Metālu sagatavošana un to izmantošana

Neskatoties uz to, ka aizvien vairāk rūpniecībā unmājsaimniecības izmanto mākslīgo materiālu, atteikties izmantošana metālu vēl nav iespējama. Viņiem ir unikāla īpašību kombinācija, un sakausējumi ļauj maksimāli izmantot to potenciālu. Kādās jomās ir metālu ražošana un izmantošana?

Elementu grupas raksturojums

Metālu saprot kā neorganisku ķīmisko vielu kopumu, kam piemīt raksturīgas īpašības. Raksturīgi, ka tie ietver:

augsta siltumvadītspēja;
plastika, relatīvā vieglā apstrāde;
relatīvi augsts kušanas punkts;
laba elektriskā vadītspēja;
raksturīgs "metālisks" spīdums;
reducējošā aģenta loma reakcijās;
augsts blīvums.

Protams, ne visi šīs grupas elementi piedervisas šīs īpašības, piemēram, dzīvsudrabs istabas temperatūrā, šķidrums gallija sakausē ar siltumu cilvēka rokas, un bismuta gandrīz plastiska. Bet kopumā visas šīs īpašības tiek izsekotas metālu kopumā.

Iekšējā klasifikācija

Metāli parasti tiek iedalīti vairākās kategorijās, no kurām katra sastāvā ir elementi, kas ir vistuvāk viens otram ar dažādiem parametriem. Ir šādas grupas:

sārmains - 6;
sārmains zeme - 4;
pārejas laiks - 38;
plaušas - 7;
semimetals - 7;
lantanīdi - 14 + 1;
aktivīni - 14 + 1;

Ārpus grupām ir vēl divas: berilijs un magnijs. Tādējādi šobrīd starp visiem atklātajiem elementiem 94 zinātnieki tiek saukti par metāliem.

Turklāt ir vērts pieminēt, ka ir arī citiklasifikācija. Saskaņā ar tiem, atsevišķi uzskatīta dārgakmeņi, platīna grupas metāli, pēc pārejas, ugunsizturīgu, melno un krāsaino un t. D. Šī pieeja ir jēga tikai noteiktiem mērķiem, tas ir ērtāk izmantot parasto klasifikāciju.

Saņemšanas vēsture

Cilvēks visā tās attīstībābija cieši saistīta ar metālu apstrādi un izmantošanu. Papildus tam, ka tie ir visbiežāk sastopamie elementi, tos var izmantot dažādu produktu ražošanai tikai ar mehāniskās apstrādes palīdzību. Tā kā trūka prasmju strādāt ar rūdām, vispirms tas bija tikai tīrradņu izmantošanas jautājums. Sākumā tas bija mīksts metāls, kas nosaukumu norādīja uz vara vecumu, kas aizstāja akmens. Šajā periodā tika izstrādāta aukstās kalšanas metode. Dažās civilizācijās kļuva iespējama kausēšana. Pakāpeniski cilvēki apgūst krāsaino metālu ražošanu, piemēram, zeltu, sudrabu, alvu.

Vēlāk vara vecums nāca, lai aizstātu bronzas vecumu. Tas ilga apmēram 20 tūkstošus gadu un kļuva par pagrieziena punktu cilvēcei, jo tieši šajā laikā bija iespējams iegūt sakausējumus. Tiek pakāpeniski attīstīta metalurģija, uzlabojas metālu iegūšanas metodes. Tomēr, 13.-12. Gadsimtā, BC. e. bija tā sauktais bronzas sabrukums, kas guva pamatu dzelzs laikmetam. Tas, iespējams, ir saistīts ar alvas krājumu samazināšanos. Un svins un dzīvsudrabs, kas tika atklāti šajā laikā, nevarēja kļūt par bronzas aizstājēju. Tātad cilvēkiem bija jāattīsta metālu ražošana no rūdām.

Nākamais periods ilga salīdzinoši īsā laikā -mazāk nekā tūkstošgadē, bet vēsturē atstāja spilgtu atzīmi. Neskatoties uz to, ka dzelzs bija zināms daudz agrāk, tas gandrīz neizmantoja, jo tā bija neizdevīgākā stāvoklī salīdzinājumā ar bronzu. Turklāt tas bija daudz vieglāk iegūt, bet rūdas kausēšana bija daudz intensīvāka. Lieta ir tāda, ka dabīgais dzelzs ir reta, tāpēc nav pārsteigums, ka bronzas noraidīšana notika tik lēni.

Prasmju nozīme metāla ieguvē

Pēc analoģijas ar cilvēku pirmdzimto pirmo reiziražots rīku, asu akmens saistīta ar nūju, pāreja uz jaunu materiālu, izrādījās tikpat grandiozs. Galvenās priekšrocības metāla izstrādājumu izpaudās ar to, ka tie ir vieglāk izdarīt, un tas bija iespējams labot. Akmens nebija plastiskumu un kaļamība, tāpēc jebkurš ierocis, no tā var izdarīt tikai no nulles, remonts viņiem nestrādāja.

Tādējādi tā ir pāreja uzmetāli veicināja instrumentu turpmāku pilnveidošanu, jaunu ikdienišķu priekšmetu parādīšanos, ornamentiem, kurus iepriekš nebija iespējams ražot. Tas viss stimulēja tehnikas attīstību un nodibināja pamatu metalurģijas attīstībai.

Mūsdienu metodes

Ja senos laikos cilvēki bija pazīstami tikaimetālu iegūšana no rūdām, vai arī tie varētu būt apmierināti ar tīrradņiem, patlaban ir citi veidi. Viņi kļuvuši iespējami ķīmijas attīstības dēļ. Tādējādi bija divi galvenie virzieni:

Pīrometalurģija. Tas agrāk sākās tā attīstībā un ir saistīts ar augstām temperatūrām, kas nepieciešamas materiāla apstrādei. Mūsdienu tehnoloģijas šajā jomā arī ļauj izmantot plazmu.
Hidrometalurģija. Šis virziens attiecas uz elementu ieguvi no rūdām, atkritumiem, koncentrātiem u.tml. Ar ūdens un ķīmisko reaģentu palīdzību. Piemēram, metode, kas saistīta ar metālu ražošanu elektrolīzes ceļā, ir ļoti izplatīta, un arī cementēšanas metode ir diezgan populāra.

Ir vēl viena interesanta tehnoloģija. Pateicoties tam, kļūst iespējama dārgmetālu ražošana ar augstu tīrības pakāpi un ar minimāliem zaudējumiem. Tas ir par rafinēšanu. Šis process ir viens no pārstrādes veidiem, tas ir, pakāpeniska piemaisījumu nošķiršana. Tā, piemēram, attiecībā uz zelta izmanto kausējuma piesātinājuma hlors un platīna, kas izšķīdināta neorganiskajām skābēm, kam seko atdalīšanas reaģenti.

Starp citu, metālu ražošana ar elektrolīzi biežākviss tiek piemērots, ja kausēšana vai atjaunošana ir ekonomiski neizdevīga. Tas attiecas uz alumīniju un nātriju. Ir arī daudz inovatīvas tehnoloģijas ļauj ražot krāsaino metālu pat no diezgan zemas kvalitātes rūdu bez ievērojamām izmaksām, bet mēs iet par to nedaudz vēlāk.

Par sakausējumiem

Lielākā daļa metālu, kas pazīstami senatnē, navvienmēr apmierina dažas vajadzības. Korozija, nepietiekama cietība, nestabilitāte, nestabilitāte, nestabilitāte - katram elementam tīrā formā ir trūkumi. Tāpēc bija nepieciešams atrast jaunus materiālus, kas apvienotu zināmo priekšrocības, tas ir, lai atrastu veidus metālu sakausējumu ražošanai. Līdz šim ir divas galvenās metodes:

Liešana Jaukto komponentu izkausēšana ir atdzesēta un kristalizēta. Šī metode ļāva iegūt pirmos sakausējumu paraugus: bronzas un misiņa.
Nospiežot. Pulveru maisījums iztur augstu spiedienu, pēc tam tiek saķepināts.

Turpmākie uzlabojumi

Pēdējās desmitgadēs ir visdaudzsološākāsšķiet, metālu ražošana, izmantojot biotehnoloģiju, galvenokārt ar baktēriju palīdzību. Jau ir kļuvis iespējams iegūt varu, niķeli, cinku, zeltu un urānu no sulfīda izejvielām. Zinātnieki cer pieslēgt mikroorganismus tādiem procesiem kā noplūde, oksidēšanās, sorbcija un nokrišņi. Turklāt dziļu notekūdeņu attīrīšanas problēma ir ārkārtīgi aktuāla, jo arī tā cenšas atrast risinājumu, kas ietver baktēriju līdzdalību.

Pieteikums

Bez metāliem un sakausējumiem, dzīviveids, kādā tas tagad ir zināms cilvēcei. Augsta pieaugums ēkas, gaisa kuģu, trauki, spoguļi, ierīces, automašīnas un daudzas citas lietas ir tikai pateicoties tālumā cilvēkiem pāreju no akmens uz vara, bronzas un dzelzs.

Sakarā ar tā ārkārtas elektrisko unSiltumvadītspējas metāli tiek izmantoti vados un kabeļos dažādiem mērķiem. Zeltu izmanto, lai izgatavotu neoksidējamus kontaktus. Pateicoties to izturībai un cietībai, metālus plaši izmanto būvniecībā un dažādu dizainu iegūšanai. Vēl viena piemērošanas joma ir instrumentāla. Cietā metāla sakausējumus un īpašus tērauda veidus bieži izmanto, lai izveidotu darba daļu, piemēram, griešanas daļu. Visbeidzot dārgmetāli tiek vērtēti kā rotaslietas materiāls. Tātad ir daudz lietojumprogrammu.

Interesanti par metāliem un sakausējumiem

Šo elementu izmantošana ir tik plaši izplatīta unir tik ilga vēsture, ka tas nav pārsteidzoši, ka rodas dažādas ziņkārīgas situācijas. Viņi un tikai daži interesanti fakti, un tie ir jāpārtrauc:

Pirms tā plašās izmantošanas alumīnijs ir ļoti augststika novērtēts. Galda piederumi, ko Napoleons III izmantoja viesu uzņemšanai, tika izgatavots no šī materiāla un bija lepnums monarhā.
Vārds platīns spāņu valodā nozīmē"sudrabs". Šāds neparastais nosaukums elements tika saņemts sakarā ar relatīvi augstu kušanas temperatūru un līdz ar to nespēju to ilgi lietot.
Tīrā veidā zelts ir mīksts, un to var viegli saskrāpēt ar naglu. Tieši tāpēc rotaslietas ir sapludinātas ar sudrabu vai vara.
Ir sakausējumi ar interesantu termoelastības īpašumu, tas ir, formas "atmiņas" efektu. Ar deformāciju un vēlāku apkuri, tās atgriežas sākotnējā stāvoklī.