Ondanks die feit dat kunsmatig geskape materiale toenemend in die industrie en die alledaagse lewe gebruik word, is dit nog nie moontlik om die gebruik van metale te weier nie. Hulle het 'n unieke kombinasie van eienskappe, en legerings laat jou toe om hul potensiaal te maksimeer. In watter gebiede is die produksie en gebruik van metale?
Kenmerk van 'n groep elemente
Metale word verstaan as 'n stel anorganiese chemikalieë met kenmerkende eienskappe. Hulle sluit gewoonlik die volgende in:
- hoë termiese geleidingsvermoë;
- rekbaarheid, relatiewe gemak van bewerking;
- relatief hoë smeltpunt;
- goeie elektriese geleidingsvermoë;
- kenmerkende "metaal" glans;
- rol van reduseermiddel in reaksies;
- hoë digtheid.
Natuurlik het nie alle elemente van hierdie groep al hierdie eienskappe nie, byvoorbeeld, kwik is vloeibaar by kamertemperatuur, gallium smelt van die hitte van mensehande, en bismut kan kwalik plastiek genoem word. Maar oor die algemeen kan al hierdie kenmerke in die geheel van metale opgespoor word.
Interne klassifikasie
Metale word voorwaardelik in verskeie kategorieë verdeel, wat elk elemente kombineer wat die naaste aan mekaar is in verskeie parameters. Die volgende groepe word onderskei:
- alkalies - 6;
- alkaliese aarde - 4;
- oorgang - 38;
- lig - 7;
- halfmetale - 7;
- lanthanides - 14+1;
- aktiniede - 14+1;
Uit groepe is daar nog twee: berillium en magnesium. Dus, op die oomblik, uit alle ontdekte elemente, skryf 94 wetenskaplikes aan metale toe.
Boonop is dit die moeite werd om te noem dat daar ander klassifikasies is. Volgens hulle word edelmetale, platinumgroepmetale, na-oorgang, vuurvaste, ysterhoudende en nie-ysterhoudende metale, ens., afsonderlik beskou. Hierdie benadering maak slegs sin vir sekere doeleindes, dus is dit geriefliker om die algemeen aanvaarde klassifikasie te gebruik.
Kwitansiegeskiedenis
Die mensdom is regdeur sy ontwikkeling ten nouste geassosieer met die verwerking en gebruik van metale. Benewens die mees algemene elemente, kon hulle slegs met behulp van meganiese verwerking in verskillende produkte gemaak word. Aangesien daar geen vaardighede was om met erts te werk nie, het dit eers net oor die gebruik van nuggets gegaan. Aanvanklik was dit 'n sagte metaal, wat sy naam gegee het aan die kopertydperk, wat die klip een vervang het. Gedurende hierdie tydperk is die koue smeemetode ontwikkel. Smelting het in sommige beskawings moontlik geword. Geleidelik het mense bemeester om gekleur te wordmetale soos goud, silwer, tin.
Later het die Bronstydperk die kopertydperk vervang. Dit het ongeveer 20 millennia geduur en het 'n keerpunt vir die mensdom geword, aangesien dit gedurende hierdie tydperk moontlik geword het om legerings te verkry. Daar is 'n geleidelike ontwikkeling van metallurgie, metodes om metale te verkry word verbeter. Maar in die 13-12 eeue. vC e. die sogenaamde brons ineenstorting het plaasgevind, wat die begin van die Ystertydperk gemerk het. Dit was vermoedelik weens die uitputting van tinreserwes. En lood en kwik, wat destyds ontdek is, kon nie 'n plaasvervanger vir brons word nie. Mense moes dus die produksie van metale uit ertse ontwikkel.
Die volgende tydperk het nie lank geduur nie - minder as 'n millennium, maar het 'n blink merk op die geskiedenis gelaat. Ten spyte van die feit dat yster baie vroeër bekend was, is dit byna nooit gebruik nie as gevolg van sy tekortkominge in vergelyking met brons. Boonop was laasgenoemde baie makliker bekombaar, terwyl die smelt van die erts meer arbeidsintensief was. Die feit is dat inheemse yster nogal skaars is, so dit is nie verbasend dat die verlaat van brons so stadig was nie.
Betekenis van metaalonttrekkingsvaardighede
Soortgelyk aan hoe die menslike voorouer die eerste keer 'n werktuig gemaak het deur 'n skerp klip aan 'n stok vas te bind, het die oorgang na 'n nuwe materiaal net so grandioos geblyk te wees. Die belangrikste voordele van metaalprodukte was dat dit makliker was om te maak en te herstel. Die klip het nie plastisiteit en smeebaarheid nie, sodatenige wapens daarvan kon net nuut gemaak word, dit kon nie herstel word nie.
Dit was dus die oorgang na die gebruik van metale wat gelei het tot die verdere verbetering van gereedskap, die ontstaan van nuwe huishoudelike items, versierings, wat voorheen onmoontlik was om te maak. Dit alles het stukrag gegee aan tegnologiese vooruitgang en die grondslag gelê vir die ontwikkeling van metallurgie.
Moderne metodes
As mense in antieke tye net vertroud was met die verkryging van metale uit erts, of hulle kon tevrede wees met nuggets, dan is daar tans ander maniere. Hulle het moontlik geword danksy die ontwikkeling van chemie. Dus het twee hoofrigtings verskyn:
- Pyrometallurgie. Dit het vroeër met sy ontwikkeling begin en word geassosieer met die hoë temperature wat nodig is om die materiaal te verwerk. Moderne tegnologie op hierdie gebied laat ook die gebruik van plasma toe.
- Hidrometallurgie. Hierdie rigting is betrokke by die ontginning van elemente uit ertse, afval, konsentrate, ens. deur water en chemiese reagense te gebruik. Byvoorbeeld, 'n metode wat die vervaardiging van metale deur elektrolise behels, is uiters algemeen, en die karboniseringsmetode is ook baie gewild.
Daar is nog 'n interessante tegnologie. Die verkryging van edelmetale van hoë suiwerheid en met minimale verliese het danksy dit moontlik geword. Dit gaan oor verfyning. Hierdie proses is een van die tipes raffinering, dit wil sê die geleidelike skeiding van onsuiwerhede. Byvoorbeeld, in die geval van goud, word versadiging van die smelt met chloor gebruik, en platinum word opgelos inminerale sure gevolg deur isolasie met reagense.
Terloops, die verkryging van metale deur elektrolise word meestal gebruik as smelting of herwinning nie ekonomies lewensvatbaar is nie. Dit is presies wat gebeur met aluminium en natrium. Daar is ook meer innoverende tegnologieë wat dit moontlik maak om nie-ysterhoudende metale selfs uit redelik arm ertse sonder noemenswaardige koste te verkry, maar ons sal 'n bietjie later hieroor praat.
Meer oor allooie
Die meeste van die metale wat in die oudheid bekend was, het nie altyd aan sekere behoeftes voldoen nie. Korrosie, onvoldoende hardheid, brosheid, brosheid, broosheid - elke element in sy suiwer vorm het sy nadele. Daarom het dit nodig geword om nuwe materiale te vind wat die voordele van die bekendes kombineer, dit wil sê om maniere te vind om metaallegerings te verkry. Vandag is daar twee hoofmetodes:
- Uitsaaiery. Die smelt van gemengde komponente word afgekoel en gekristalliseer. Dit was hierdie metode wat dit moontlik gemaak het om die eerste monsters van legerings te verkry: brons en koper.
- Druk. Die mengsel van poeiers word aan hoë druk onderwerp en dan gesinter.
Verdere verbetering
In die afgelope dekades is die mees belowende die produksie van metale met behulp van biotegnologie, hoofsaaklik met die hulp van bakterieë. Dit het reeds moontlik geword om koper, nikkel, sink, goud en uraan uit sulfiedgrondstowwe te onttrek. Wetenskaplikes hoop om mikroörganismes aan prosesse soos loging, oksidasie, sorpsie en neerslag te verbind. Daarbenewens is dit uiters belangrikprobleem van diep afvalwaterbehandeling, ook hiervoor probeer hulle 'n oplossing vind wat die deelname van bakterieë behels.
Aansoek
Sonder metale en legerings sou lewe in die vorm waarin dit nou aan die mensdom bekend is, onmoontlik wees. Hoë geboue, vliegtuie, gereedskap, spieëls, elektriese toestelle, motors en nog baie meer bestaan net danksy die verre oorgang van mense van klip na koper, brons en yster.
Vanweë hul uitsonderlike elektriese en termiese geleidingsvermoë, word metale in drade en kabels vir 'n wye verskeidenheid doeleindes gebruik. Goud word gebruik om nie-oksiderende kontakte te maak. As gevolg van hul sterkte en hardheid, word metale wyd gebruik in konstruksie en vir 'n wye verskeidenheid strukture. Nog 'n toepassingsgebied is instrumenteel. Vir die vervaardiging van 'n werkende deel word byvoorbeeld dikwels snydeel, harde legerings en spesiale soorte staal gebruik. Ten slotte word edelmetale hoog aangeslaan as 'n materiaal vir juweliersware. Daar is dus baie toepassings.
Interessant oor metale en legerings
Die gebruik van hierdie elemente is so wydverspreid en het so 'n lang geskiedenis dat dit nie verbasend is dat verskeie nuuskierige situasies opduik nie. Hulle en net 'n paar interessante feite moet op die ou end gebring word:
- Voor die wydverspreide gebruik daarvan, was aluminium hoog op prys gestel. Eetgerei, wat Napoleon III gebruik het tydens die ontvangs van gaste, is van hierdie materiaal gemaak en was die onderwerp vantrots van die monarg.
- Die naam platinum in Spaans beteken "silwer". Die element het so 'n onvleiende naam gekry vanweë die relatief hoë smeltpunt en dus die onmoontlikheid om dit vir 'n lang tyd te gebruik.
- In sy suiwerste vorm is goud sag en krap maklik met 'n vingernael. Daarom word dit met silwer of koper gelegeer om juweliersware te maak.
- Daar is legerings met 'n eienaardige eienskap van termo-elastisiteit, dit wil sê die vormgeheue-effek. Wanneer hulle vervorm en dan verhit word, keer hulle terug na hul oorspronklike toestand.
