verktøy ved å binde en skarp stein til en pinne, viste overgangen til et nytt materiale seg å være like storslått. De viktigste fordelene med metallprodukter var at de var lettere å lage og reparere. Steinen har ikke plastisitet og formbarhet, slik ateventuelle våpen fra den kunne bare lages på nytt, de kunne ikke repareres.
Dermed var det overgangen til bruk av metaller som førte til ytterligere forbedring av verktøy, fremveksten av nye husholdningsartikler, dekorasjoner, som tidligere var umulig å lage. Alt dette satte fart på teknologiske fremskritt og la grunnlaget for utviklingen av metallurgi.
Moderne metoder
Hvis folk i gammel tid bare var kjent med å skaffe metaller fra malm, eller de kunne nøye seg med nuggets, så er det i dag andre måter. De ble mulig takket være utviklingen av kjemi. Dermed dukket det opp to hovedretninger:
- Pyrometallurgi. Det begynte sin utvikling tidligere og er assosiert med de høye temperaturene som kreves for å behandle materialet. Moderne teknologi på dette området tillater også bruk av plasma.
- Hydrometallurgi. Denne retningen er engasjert i utvinning av elementer fra malm, avfall, konsentrater, etc. ved hjelp av vann og kjemiske reagenser. For eksempel er en metode som involverer produksjon av metaller ved elektrolyse ekstremt vanlig, og karbureringsmetoden er også ganske populær.
Det er en annen interessant teknologi. Å skaffe edle metaller med høy renhet og med minimale tap ble mulig takket være det. Det handler om raffinement. Denne prosessen er en av typene raffinering, det vil si gradvis separasjon av urenheter. For eksempel, når det gjelder gull, brukes metning av smelten med klor, og platina oppløses imineralsyrer etterfulgt av isolering med reagenser.
Forresten, å skaffe metaller ved elektrolyse brukes oftest hvis smelting eller utvinning ikke er økonomisk forsvarlig. Det er akkurat det som skjer med aluminium og natrium. Det finnes også mer innovative teknologier som gjør det mulig å få tak i ikke-jernholdige metaller selv fra ganske dårlige malmer uten vesentlige kostnader, men dette skal vi snakke om litt senere.
Om legeringer
De fleste metaller kjent i antikken dekket ikke alltid noen behov. Korrosjon, utilstrekkelig hardhet, sprøhet, sprøhet, skjørhet - hvert element i sin rene form har sine ulemper. Derfor ble det nødvendig å finne nye materialer som kombinerer fordelene til de kjente, det vil si å finne måter å skaffe metalllegeringer. I dag er det to hovedmetoder:
- Casting. Smelten av blandede komponenter avkjøles og krystalliseres. Det var denne metoden som gjorde det mulig å få de første prøvene av legeringer: bronse og messing.
- Trykker. Blandingen av pulver utsettes for høyt trykk og sintres deretter.
Ytterligere forbedring
De siste tiårene har det mest lovende vært produksjon av metaller 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 sulfidråmaterialer. Forskere håper å koble mikroorganismer til prosesser som utvasking, oksidasjon, sorpsjon og nedbør. I tillegg er det ekstremt viktigproblem med dyp avløpsvannbehandling, også for dette prøver de å finne en løsning som innebærer deltakelse av bakterier.
Application
Uten metaller og legeringer ville liv i den form det nå er kjent for menneskeheten være umulig. Høyhus, fly, redskaper, speil, elektriske apparater, biler og mye mer eksisterer bare takket være den fjerne overgangen til mennesker fra stein til kobber, bronse og jern.
På grunn av deres eksepsjonelle elektriske og termiske ledningsevne, brukes metaller i ledninger og kabler til en lang rekke formål. Gull brukes til å lage ikke-oksiderende kontakter. På grunn av deres styrke og hardhet, er metaller mye brukt i konstruksjon og for et bredt utvalg av strukturer. Et annet bruksområde er instrumentelt. For fremstilling av en fungerende brukes ofte skjæredel, harde legeringer og spesielle ståltyper. Endelig er edle metaller høyt verdsatt som materiale for smykker. Så det er mange applikasjoner.
Interessant om metaller og legeringer
Bruken av disse elementene er så utbredt og har en så lang historie at det ikke er overraskende at ulike nysgjerrige situasjoner oppstår. De og bare et par interessante fakta bør bringes til slutt:
- Før den utbredte bruken ble aluminium høyt verdsatt. Bestikk, som Napoleon III brukte ved mottak av gjester, var laget av dette materialet og var gjenstand formonarkens stolthet.
- Navnet platina på spansk betyr "sølv". Grunnstoffet fikk et så lite flatterende navn på grunn av det relativt høye smeltepunktet og derfor umuligheten av å bruke det over lang tid.
- I sin reneste form er gull mykt og riper lett opp med en negl. Det er derfor den er legert med sølv eller kobber for å lage smykker.
- Det finnes legeringer med en merkelig egenskap av termoelastisitet, det vil si formminneeffekten. Når de er deformert og deretter oppvarmet, går de tilbake til sin opprinnelige tilstand.
