Подготовка на метали и тяхното използване

Въпреки факта, че материалите, създадени от изкуството, се използват все по-често в промишлеността и ежедневието, все още не е възможно да се изостави използването на метали. Те имат уникална комбинация от свойства и сплавите позволяват максимално използване на техния потенциал. В какви области е производството и употребата на метали?

Характеристики на група елементи

Под метал се разбира набор от неорганични химикали, които имат характерни свойства. Обикновено те включват следното:

• висока топлопроводимост;
• пластичност, относителна лекота на обработка;
• сравнително висока точка на топене;
• добра електрическа проводимост;
• характерен "метален" блясък;
• ролята на редуциращия агент в реакциите;
• висока плътност.

Разбира се, не всички елементи от тази група притежават всички тези свойства, например, живакът при стайна температура е течен, галият се топи от топлината на човешките ръце, а бисмутът трудно може да се нарече пластмаса. Но като цяло, всички тези черти са проследени в съвкупността от метали.

Вътрешна класификация

Металите обикновено се разделят на няколко категории, всеки от които съчетава елементите, които са най-близо една до друга в различни параметри. Има следните групи:

• алкален - 6;
• алкална пръст - 4;
• преходен - 38;
• белите дробове - 7;
• полуметали - 7;
• лантаниди - 14 + 1;
• актиниди - 14 + 1;

Извън групите има още две: берилий и магнезий. По този начин, в момента, сред всички открити елементи, 94 учени се наричат ​​метали.

Освен това, трябва да се отбележи, че има и други класификации. Според тях, отделно счита, скъпоценни метали от платиновата група, след прехода, огнеупорни, черни и цветни и т. Г. Този подход има смисъл само за определени цели, е по-удобно да се използва конвенционален класификация.

История на получаването

Човечеството по време на своето развитие е тясно свързано с обработката и използването на метали. Освен че са най-често срещаните елементи, те могат да бъдат използвани за производството на различни продукти само с помощта на механична обработка. Тъй като нямаше никакви умения да се работи с руда, в началото ние говорехме само за използването на късчета. Отначало беше мек метал, който даде името на медната епоха, която замени каменната. През този период е разработен метод за студено коване. В някои цивилизации стана възможно топенето. Постепенно хората усвоиха производството на цветни метали, като злато, сребро, калай.

По-късно медта е заменена бронзова възраст. Тя продължила около 20 хиляди години и се превърнала в повратна точка за човечеството, защото през този период стана възможно да се получат сплави. Постепенно се развива металургията, като се подобрява методи за получаване на метали. Въпреки това, през 13-ти и 12-ти век, Преди новата ера. д. имаше така нареченият бронзов колапс, който бележи началото Желязна епоха. Това вероятно се дължи на изчерпването на запасите от калай. И олово и живак, открити по това време, не могат да станат заместител на бронз. Така че хората трябваше да развиват производството на метали от руди.

Следващият период трае за сравнително кратък период от време - по-малко от хилядолетие, но остави ярък знак в историята. Въпреки факта, че желязото е било известно много по-рано, то почти не се използва поради неблагоприятните му характеристики в сравнение с бронз. В допълнение, последното беше много по-лесно да се получи, докато топенето на руда беше по-трудоемко. Въпросът е, че местното желязо е рядко, така че не е изненадващо, че отхвърлянето на бронз е станало толкова бавно.

Значение на уменията при извличането на метали

По аналогия с начина, по който предшественикът на човека пръв създаде инструмент на труда, обвързвайки остър камък с пръчка, преходът към нов материал беше също толкова грандиозен. Основните предимства на металните продукти са, че те са по-лесни за правене и имаше и възможността за фиксиране. Камъкът няма пластичност и кованост, така че всички инструменти от него да могат да бъдат направени отново, не могат да бъдат поправяни.

По този начин преходът към използването на метали доведе до по-нататъшно усъвършенстване на трудовите инструменти, появата на нови предмети от ежедневието, орнаменти, които преди това не беше възможно да се произвеждат. Всичко това даде тласък на техническия прогрес и положи основите за развитието на металургията.

Съвременни методи

Ако в древни времена хората са били запознати само с получаването на метали от руди или биха могли да бъдат удовлетворени от късчета, тогава има и други начини. Те станаха възможни благодарение на развитието на химията. По този начин имаше две основни направления:

• Pyrometallurgy. Той започна своето развитие по-рано и е свързан с високите температури, необходими за обработката на материала. Съвременните технологии в тази област също позволяват използването на плазма.
• Hydrometallurgy. Тази посока се отнася до извличането на елементи от руди, отпадъци, концентрати и др. С помощта на водни и химически реагенти. Например, методът, включващ производството на метали чрез електролиза, е изключително разпространен, а методът на циментиране също е доста популярен.

Има и друга интересна технология. Производството на благородни метали с висока чистота и с минимални загуби стана възможно благодарение на него. Става дума за рафиниране. Този процес е един от видовете рафиниране, т.е. постепенното разделяне на примесите. Например в случай на злато се използва насищане на стопилката с хлор и платината се разтваря в минерални киселини, последвано от изолиране с реагенти.

Между другото, най-често се използва производството на метали чрез електролиза, ако топенето или оползотворяването е икономически неизгодно. Такъв е случаят с алуминий и натрий. Съществуват и по-иновативни технологии, които правят възможно производството на цветни метали дори от доста бедни руди без значителни разходи, но това ще бъде обсъдено малко по-късно.

За сплави

Повечето от познатите в древността метали не винаги отговарят на определени нужди. Корозия, недостатъчна твърдост, чупливост, чупливост, чупливост - всеки елемент в чиста форма има своите недостатъци. Поради това стана необходимо да се намерят нови материали, комбиниращи предимствата на известните, т.е. да се намерят начини за производство на метални сплави. Към днешна дата има два основни метода:

• Кастинг. Топенето на смесените компоненти се охлажда и кристализира. Това е този метод, който направи възможно да се получат първите проби от сплави: бронз и месинг.
• Натискането. Сместа от прахове е подложена на високо налягане и след това е синтерована.

По-нататъшно подобрение

През последните десетилетия изглежда най-обещаващо е производството на метали чрез биотехнологии, предимно с помощта на бактерии. Вече е възможно да се извличат мед, никел, цинк, злато и уран от сулфидните суровини. Учените се надяват да свържат микроорганизмите с такива процеси като излугване, окисляване, сорбция и утаяване. В допълнение, проблемът с почистването на дълбоки отпадъчни води е изключително актуален, защото и той се опитва да намери решение, което да включва участието на бактерии.

приложение

Без метали и сплави, животът не би бил възможен във формата, в която сега е известна на човечеството. Високомощни къщи, самолети, ястия, огледала, електрически уреди, автомобили и много други неща съществуват само благодарение на далечния преход на хората от камък към мед, бронз и желязо.

Благодарение на изключителните си електрически и метали за топлопроводимост Те се използват в кабели и кабели за различни цели. Златото се използва за направата на неокисляеми контакти. Поради силата и твърдост метали широко използвани в строителството и за получаване на различни дизайни. Друга област на приложение е инструментът. Твърдите метални сплави и специални видове стомани често се използват за производството на работната част, например нарязаната част. И накрая, ценните метали са високо ценени като материал за бижута. Така че има много приложения.

Интересни за металите и сплавите

Използването на тези елементи е толкова широко разпространено и има толкова дълга история, че не е изненадващо, че възникват различни любопитни ситуации. Те и само няколко интересни факта и трябва да бъдат доведени до края:

• Преди широкото му използване алуминият е бил високо ценен. Приготвените от Наполеон III прибори за приготвяне на готварски изделия бяха направени от този материал и бяха гордостта на монарха.
• Името на платина на испански означава "сребро". Такъв елемент на наименованието не е бил получен поради относително високата точка на топене и следователно неспособността му да се прилага дълго време.
• В чиста форма, златото е меко и лесно може да се надраска с нокът. Ето защо, за да направите бижута, тя се слива със сребро или мед.
• Има сплави с любопитни свойства на термоеластичност, т.е. "памет" ефект на формата. При деформация и последващо нагряване те се връщат в първоначалното си състояние.