Nonostante il fatto che i materiali creati artificialmente siano sempre più utilizzati nell'industria e nella vita di tutti i giorni, non è ancora possibile rifiutare l'uso dei metalli. Hanno una combinazione unica di proprietà e le leghe consentono di massimizzare il loro potenziale. In quali aree si trova la produzione e l'uso dei metalli?
Caratteristica di un gruppo di elementi
I metalli sono intesi come un insieme di sostanze chimiche inorganiche con proprietà caratteristiche. In genere includono quanto segue:
- alta conducibilità termica;
- duttilità, relativa facilità di lavorazione;
- punto di fusione relativamente alto;
- buona conducibilità elettrica;
- lustro caratteristico "metallico";
- ruolo dell'agente riducente nelle reazioni;
- alta densità.
Naturalmente, non tutti gli elementi di questo gruppo hanno tutte queste proprietà, ad esempio il mercurio è liquido a temperatura ambiente, il gallio si scioglie dal calore delle mani umane e il bismuto difficilmente può essere chiamato plastica. Ma in generale, tutte queste caratteristiche possono essere rintracciate nella totalità dei metalli.
Classificazione interna
I metalli sono suddivisi condizionatamente in diverse categorie, ognuna delle quali combina elementi più vicini tra loro in vari parametri. Si distinguono i seguenti gruppi:
- alcalino - 6;
- terra alcalina - 4;
- transitorio - 38;
- luce - 7;
- semimetalli - 7;
- lanthanides - 14+1;
- attinidi - 14+1;
Di gruppi ce ne sono altri due: berillio e magnesio. Così, al momento, di tutti gli elementi scoperti, 94 scienziati attribuiscono ai metalli.
Inoltre, vale la pena ricordare che ci sono altre classificazioni. Secondo loro, metalli nobili, metalli del gruppo del platino, post-transizione, metalli refrattari, ferrosi e non ferrosi, ecc.. Questo approccio ha senso solo per determinati scopi, quindi è più conveniente utilizzare la classificazione generalmente accettata.
Cronologia delle ricevute
L'umanità durante il suo sviluppo è stata strettamente associata alla lavorazione e all'uso dei metalli. Oltre ad essere gli elementi più comuni, potevano essere trasformati in vari prodotti solo con l'ausilio di lavorazioni meccaniche. Dal momento che non c'erano abilità nel lavorare con il minerale, all'inizio si trattava solo dell'uso delle pepite. All'inizio era un metallo tenero, che ha dato il nome all'età del rame, che ha sostituito quello della pietra. Durante questo periodo è stato sviluppato il metodo di forgiatura a freddo. La fusione è diventata possibile in alcune civiltà. A poco a poco, le persone hanno imparato a coloraremetalli come oro, argento, stagno.
Più tardi l'età del bronzo sostituì l'età del rame. Durò circa 20 millenni e divenne un punto di svolta per l'umanità, poiché fu durante questo periodo che divenne possibile ottenere leghe. C'è uno sviluppo graduale della metallurgia, i metodi per ottenere i metalli vengono migliorati. Tuttavia, nei secoli 13-12. AVANTI CRISTO e. avvenne il cosiddetto crollo in bronzo, che segnò l'inizio dell'età del ferro. Ciò era presumibilmente dovuto all'esaurimento delle riserve di stagno. E piombo e mercurio, scoperti allora, non potevano sostituire il bronzo. Quindi le persone hanno dovuto sviluppare la produzione di metalli dai minerali.
Il periodo successivo non durò a lungo, meno di un millennio, ma lasciò un segno luminoso nella storia. Nonostante il ferro fosse conosciuto molto prima, non veniva quasi mai utilizzato a causa delle sue carenze rispetto al bronzo. Inoltre, quest'ultimo era molto più facile da ottenere, mentre la fusione del minerale richiedeva più manodopera. Il fatto è che il ferro nativo è piuttosto raro, quindi non sorprende che l'abbandono del bronzo sia stato così lento.
Significato delle abilità di estrazione dei metalli
Simile a come l'antenato umano creò per la prima volta uno strumento legando una pietra affilata a un bastone, il passaggio a un nuovo materiale si rivelò altrettanto grandioso. I principali vantaggi dei prodotti in metallo erano che erano più facili da realizzare e riparabili. La pietra non ha plasticità e malleabilità, quinditutte le armi che ne derivavano potevano solo essere ricostruite di nuovo, non potevano essere riparate.
Così, è stato il passaggio all'uso dei metalli che ha portato a un ulteriore miglioramento degli strumenti, all'emergere di nuovi articoli per la casa, decorazioni, che prima erano impossibili da realizzare. Tutto ciò diede impulso al progresso tecnologico e gettò le basi per lo sviluppo della metallurgia.
Metodi moderni
Se nell'antichità le persone conoscevano solo l'ottenimento di metalli dai minerali, o potevano accontentarsi di pepite, al momento ci sono altri modi. Sono diventati possibili grazie allo sviluppo della chimica. Così, sono apparse due direzioni principali:
- Pirometallurgia. Ha iniziato il suo sviluppo prima ed è associato alle alte temperature richieste per elaborare il materiale. La moderna tecnologia in quest'area consente anche l'uso del plasma.
- Idrometallurgia. Questa direzione è impegnata nell'estrazione di elementi da minerali, rifiuti, concentrati, ecc. Utilizzando acqua e reagenti chimici. Ad esempio, un metodo che prevede la produzione di metalli mediante elettrolisi è estremamente comune e anche il metodo di cementazione è piuttosto popolare.
C'è un' altra tecnologia interessante. Grazie ad esso è diventato possibile ottenere metalli preziosi di elevata purezza e con perdite minime. Si tratta di raffinatezza. Questo processo è uno dei tipi di raffinamento, cioè la graduale separazione delle impurità. Ad esempio, nel caso dell'oro, viene utilizzata la saturazione della massa fusa con cloro e il platino viene sciolto inacidi minerali seguito da isolamento con reagenti.
A proposito, l'ottenimento di metalli mediante elettrolisi viene spesso utilizzato se la fusione o il recupero non sono economicamente vantaggiosi. Questo è esattamente ciò che accade con alluminio e sodio. Esistono anche tecnologie più innovative che consentono di ottenere metalli non ferrosi anche da minerali piuttosto poveri senza costi significativi, ma di questo parleremo poco dopo.
Informazioni sulle leghe
La maggior parte dei metalli conosciuti nell'antichità non sempre soddisfaceva alcune esigenze. Corrosione, durezza insufficiente, fragilità, fragilità, fragilità: ogni elemento nella sua forma pura ha i suoi svantaggi. Pertanto, è diventato necessario trovare nuovi materiali che combinassero i vantaggi di quelli noti, ovvero trovare il modo di ottenere leghe metalliche. Oggi ci sono due metodi principali:
- Casting. La massa fusa dei componenti misti viene raffreddata e cristallizzata. Fu questo metodo che permise di ottenere i primi campioni di leghe: bronzo e ottone.
- Premendo. La miscela di polveri viene sottoposta ad alta pressione e quindi sinterizzata.
Ulteriori miglioramenti
Negli ultimi decenni, la più promettente è la produzione di metalli utilizzando le biotecnologie, principalmente con l'aiuto di batteri. È già diventato possibile estrarre rame, nichel, zinco, oro e uranio dalle materie prime di solfuro. Gli scienziati sperano di collegare i microrganismi a processi come la lisciviazione, l'ossidazione, l'assorbimento e la precipitazione. Inoltre, è estremamente importanteproblema del trattamento delle acque reflue profonde, anche per questo si sta cercando di trovare una soluzione che preveda la partecipazione dei batteri.
Applicazione
Senza metalli e leghe, la vita nella forma in cui è ora nota all'umanità sarebbe impossibile. Grattacieli, aeroplani, utensili, specchi, elettrodomestici, automobili e molto altro esistono solo grazie al lontano passaggio delle persone dalla pietra al rame, al bronzo e al ferro.
A causa della loro eccezionale conduttività elettrica e termica, i metalli sono utilizzati in fili e cavi per un'ampia varietà di scopi. L'oro è usato per creare contatti non ossidanti. A causa della loro forza e durezza, i metalli sono ampiamente utilizzati nelle costruzioni e per un'ampia varietà di strutture. Un altro ambito di applicazione è strumentale. Per la fabbricazione di una lavorazione, ad esempio, vengono spesso utilizzati pezzi taglienti, leghe dure e tipi speciali di acciaio. Infine, i metalli nobili sono molto apprezzati come materiale per la gioielleria. Quindi ci sono un sacco di applicazioni.
Interessante su metalli e leghe
L'uso di questi elementi è così diffuso e ha una storia così lunga che non sorprende che si presentino varie situazioni curiose. Alla fine dovrebbero essere riportati loro e solo un paio di fatti interessanti:
- Prima del suo uso diffuso, l'alluminio era molto apprezzato. Le posate, che Napoleone III usava per ricevere gli ospiti, erano realizzate con questo materiale e ne erano oggettoorgoglio del monarca.
- Il nome platino in spagnolo significa "argento". L'elemento ha ricevuto un nome così poco lusinghiero a causa del punto di fusione relativamente alto e, quindi, dell'impossibilità di usarlo per molto tempo.
- Nella sua forma più pura, l'oro è morbido e si graffia facilmente con un'unghia. Ecco perché è legato con argento o rame per fare gioielli.
- Esistono leghe con una curiosa proprietà di termoelasticità, ovvero l'effetto memoria di forma. Quando deformati e poi riscaldati, tornano al loro stato originale.
