Yapay olarak oluşturulmuş malzemelerin endüstride ve günlük yaşamda giderek daha fazla kullanılmasına rağmen metal kullanımını reddetmek henüz mümkün değil. Benzersiz bir özellik kombinasyonuna sahiptirler ve alaşımlar potansiyellerini en üst düzeye çıkarmanıza izin verir. Metallerin üretimi ve kullanımı hangi alanlarda yapılmaktadır?
Bir grup öğenin özelliği
Metaller, karakteristik özelliklere sahip bir dizi inorganik kimyasal olarak anlaşılır. Bunlar genellikle şunları içerir:
- yüksek ısı iletkenliği;
- süneklik, göreceli işleme kolaylığı;
- nispeten yüksek erime noktası;
- iyi elektriksel iletkenlik;
- karakteristik "metalik" parlaklık;
- reaksiyonlarda indirgeyici maddenin rolü;
- yüksek yoğunluk.
Tabii ki, bu grubun tüm elementleri tüm bu özelliklere sahip değildir, örneğin, cıva oda sıcaklığında sıvıdır, galyum insan elinin sıcaklığından erir ve bizmutun plastik olarak adlandırılması pek mümkün değildir. Ama genel olarak tüm bu özellikler metallerin bütününde izlenebilmektedir.
Dahili sınıflandırma
Metaller, koşullu olarak, her biri çeşitli parametrelerde birbirine en yakın öğeleri birleştiren birkaç kategoriye ayrılır. Aşağıdaki gruplar ayırt edilir:
- alkali - 6;
- alkali toprak - 4;
- geçiş - 38;
- ışık - 7;
- yarımetaller - 7;
- lantanitler - 14+1;
- aktinitler - 14+1;
Grupların dışında iki tane daha var: berilyum ve magnezyum. Böylece, şu anda, keşfedilen tüm elementlerden 94 bilim insanı metallere atfediyor.
Ayrıca başka sınıflandırmaların da olduğunu belirtmekte fayda var. Onlara göre asil metaller, platin grubu metaller, geçiş sonrası, refrakter, demir ve demir dışı metaller vb. ayrı ayrı değerlendirilir. Bu yaklaşım sadece belirli amaçlar için anlamlıdır, bu nedenle genel kabul görmüş sınıflandırmayı kullanmak daha uygundur..
Makbuz Geçmişi
İnsanlık gelişimi boyunca metallerin işlenmesi ve kullanımı ile yakından ilişkili olmuştur. En yaygın elementler olmalarına ek olarak, ancak mekanik işleme yardımı ile çeşitli ürünler haline getirilebilirler. Cevherle çalışma becerisi olmadığı için, ilk başta sadece külçe kullanımı ile ilgiliydi. İlk başta, bakır çağına adını veren ve taşın yerini alan yumuşak bir metaldi. Bu dönemde soğuk dövme yöntemi geliştirildi. Eritme bazı uygarlıklarda mümkün olmuştur. Yavaş yavaş, insanlar renklenmede ustalaştı altın, gümüş, kalay gibi metaller.
Daha sonra Tunç Çağı, bakır çağının yerini aldı. Yaklaşık 20 bin yıl sürdü ve bu dönemde alaşım elde etmenin mümkün hale gelmesinden dolayı insanlık için bir dönüm noktası oldu. Kademeli bir metalurji gelişimi var, metal elde etme yöntemleri geliştiriliyor. Ancak, 13-12 yüzyıllarda. M. Ö e. Demir Çağı'nın başlangıcına işaret eden sözde bronz çöküşü meydana geldi. Bu muhtemelen kalay rezervlerinin tükenmesinden kaynaklanıyordu. Ve o sırada keşfedilen kurşun ve cıva, bronzun yerini alamazdı. Bu yüzden insanlar cevherlerden metal üretimini geliştirmek zorunda kaldılar.
Sonraki dönem uzun sürmedi - bir bin yıldan az, ama tarihte parlak bir iz bıraktı. Demir çok daha önceden bilinmesine rağmen bronza göre eksiklikleri nedeniyle neredeyse hiç kullanılmamıştır. Ek olarak, cevheri eritmek daha emek yoğun olurken, ikincisini elde etmek çok daha kolaydı. Gerçek şu ki, doğal demir oldukça nadirdir, bu nedenle bronzun terk edilmesinin bu kadar yavaş olması şaşırtıcı değildir.
Metal çıkarma becerilerinin anlamı
İnsan atasının ilk önce bir çubuğa keskin bir taş bağlayarak bir alet yapmasına benzer şekilde, yeni bir malzemeye geçiş de aynı derecede görkemli oldu. Metal ürünlerin ana avantajları, daha kolay ve tamir edilebilir olmalarıydı. Taşın plastisitesi ve dövülebilirliği yoktur, bu nedenleondan herhangi bir silah sadece yeniden yapılabilirdi, tamir edilemezlerdi.
Böylece, aletlerin daha da gelişmesine, daha önce yapılması imkansız olan yeni ev eşyalarının, süslemelerin ortaya çıkmasına neden olan metal kullanımına geçiş oldu. Bütün bunlar teknolojik ilerlemeye ivme kazandırdı ve metalurjinin gelişiminin temellerini attı.
Modern yöntemler
Eski zamanlarda insanlar sadece cevherlerden metal elde etmeye aşinaysa ya da külçelerle yetinebilseydi, o zaman şu anda başka yollar da var. Kimyanın gelişmesi sayesinde mümkün oldular. Böylece iki ana yön belirdi:
- Pirometalurji. Gelişimine daha erken başlamıştır ve malzemeyi işlemek için gereken yüksek sıcaklıklarla ilişkilidir. Bu alandaki modern teknoloji, plazma kullanımına da izin vermektedir.
- Hidrometalurji. Bu yön, su ve kimyasal reaktifler kullanılarak cevherlerden, atıklardan, konsantrelerden vb. Elementlerin ekstraksiyonu ile ilgilenmektedir. Örneğin, metallerin elektroliz yoluyla üretilmesini içeren bir yöntem son derece yaygındır ve karbonlama yöntemi de oldukça popülerdir.
İlginç bir teknoloji daha var. Bu sayede yüksek saflıkta ve minimum kayıpla değerli metaller elde etmek mümkün oldu. Bu arıtma ile ilgili. Bu işlem, arıtma türlerinden biridir, yani safsızlıkların kademeli olarak ayrılması. Örneğin, altın durumunda, eriyiğin klor ile doygunluğu kullanılır ve platin içinde çözülür.mineral asitler, ardından reaktiflerle izolasyon.
Bu arada, metallerin elektroliz yoluyla elde edilmesi, çoğunlukla ergitme veya geri kazanımın ekonomik olarak uygun olmadığı durumlarda kullanılır. Alüminyum ve sodyumda tam olarak olan budur. Oldukça zayıf cevherlerden bile önemli maliyetler olmadan demir dışı metaller elde etmeyi mümkün kılan daha yenilikçi teknolojiler de var, ancak bundan biraz sonra bahsedeceğiz.
Alaşımlar hakkında
Antik çağda bilinen metallerin çoğu her zaman bazı ihtiyaçları karşılamamıştır. Korozyon, yetersiz sertlik, kırılganlık, kırılganlık, kırılganlık - saf haliyle her elementin dezavantajları vardır. Bu nedenle, bilinenlerin avantajlarını birleştiren yeni malzemeler bulmak, yani metal alaşımları elde etmenin yollarını bulmak gerekli hale geldi. Bugün iki ana yöntem var:
- Döküm. Karışık bileşenlerin eriyiği soğutulur ve kristalleştirilir. İlk alaşım örneklerinin elde edilmesini mümkün kılan bu yöntemdi: bronz ve pirinç.
- Basma. Toz karışımı yüksek basınca tabi tutulur ve ardından sinterlenir.
Daha fazla iyileştirme
Son yıllarda en umut verici olanı, öncelikle bakterilerin yardımıyla biyoteknoloji kullanılarak metallerin üretilmesidir. Sülfürlü hammaddelerden bakır, nikel, çinko, altın ve uranyum çıkarmak zaten mümkün hale geldi. Bilim adamları, mikroorganizmaları liç, oksidasyon, sorpsiyon ve çökeltme gibi süreçlere bağlamayı umuyorlar. Ayrıca son derece önemliderin atıksu arıtma sorununa bunun için de bakterilerin katılımını içeren bir çözüm bulmaya çalışıyorlar.
Uygulama
Metaller ve alaşımlar olmadan, insanlığın şimdi bildiği biçimde yaşam imkansız olurdu. Yüksek binalar, uçaklar, mutfak eşyaları, aynalar, elektrikli ev aletleri, arabalar ve çok daha fazlası, insanların taştan bakıra, bronza ve demire uzaktan geçişi sayesinde var oluyor.
Olağanüstü elektriksel ve termal iletkenlikleri nedeniyle, metaller çok çeşitli amaçlarla tellerde ve kablolarda kullanılır. Altın, oksitleyici olmayan temaslar yapmak için kullanılır. Güçleri ve sertlikleri nedeniyle metaller inşaatta ve çok çeşitli yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer bir uygulama alanı ise enstrümantaldir. Bir iş parçasının üretimi için, örneğin kesme parçası, sert alaşımlar ve özel çelik türleri sıklıkla kullanılır. Son olarak, asil metaller mücevher malzemesi olarak oldukça değerlidir. Yani çok sayıda uygulama var.
Metaller ve alaşımlar hakkında ilginç
Bu unsurların kullanımı o kadar yaygın ve o kadar uzun bir geçmişe sahip ki, çeşitli merak uyandıran durumların ortaya çıkması şaşırtıcı değil. Sonunda onlar ve sadece birkaç ilginç gerçek getirilmeli:
- Yaygın kullanımından önce alüminyum çok değerliydi. Napolyon III'ün misafir kabul ederken kullandığı çatal bıçak takımı bu malzemeden yapılmış vehükümdarın gururu.
- İspanyolca platin adı "gümüş" anlamına gelir. Eleman, nispeten yüksek erime noktası ve dolayısıyla onu uzun süre kullanmanın imkansızlığı nedeniyle böylesine tatsız bir isim aldı.
- En saf haliyle altın yumuşaktır ve tırnağınızla kolayca çizilebilir. Bu yüzden takı yapmak için gümüş veya bakır ile alaşım yapılır.
- Tuhaf bir termoelastisite özelliğine, yani şekil hafıza etkisine sahip alaşımlar vardır. Deforme olduklarında ve daha sonra ısıtıldıklarında orijinal hallerine geri dönerler.
