Priprema metala i njihova upotreba

Unatoč činjenici da sve više u industriji iživot se koristi umjetno stvorenim materijalima, napuštanje uporabe metala još nije moguće. Imaju jedinstvenu kombinaciju svojstava, a legure omogućuju maksimalnu uporabu njihovog potencijala. U kojim je područjima proizvodnja i uporaba metala?

Karakteristike skupine elemenata

Metalom se podrazumijeva skup anorganskih kemikalija koje imaju karakteristična svojstva. Tipično, oni uključuju sljedeće:

visoka toplinska vodljivost;
plastičnost, relativna jednostavnost obrade;
relativno visoka tališta;
dobra električna vodljivost;
karakterističan "metalik" sjaj;
uloga redukcijskog sredstva u reakcijama;
visoke gustoće.

Naravno, ne posjeduju svi elementi ove skupinesve ta svojstva, na primjer, živa na sobnoj temperaturi je tekućina, galij se topi iz topline ljudskih ruku, a bizmut se teško može nazvati plastikom. Ali općenito, sve su ove osobine praćene u skupini metala.

Unutarnja klasifikacija

Metali su konvencionalno podijeljeni u nekoliko kategorija, od kojih svaki kombinira elemente koji su najbliži jedni drugima u različitim parametrima. Postoje sljedeće skupine:

alkalni - 6;
alkalna zemlja - 4;
prijelazno - 38;
pluća - 7;
semimetals - 7;
lantanidi - 14 + 1;
aktinidi - 14 + 1;

Izvan skupine su još dva: berilij i magnezij. Dakle, u ovom trenutku, među svim otvorenim elementima, 94 znanstvenika naziva se metali.

Osim toga, valja istaknuti da postoje i drugiklasifikacija. Prema njima, posebno smatra dragocjenim, platinske skupine metala, nakon prijelaza, vatrostalne, crne i obojene i t. D Ovaj pristup ima smisla samo za određene svrhe, to je više prikladan za korištenje konvencionalne klasifikacije.

Primanje povijesti

Čovječanstvo tijekom svog razvojabio je usko povezan s obradom i upotrebom metala. Osim činjenice da su se pokazali najčešćim elementima, mogli bi se koristiti za izradu različitih proizvoda samo uz pomoć mehaničke obrade. Budući da vještine rada s rudnikom još nisu bile, u početku je bilo samo o korištenju nuggetsa. Isprva je bio mekani metal, koji je dao ime bakrenoj dobi, koji je zamijenio kamen. Tijekom tog razdoblja razvijen je postupak hladnoće kovanja. U nekim je civilizacijama postalo moguće taljenje. Postupno su ljudi svladali proizvodnju obojenih metala, poput zlata, srebra i kositra.

Kasnije brončano doba zamjenjuje bakar. Trajalo je oko 20 tisućljeća i postalo je prekretnica za čovječanstvo, jer je u tom razdoblju postalo moguće proizvesti legure. Postupno se razvija metalurgija, poboljšavaju metode proizvodnje metala. Međutim, u 13-12 stoljeću. Prije Krista. e. došlo je do takozvanog brončanog kolapsa, koji je označio početak željeznog doba. To je vjerojatno zbog iscrpljenosti zaliha. I olovo i živa, otkrivena u ovom trenutku, ne mogu postati zamjena za broncu. Tako su ljudi morali razvijati proizvodnju metala iz ruda.

Sljedeće razdoblje nije dugo trajalo -manje od tisućljeća, ali je ostavio svijetli trag u povijesti. Unatoč činjenici da je željezo poznato mnogo ranije, teško je bilo zbog nedostataka u usporedbi s brončanom. Osim toga, potonji je bio mnogo lakši za dobivanje, dok je taljenje rude puno više vremena. Činjenica je da je prirodno željezo prilično rijetko, pa ne čudi da je odbijanje bronce bilo tako sporo.

Vrijednost vještina ekstrakcije metala

Analogno tome kako prvo čovjek pretečenapravio alat, spajajući oštar kamen na štapić, prijelaz na novi materijal bio je jednako veličanstven. Glavne prednosti metalnih proizvoda su bile lakše izraditi i postojala je mogućnost popravka. Kamen, s druge strane, nema plastičnost i lakoću, tako da se svi alati mogu ponovno izraditi od nje, ali ih se nije moglo popraviti.

Dakle, to je prijelaz na korištenjemetali doveli su do daljnjeg poboljšanja alata, pojave novih kućanskih predmeta, nakita, koji su prethodno bili nemoguće napraviti. Sve to je potaknulo tehnički napredak i postavio temelje za razvoj metalurgije.

Suvremene metode

Ako su u davna vremena ljudi samo znalidobivanje metala iz ruda, ili bi mogli biti zadovoljni s nuggetsima, sada postoje i drugi načini. Postali su mogući zbog razvoja kemije. Dakle, postoje dva glavna područja:

Pyrometallurgy. Počeo je njegov razvoj ranije i povezan je s visokim temperaturama potrebnim za obradu materijala. Suvremene tehnologije u ovom području također dopuštaju korištenje plazme.
Hydrometallurgy. Ovaj smjer se bavi ekstrakcijom elemenata iz ruda, otpada, koncentrata itd. Uz pomoć vode i kemijskih reagensa. Na primjer, metoda dobivanja metala elektrolizom iznimno je česta, a metoda cementacije je također vrlo popularna.

Postoji još jedna zanimljiva tehnologija. Zahvaljujući njoj je omogućeno nabavljanje plemenitih metala visoke čistoće i minimalnih gubitaka. Radi se o rafiniranju. Taj je proces jedan od tipova rafiniranja, tj. Postupno razdvajanje nečistoća. Na primjer, u slučaju zlata, talina je zasićena klorom, a platina se otopi u mineralnim kiselinama, nakon čega slijedi izolacija s reagensima.

Usput, proizvodnja metala elektrolizom češćesve se primjenjuje ako je taljenje ili oporavak neekonomičan. To je upravo ono što se događa s aluminijem i natrijom. Postoje inovativnije tehnologije koje omogućuju dobivanje obojenih metala čak i iz prilično siromašnih ruda bez značajnih troškova, no to će se raspravljati malo kasnije.

O legurama

Većina metala poznatih u antici nisuuvijek ispunjava neke potrebe. Korozija, nedovoljna tvrdoća, lomljivost, krhkost, lomljivost - svaki element u svom čistom obliku ima svoje nedostatke. Stoga je postalo nužno pronaći nove materijale koji kombiniraju prednosti poznatih, tj. Pronalaženje načina proizvodnje legura metala. Danas postoje dvije glavne metode:

Casting. Toplina miješanih komponenti ohlađena je i kristalizirana. Ova metoda omogućila je dobivanje prvih uzoraka legura: bronce i mesinga.
Pritiskom. Smjesa prašaka podvrgnuta je visokom tlaku, a zatim sinterirana.

Daljnje poboljšanje

U posljednjih nekoliko desetljeća, najviše obećavajućeČini se da je proizvodnja metala pomoću biotehnologije, prvenstveno uz pomoć bakterija. Već je postalo moguće izvaditi bakar, nikal, cink, zlato i uran iz sirovina sulfida. Znanstvenici se nadaju povezivanju mikroorganizama s procesima kao što su ispiranje, oksidacija, sorpcija i taloženje. Osim toga, problem dubinske obrade otpadnih voda je iznimno hitan, jer također pokušava pronaći rješenje koje uključuje sudjelovanje bakterija.

primjena

Bez metala i legura, život uu obliku u kojem je danas poznato čovječanstvu. Visoke kuće, zrakoplovi, posuđe, ogledala, električni uređaji, automobili i mnogo više postoje samo zahvaljujući dalekoj tranziciji ljudi od kamena do bakra, bronce i željeza.

Zbog iznimnih električnih itoplinski vodljivost metala korištenih u žicama i kablovima za različite namjene. Zlato se koristi za stvaranje neoksidabilnih kontakata. Zbog svoje čvrstoće i tvrdoće, metali se široko koriste u gradnji i proizvodnji raznih struktura. Još jedno područje primjene je instrumentalno. Na primjer, za proizvodnju radova, rezni dio se često koristi tvrde legure i posebne vrste čelika. Konačno, plemeniti metali visoko su cijenjeni kao materijal za nakit. Tako da područja primjene obiluju.

Zanimljivo o metalima i legurama

Korištenje tih elemenata je tako širok iima tako dugu povijest da ne iznenađuje pojava različitih smiješnih situacija. To su samo neke zanimljive činjenice i trebale bi se dati na kraju:

Do svoje široke distribucije, aluminij je vrlopoštovati sam. Posuđe koje je Napoleon III primio za goste bio je izrađen od ovog materijala i bio je ponos monarka.
Platina ime na španjolskom znači"Serebrishko". Element je dobio takvo nezadovoljavajuće ime zbog relativno visoke točke taljenja i, stoga, nemogućnost korištenja dugo vremena.
Čisto zlato je mekano i može se lako ogrebati noktom. Zato je za proizvodnju nakita legiran srebrom ili bakrom.
Postoje legure s neobičnom svojstvom termoelastičnosti, tj. Učinak "pamćenja" oblika. Nakon deformacije i naknadnog zagrijavanja, vraćaju se u prvobitno stanje.