Die moderne mens word in sy daaglikse lewe omring deur verskeie metale. Die meeste van die items wat ons gebruik bevat hierdie chemikalieë. Dit het alles gebeur omdat mense 'n verskeidenheid maniere gevind het om metale te bekom.
Wat is metale
Anorganiese chemie handel oor hierdie waardevolle stowwe vir mense. Die verkryging van metale stel 'n persoon in staat om meer en meer perfekte tegnologie te skep wat ons lewens verbeter. Wat is hulle? Voordat u die algemene metodes vir die verkryging van metale oorweeg, is dit nodig om te verstaan wat dit is. Metale is 'n groep chemiese elemente in die vorm van eenvoudige stowwe met kenmerkende eienskappe:
• termiese en elektriese geleidingsvermoë;
• hoë rekbaarheid;
• glinster.
'n Persoon kan hulle maklik van ander stowwe onderskei. 'N Kenmerkende kenmerk van alle metale is die teenwoordigheid van 'n spesiale glans. Dit word verkry deur invallende ligstrale te reflekteer op 'n oppervlak wat dit nie deurlaat nie. Glans is 'n algemene eienskap van alle metale, maar dit word die meeste in silwer uitgespreek.
AanTot op hede het wetenskaplikes 96 sulke chemiese elemente ontdek, hoewel nie almal deur die amptelike wetenskap erken word nie. Hulle word in groepe verdeel, afhangende van hul kenmerkende eienskappe. Die volgende metale word op hierdie manier geïsoleer:
• alkalies – 6;
• alkaliese aarde – 6;
• oorgangstyd – 38;
• lig – 11;
• halfmetale – 7;
• Lanthanides – 14;
• aktiniede – 14.
Verkry van metale
Om 'n legering te maak, moet jy eers metaal van natuurlike erts verkry. Inheemse elemente is daardie stowwe wat in 'n vrye toestand in die natuur voorkom. Dit sluit in platinum, goud, tin, kwik. Hulle word meganies of met behulp van chemiese reagense van onsuiwerhede geskei.
Ander metale word ontgin deur hul verbindings te verwerk. Hulle word in verskeie fossiele gevind. Ertse is minerale en gesteentes, wat metaalverbindings in die vorm van oksiede, karbonate of sulfiede insluit. Om dit te bekom, word chemiese verwerking gebruik.
Metodes vir die verkryging van metale:
• reduksie van oksiede met steenkool;
• om blik uit blikklip te kry;
• ysterertssmelting;
• brandende swaelverbindings in spesiale oonde.
Om die ontginning van metale uit ertsgesteentes te vergemaklik, word verskeie stowwe wat vloeistowwe genoem word, daarby gevoeg. Hulle help om ongewenste onsuiwerhede soos klei, kalksteen, sand te verwyder. As gevolg van hierdie proses word smeltbare verbindings verkry,skuim genoem.
In die teenwoordigheid van 'n aansienlike hoeveelheid onsuiwerhede, word die erts verryk voordat die metaal gesmelt word deur 'n groot deel van die onnodige komponente te verwyder. Die mees gebruikte metodes vir hierdie behandeling is flotasie, magneties en swaartekrag.
Alkali metale
Massaproduksie van alkalimetale is 'n meer komplekse proses. Dit is te wyte aan die feit dat hulle slegs in die natuur in die vorm van chemiese verbindings voorkom. Aangesien hulle reduseermiddels is, gaan hul produksie gepaard met hoë energiekoste. Daar is verskeie maniere om alkalimetale te onttrek:
• Litium kan verkry word uit sy oksied in 'n vakuum of deur elektrolise van 'n smelt van sy chloried, wat tydens die verwerking van spodumeen gevorm word.
• Natrium word onttrek deur soda met steenkool in diggeslote smeltkroeë te kalsineer of deur elektrolise van 'n chloriedsmelt met die byvoeging van kalsium. Die eerste metode is die tydrowendste.
• Kalium word verkry deur elektrolise van 'n smelt van die soute of deur natriumdamp deur die chloried te laat beweeg. Dit word ook gevorm deur die interaksie van gesmelte kaliumhidroksied en vloeibare natrium by 'n temperatuur van 440 ° C.
• Sesium en rubidium word ontgin deur hul chloriede te verminder met kalsium by 700–800 °C of sirkonium by 650 °C. Om alkalimetale op hierdie manier te bekom is uiters energie-intensief en duur.
Verskille tussen metale en legerings
'n Fundamenteel duidelike grens tussen metale en hul legerings bestaan feitlik nie, aangesien selfs die suiwerste, eenvoudigste stowwe'n mate van onsuiwerhede. So wat is die verskil tussen hulle? Byna alle metale wat in die nywerheid en in ander sektore van die nasionale ekonomie gebruik word, word gebruik in die vorm van legerings wat doelgerig verkry word deur ander komponente by die hoofchemiese element te voeg.
Allooie
Tegnologie benodig 'n verskeidenheid metaalmateriale. Terselfdertyd word suiwer chemiese elemente feitlik nie gebruik nie, aangesien hulle nie die eienskappe het wat nodig is vir mense nie. Vir ons behoeftes het ons verskillende maniere uitgevind om legerings te verkry. Hierdie term verwys na 'n makroskopies homogene materiaal wat uit 2 of meer chemiese elemente bestaan. In hierdie geval oorheers metaalkomponente in die legering. Hierdie stof het sy eie struktuur. In legerings word die volgende komponente onderskei:
• basis wat uit een of meer metale bestaan;
• klein toevoegings van modifiserende en legeringselemente;
• nie-verwyderde onsuiwerhede (tegnologies, natuurlik, ewekansig).
Metaallegerings is die belangrikste struktuurmateriaal. In tegnologie is daar meer as 5 000 van hulle.
tipes allooie
Ondanks so 'n verskeidenheid legerings, is dié wat op yster en aluminium gebaseer is van die grootste belang vir mense. Hulle is die algemeenste in die alledaagse lewe. Die soorte legerings verskil. Boonop word hulle volgens verskeie kriteria verdeel. Verskeie metodes om legerings te vervaardig word dus gebruik. Volgens hierdie maatstaf word hulle verdeel in:
• Cast, watverkry deur smeltkristallisasie van gemengde komponente.
• Poeier, geskep deur 'n mengsel van poeiers te druk en dan teen hoë temperatuur te sinter. Daarbenewens is die komponente van sulke legerings dikwels nie net eenvoudige chemiese elemente nie, maar ook hul verskillende verbindings, soos titaan- of wolframkarbiede in harde legerings. Die byvoeging daarvan in sekere hoeveelhede verander die eienskappe van metaalmateriale.
Metodes vir die verkryging van legerings in die vorm van 'n voltooide produk of blanko word verdeel in:
• gietery (silumin, gietyster);
• bewerk (staal);
• poeier (titanium, wolfram).
tipes allooie
Metodes vir die verkryging van metale verskil, terwyl die materiale wat danksy hulle gemaak word, verskillende eienskappe het. In die vaste toestand van aggregasie is legerings:
• Homogeen (uniform), bestaande uit kristalle van dieselfde tipe. Daar word dikwels na hulle verwys as enkelfase.
• Heterogeen (heterogeen), meerfase genoem. Wanneer hulle verkry word, word 'n vaste oplossing (matriksfase) as basis van die legering geneem. Die samestelling van heterogene stowwe van hierdie tipe hang af van die samestelling van die chemiese elemente daarvan. Sulke legerings kan die volgende komponente bevat: vaste oplossings van interstisiële en substitusie, chemiese verbindings (karbiede, intermetalliede, nitriede), kristalliete van eenvoudige stowwe.
Allooi-eiendomme
Ongeag watter metodes gebruik word om metale en legerings te verkry, hul eienskappe word heeltemal bepaal deur die kristallynefasestruktuur en mikrostruktuur van hierdie materiale. Elkeen van hulle is anders. Die makroskopiese eienskappe van legerings hang af van hul mikrostruktuur. In elk geval verskil hulle van die eienskappe van hul fases, wat uitsluitlik afhang van die kristalstruktuur van die materiaal. Die makroskopiese homogeniteit van heterogene (veelfase) legerings word verkry as gevolg van 'n eenvormige verspreiding van fases in die metaalmatriks.
Die belangrikste eienskap van legerings is sweisbaarheid. Andersins is hulle identies aan metale. Dus, legerings het termiese en elektriese geleidingsvermoë, rekbaarheid en reflektiwiteit (glans).
Variëteite van allooie
Verskillende metodes om legerings te verkry het die mens in staat gestel om 'n groot aantal metaalmateriale met verskillende eienskappe en kenmerke uit te vind. Volgens hul doel word hulle in die volgende groepe verdeel:
• Struktureel (staal, duralumin, gietyster). Hierdie groep sluit ook legerings met spesiale eienskappe in. Hulle word dus onderskei deur intrinsieke veiligheid of anti-wrywing eienskappe. Dit sluit koper en brons in.
• Vir die giet van laers (babbit).
• Vir elektriese verhitting en meettoerusting (nichroom, manganien).
• Vir die vervaardiging van snygereedskap (wen).
In produksie gebruik mense ook ander soorte metaalmateriale, soos smeltbare, hittebestande, korrosiebestande en amorfe legerings. Magnete en termo-elektriese (teluriede en seleniede van bismut, lood, antimoon en ander) word ook wyd gebruik.
Ysterlegerings
Feitlik al die yster wat op aarde gesmelt word, is gerig op die vervaardiging van eenvoudige en gelegeerde staal. Dit word ook gebruik in die vervaardiging van yster. Ysterlegerings het hul gewildheid verwerf as gevolg van die feit dat hulle eienskappe het wat voordelig is vir mense. Hulle is verkry deur verskeie komponente by 'n eenvoudige chemiese element te voeg. Dus, ten spyte van die feit dat verskeie ysterlegerings op grond van een stof gemaak word, het staal en gietyster verskillende eienskappe. As gevolg hiervan vind hulle 'n verskeidenheid toepassings. Die meeste staal is harder as gietyster. Verskeie metodes vir die verkryging van hierdie metale laat jou toe om verskillende grade (handelsmerke) van hierdie ysterlegerings te verkry.
Verbeter legeringseienskappe
Deur sekere metale en ander chemiese elemente te versmelt, kan materiale met verbeterde eienskappe verkry word. Byvoorbeeld, die opbrengssterkte van suiwer aluminium is 35 MPa. Wanneer 'n legering van hierdie metaal met koper (1,6%), sink (5,6%), magnesium (2,5%) verkry word, oorskry hierdie syfer 500 MPa.
Deur verskillende verhoudings van verskillende chemikalieë te kombineer, kan metaalmateriale met verbeterde magnetiese, termiese of elektriese eienskappe verkry word. Die hoofrol in hierdie proses word gespeel deur die struktuur van die legering, wat die verspreiding van sy kristalle en die tipe bindings tussen atome is.
Stele en ysters
Hierdie legerings word verkry deur yster en koolstof te kombineer (2%). By die vervaardiging van gelegeerde materiale word dit bygevoegnikkel, chroom, vanadium. Alle gewone staalsoorte word in tipes verdeel:
• lae koolstof (0,25% koolstof) wat vir verskeie strukture gebruik word;
• Hoë koolstof (meer as 0,55%) ontwerp vir snygereedskap.
Verskillende grade legeringstaal word in meganiese ingenieurswese en ander produkte gebruik.
Die legering van yster met koolstof, waarvan die persentasie 2-4% is, word gietyster genoem. Hierdie materiaal bevat ook silikon. Verskeie produkte met goeie meganiese eienskappe word uit gietyster gegiet.
Nie-ysterhoudende metale
Behalwe yster, word ander chemiese elemente ook gebruik om verskeie metaalmateriale te maak. As gevolg van hul kombinasie word nie-ysterhoudende legerings verkry. In mense se lewens het materiaal gebaseer op:die grootste nut gevind
• Koper, genoem koper. Hulle bevat 5-45% sink. As die inhoud daarvan 5-20% is, word koper rooi genoem, en as 20-36% - geel. Daar is legerings van koper met silikon, tin, berillium, aluminium. Hulle word brons genoem. Daar is verskeie tipes van hierdie legerings.
• Lood, wat 'n gewone soldeersel (tretnik) is. In hierdie legering val 2 dele tin op 1 deel van hierdie chemikalie. Laers word vervaardig met behulp van babbitt, wat 'n legering van lood, tin, arseen en antimoon is.
• Aluminium, titanium, magnesium en berillium, wat ligte nie-ysterhoudende legerings is met hoë sterkte en uitstekende meganieseeiendomme.
Metodes om te verkry
Belangrikste metodes vir die verkryging van metale en legerings:
• Gietery, waarin 'n homogene mengsel van verskillende gesmelte komponente stol. Om legerings te verkry, word pirometallurgiese en elektrometallurgiese metodes gebruik om metale te verkry. In die eerste variant word termiese energie wat in die proses van brandstofverbranding verkry word, gebruik om die grondstof te verhit. Die pirometallurgiese metode produseer staal in oophaardoonde en gietyster in hoogoonde. Met die elektrometallurgiese metode word die grondstowwe in induksie- of elektriese boogoonde verhit. Terselfdertyd word die grondstof baie vinnig versag.
• Poeder, waarin poeiers van sy komponente gebruik word om die legering te maak. Danksy druk word hulle 'n sekere vorm gegee en dan in spesiale oonde gesinter.
