Värvilised, vääris- ja mustad metallid ning nende omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Metallid on suur rühm lihtsaid elemente, millel on iseloomulikud omadused, nagu kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, positiivne temperatuuritegur ja palju muud. Et õigesti klassifitseerida ja mõista, mis on mis, peate tegelema kõigi nüanssidega. Proovime koos teiega kaaluda selliseid põhilisi metallitüüpe nagu must, värviline, väärismetallid ja sulamid. See on üsna ulatuslik ja keeruline teema, kuid proovime kõik riiulitele paigutada.

Mida kõik peaksid teadma?

Enne metallide rühmadesse liigitamist on vaja mõista põhiomadusi. Peamised neist hõlmavad elektri negatiivset juhtivustegurit. See viitab sellele, et kui temperatuur langeb, suureneb juhtivus ja mõned juhid muutuvad ülijuhtideks. Samal ajal põhjustab temperatuuri tõus osalistvõi ribalaiuse täielik kaotus. Teisesed omadused hõlmavad metallist läiget ja kõrget sulamistemperatuuri. Lisaks mängivad mõned ühendite kujul metallid redoksreaktsioonides redutseerija rolli. Pange tähele, et puhtaid metalle looduses praktiliselt ei leidu, seega ei tohiks unustada ka maake ja tükikesi.

Mustmetallide kohta

Sellesse rühma kuuluvad raud ja ka selle sulamid (malm, ferrosulamid). Tegelikult on mustmetallid raua ja süsiniku sulam, kuid lisaks sellele on veel keemilisi elemente, nagu väävel, fosfor, räni jne, milleks on enamasti vask, kroom või nikkel. Kõiki mustmetallide tüüpe klassifitseeritakse süsinikusisalduse järgi. Seega on olemas järgmised sulamid:

• Malm – süsiniku hulk jääb vahemikku 2–4,3%, saavutades mõnel juhul kriitilise taseme 5%. Erinevad keemilised elemendid mõjutavad otseselt toote omadusi. Seega suurendab väävel koos fosforiga rabedust, kroomi ja nikli lisandid aga muudavad malmi kuumakindlamaks ja korrosioonikindlamaks.
• Teras – süsinikusisaldus kuni 2%. See erineb malmist suure plastilisuse ja kõrge tehnoloogilise jõudluse poolest (lihtsam töödelda).

Malmi ja terase omadused üksikasjalikult

Praegu olemasmitut tüüpi malmi, mida kasutatakse igapäevaelus, aga ka tööstuses: valukoda (hall) ja muundamine (valge). Viimane erineb esimesest tüübist selle poolest, et süsinik on seotud olekus tsemendi kujul, esimesel juhul - vabas olekus grafiidi kujul. Selle materjali tugevuse vähenemine on tingitud asjaolust, et grafiitplaadid lõhuvad metallkonstruktsiooni, nõrgestades seda. Seal on modifitseeritud hallmalm. Selle eripära on see, et grafiit on sfäärilise kujuga, mis suurendab toote mehaanilisi omadusi.

Tõenäoliselt olete juba aru saanud, et need on muutunud mitmekülgsemaks, kuna koostises pole nii palju süsinikku. Seega sisaldavad konstruktsiooniterased 0,02–0,85% süsinikku ja neid kasutatakse ehituses. Nende peamine eelis on hea plastilisus. Hapruse aste on madal. On ka instrumentaalseid, milles süsinikusisaldus on veidi kõrgem - 0,65–1,4%, seega on see tugevam sulam, kuid rabe. Seda kasutatakse, nagu nimigi ütleb, toorikuna tööriistade loomiseks (masinate ja sõlmede tööosade lõikamine, saagimine). Siin oleme vaadelnud mustmetallide tüüpe, nii et läheme kaugemale.

Väärismetallid

Sellesse rühma kuuluvad keemiliselt stabiilsed sulamid, mis ei oksüdeeru vees ega õhus. Väärib märkimist, et selliste metallide arv kogu planeedil on suhteliselt väike ning kaevandamise ja töötlemise protsess on äärmiselt keeruline ja aeganõudev. Kui pikka aega teadis inimkond ainult umbes 7 rühma, siis tänapäeval on neid mitu.rohkem. Niisiis, kõige kuulsamad väärismetallide liigid: kuld, hõbe, plaatina, osmium, roodium, pallaadium, iriidium jne. Kõiki neid leidub looduses. Samuti on olemas nn isotoobid. Neid saadakse laborites keeruliste keemiliste reaktsioonide teel. Kõige kallim selline metall on kalifornium-252, mille grammi väärtus on 500 000 dollarit. Kaasaegsetes laborites saadav osmium-187 on üks nõutumaid.

Hõbedast ja kullast

Kiviajast peale on inimesed tuttavad sellise metalliga nagu kuld. Etteruttav alt võib öelda, et see on maailma kõige olulisem väärismetall. Looduses leidub seda kõige sagedamini väikese koguse lisanditega tükkidena või hõbedaga sulamis. Erakordseteks omadusteks on soojusjuhtivus ja väga madal takistus. Muidugi ei saa märkimata jätta kulla tempermalmist, mistõttu on see ülipopulaarne materjal ehete valmistamisel. Huvitav fakt: suurim kullatükk leiti Austraaliast. Ta kaalus umbes 90 kilogrammi.

Kui arvestada väärismetallide põhitüüpe, siis hõbeda kohta ei saa öelda. Looduses leidub seda materjali looduslikul kujul (hõbedamaak). Kuid väärib märkimist, et põhitootmine toimub keerukatest maakidest, kus hõbedat on suhteliselt vähe, kuid selliste mineraalide maardlad on tavalisemad. See on väga pehme ja plastiline metall, millel on erakordne elektri- ja soojusjuhtivus.

Roodium ja plaatina

Roodium on metall, mitteoma mineraalid on seetõttu üks kallimaid. Grami eest tuleb maksta üle 220 dollari. Sellel väärismetallil on hõbedane värv sinaka varjundiga. Seda eristab vastupidavus keemilistele ja termilistele mõjudele, kuid see on oma hapruse tõttu äärmiselt haavatav mehaaniliste kahjustuste suhtes. Kuna see on üsna kallis, kasutatakse seda ainult siis, kui analoogi pole võimalik leida.

Kui arvestada metallide tüüpe ja liike, siis ei saa me öelda plaatina kohta, mille avastas 1952. aastal Rootsi keemik. See on üsna haruldane materjal ja seda leidub looduses ainult koos teiste metallidega sulamitega. Kaevandusprotsess on äärmiselt töömahukas ja nõuab suuri investeeringuid, kuid see on seda väärt, sest ükski seni teadaolev hape ei mõjuta plaatinat. Kuumutamisel ei muuda see oma värvi ega oksüdeeru.

Värviliste metallide tüübid

See grupp on kõige nõutum, kuna enamik materjale on v altsmetalli tootmise tooraine. Kui me räägime ulatusest, siis see on üsna ulatuslik, see on: masinaehitus, metallurgia, raadioelektroonika, kõrgtehnoloogia jne. Füüsikaliste omaduste järgi eristatakse järgmist tüüpi värvilisi metalle:

• raske (plii, tsink, tina, nikkel jne);
• kerge (alumiinium, titaan, magneesium jne).

Selle klassifikatsiooni järgi on olemas kerg- ja raskmetallide metallurgia. Pole saladus, et sellest rühmast saab valmistada absoluutselt mis tahes tehnikat. Pange tähele, et värvihõlmab kõiki metallisulameid, välja arvatud raud. Nüüd liigume edasi.

Peamised raskmetallide liigid

Praeguseks on selle materjalirühma mõiste kohta umbes 40 definitsiooni. Eripärade hulgas on muljetavaldav aatommass, tavaliselt üle 50. Sellest võime järeldada, et kõik, mis tuleb pärast vanaadiumi (olenemata tihedusest), tuleks nimekirja lisada. Kui aga kasutada teist määratlust, võib määravaks parameetriks olla tihedus, mis peaks olema suurem kui raua oma (8 g/cm3). Sel juhul on nimekirjas: plii, elavhõbe, vask, kuid tina jääb nimekirja taha. Tänapäeval on selle rühma keskkonnareostuse probleem äärmiselt terav. See on tingitud asjaolust, et palju metalle kasutatakse rasketööstuses ja need satuvad koos kanalisatsiooniga ookeani. Peamine probleem on elavhõbeda, plii, kaadmiumi kõrge mürgisus. Lisaks kipuvad teatud tüüpi raskmetallid akumuleeruma elusorganismides. Seega oli 1977. aasta elavhõbedamürgistuse tõttu rohkem kui 2300 ohvrit.

Elavhõbe, plii ja kaadmium

Need on kõige ohtlikumad rasked värvilised metallid. Need on peamised keskkonnasaasteained. Elavhõbe on inimesele väga mürgine metall, see satub ookeani kaudu atmosfääri ja kanalisatsiooniga. Söe põletamisel elektrijaamades satuvad elavhõbedaühendid atmosfääri ja langevad seejärel sademetena ookeani. Lisaks koguneb nendesse palju magevee- ja mereelustikuidmärkimisväärne kogus elavhõbedat organismis, mis rohkem kui üks kord põhjustas inimese mürgistuse ja isegi surma.

Kaadmium on hajutatud ja üsna haruldane element, mis satub ookeani koos metallurgia- ja maagitööstuse reoveega. Tuleb märkida, et kaadmiumi leidub inimkehas, kuid seda on väga vähe. Kroonilise mürgistuse korral luud hävivad ja algab aneemia. Mis puutub plii, siis seda metalli hajutatud olekus leidub peaaegu kõikjal. Seda tüüpi metallid, mille fotod oleme eespool esitanud, erituvad kehast, kuid üsna aeglaselt, nii et nende liig põhjustab tõsiseid terviseprobleeme. Koos mandri tolmuga satub ookeani koos sademetega ligikaudu 25 000 tonni pliid.

Märkus

Nagu näete, on metallide tüüpe ja omadusi mitmesuguseid. Miski pole üldse ohtlik ja iga päev kanname käes hõberisti ja kuldsõrmust. Radioaktiivsed ained võivad inimese tappa, mistõttu püüavad keskkonnakaitsjad üle maailma osaliselt lahendada ohtlike metallide ookeani ja atmosfääri sattumise probleemi. Muidugi on selliseid probleeme väga raske lahendada, eriti kui arvestada, et enamik ettevõtjaid ei võta üldse kontakti. Sellegipoolest ärge unustage, et ilma juhtmeteta, mis koosnevad samuti metallist, pole elektriahelad võimalikud ning ilma rauata pole autosid ega muid meile tuttavaid asju.

Me ei ole puudutanud Mendelejevi perioodilisuse tabeli nn radioaktiivsete metallide rühma. SiinNende hulka kuuluvad: tehneetsium, poloonium, promeetium jne. Peamine eesmärk on kasutamine tuumareaktorites ja relvades, mis muudab need väga ohtlikuks.

Järeldus

Olete kindlasti märganud, et metalle on palju erinevaid. Looduses esineb enamik neist maakide kujul ja moodustavad erinevaid sulfiide, karbonaate ja muid keemilisi ühendeid. Puhaste metallide saamiseks ja nende edasiseks kasutamiseks kasutatakse kaasaegseid tehnoloogilisi puhastus- ja rikastusliine. Kindlasti pakub teile huvi teada, et inimkeha sisaldab ka vähesel määral metalliühendeid - umbes 3%. Seega on meil k altsium luudes, raud veres, magneesium koguneb pidev alt lihastesse ja maksas on vaske.

Noh, see on põhimõtteliselt kõik, mida saab öelda selle kohta, millist tüüpi metallisulamid on olemas. Hoolimata asjaolust, et see on üsna keeruline teema, võib see huvi pakkuda neile, kellele metallurgia meeldib.