Metaller er en gruppe elementer som har unike egenskaper som elektrisk ledningsevne, høy varmeoverføring, positiv motstandskoeffisient, karakteristisk glans og relativ duktilitet. Denne typen stoffer er enkel når det gjelder kjemiske forbindelser.
Klassifisering etter grupper
Metaller er blant de mest vanlige materialene brukt av menneskeheten gjennom historien. De fleste av dem befinner seg i de midtre lagene av jordskorpen, men det er også de som er gjemt dypt i fjellavsetninger.
For øyeblikket opptar metaller det meste av det periodiske systemet (94 av 118 grunnstoffer). Av de offisielt anerkjente gruppene er det verdt å merke seg følgende grupper:
1. Alkalisk (litium, kalium, natrium, francium, cesium, rubidium). Når de kommer i kontakt med vann, danner de hydroksyder.
2. Alkalisk jord (kalsium, barium, strontium, radium). Forskjellige i tetthet og hardhet.
3. Lys (aluminium, bly, sink, gallium, kadmium, tinn, kvikksølv). Brukes ofte i legeringer på grunn av lav tetthet.
4. overgangsperiode (uran,gull, titan, kobber, sølv, nikkel, jern, kobolt, platina, palladium, etc.). De har en variabel oksidasjonstilstand.
5. Halvmetaller (germanium, silisium, antimon, bor, polonium, etc.). De har et krystallinsk kovalent gitter i strukturen.
6. Aktinider (americium, thorium, actinium, berkelium, curium, fermium, etc.).
7. Lantanider (gadolinium, samarium, cerium, neodym, lutetium, lantan, erbium, etc.).
Det er verdt å merke seg at det er metaller i jordskorpen og de som ikke er definert i grupper. Disse inkluderer magnesium og beryllium.
Native forbindelser
I naturen er det en egen klasse for krystall-kjemisk kodifisering. Disse elementene inkluderer innfødte metaller. Dette er mineraler som ikke er relatert til hverandre. Oftest dannes naturlige metaller i naturen som et resultat av geologiske prosesser.
45 stoffer er kjent i krystallinsk tilstand i jordskorpen. De fleste av dem er ekstremt sjeldne i naturen, derav deres høye kostnader. Andelen av slike elementer er bare 0,1 %. Det skal bemerkes at å finne disse metallene er også en arbeidskrevende og kostbar prosess. Den er basert på bruk av atomer med stabile skall og elektroner.
Native metaller kalles også edle. De er preget av kjemisk treghet og stabilitet av forbindelser. Disse inkluderer gull, palladium, platina, iridium, sølv, rutenium osv. Kobber finnes oftest i naturen. Jern i den opprinnelige staten er hovedsakelig til stede i fjellavsetninger i form av meteoritter. av de flestesjeldne elementer i gruppen er bly, krom, sink, indium og kadmium.
Grunnleggende funksjoner
Nesten alle metaller under normale forhold er harde og motstandsdyktige. Unntaket er francium og kvikksølv, alkalimetaller. Smeltetemperaturen for alle elementene i gruppen er forskjellig. Området varierer fra -39 til +3410 grader Celsius. Wolfram regnes som den mest motstandsdyktige mot smelting. Dens forbindelser mister motstanden bare ved temperaturer over +3400 C. Bly og tinn bør skilles fra lettsmeltede metaller.
Elementer er også delt inn etter tetthet (lette og tunge) og plastisitet (harde og myke). Alle metallforbindelser leder elektrisitet veldig godt. Denne egenskapen skyldes tilstedeværelsen av krystallgitter med aktive elektroner. Kobber, sølv og aluminium har maksimal ledningsevne, natrium har litt lavere ledningsevne. Det er verdt å merke seg de høye termiske egenskapene til metaller. Sølv regnes som den beste varmelederen, kvikksølv er den verste.
Metaller i miljøet
Oftest kan disse grunnstoffene finnes i form av forbindelser og malmer. Metaller i naturen danner sulfitter, oksider, karbonater. For å rense forbindelsene er det først nødvendig å isolere dem fra sammensetningen av malmen. Neste trinn vil være legering og sluttbehandling.
I industriell metallurgi skilles jernholdige og ikke-jernholdige malmer. Førstnevnte er bygget på basis av jernforbindelser, sistnevnte på andre metaller. Platina, gull og sølv regnes som edle metaller. De fleste av dem er i jordskorpen. derimoti mindre grad utgjør sjøvann også en liten andel.
Det er edle elementer selv i levende organismer. En person inneholder omtrent 3% av metallforbindelser. For det meste inneholder kroppen natrium og kalsium, som fungerer som en intercellulær elektrolytt. Magnesium er nødvendig for normal funksjon av sentralnervesystemet og muskelmasse, jern er bra for blodet, kobber er bra for leveren.
Finne metallforbindelser
De fleste elementene er plassert under det øverste jordlaget over alt. Det vanligste metallet i jordskorpen er aluminium. Prosentandelen varierer innenfor 8,2%. Å finne det vanligste metallet i jordskorpen er ikke vanskelig, siden det forekommer i form av malm.
Jern og kalsium er litt mindre vanlig i naturen. Deres prosentandel er 4,1 %. Deretter kommer magnesium og natrium - 2,3% hver, kalium - 2,1%. De gjenværende metallene i naturen opptar ikke mer enn 0,6%. Det er bemerkelsesverdig at magnesium og natrium kan utvinnes like mye både i bakken og i sjøvann.
Metalelementer i naturen finnes i form av malm eller i en opprinnelig tilstand, som kobber eller gull. Det er stoffer som må hentes fra oksider og sulfider, for eksempel hematitt, kaolin, magnetitt, galena osv.
Metallproduksjon
Prosedyren for å utvinne grunnstoffer handler om å utvinne mineraler. Å finne metaller i naturen i form av malm er den enkleste og vanligste prosessen i generell industri. For søkkrystallinske avsetninger, spesielt geologisk utstyr brukes til å analysere sammensetningen av stoffer i et bestemt stykke land. Mer sjelden blir tilstedeværelsen av metaller i naturen redusert til en banal dagbruddsmetode under bakken.
Etter gruvedrift begynner anrikningsstadiet, når malmkonsentrat skilles fra det opprinnelige mineralet. Fukting, elektrisk strøm, kjemiske reaksjoner, varmebehandling brukes til å skille elementer. Oftest skjer utslipp av metallmalm som følge av smelting, det vil si oppvarming med gjenvinning.
Aluminiumsgruvedrift
Ikke-jernholdig metallurgi er engasjert i denne prosessen. Når det gjelder forbruk og produksjon, er det ledende blant andre grener av tungindustrien. Det vanligste metallet i jordskorpen er veldig etterspurt i den moderne verden. Når det gjelder produksjon, er aluminium nest etter stål.
Dette elementet brukes mest av alt i luftfarten, bilindustrien og elektrisk industri. Det er bemerkelsesverdig at det vanligste metallet i jordskorpen også kan oppnås med "kunstige" midler. For en slik kjemisk reaksjon kreves bauxitter. De danner alumina. Ved å kombinere dette stoffet med karbonelektroder og fluors alt under påvirkning av en elektrisk strøm, kan du få den reneste aluminiummalmen.
Kina er det ledende landet blant produsentene av denne komponenten. Opptil 18,5 millioner tonn metall smeltes der årlig. Den russisk-sveitsiske foreningen UC RUSAL er ledende i en tilsvarende aluminiumsgruvevurdering.
Bruk av metaller
Alle elementer i gruppen er slitesterke, ugjennomtrengelige og relativt motstandsdyktige mot temperatur. Det er derfor metaller er så vanlige i hverdagen. I dag brukes de til å lage elektriske ledninger, motstander, apparater og husholdningsartikler.
Metaller er ideelle konstruksjons- og verktøymaterialer. I konstruksjonen brukes rene og kombinerte legeringer. Innen ingeniør og luftfart er hovedforbindelsene stål og hardere bindinger.
