Өнеркәсіпте және күнделікті өмірде жасанды түрде жасалған материалдардың көбірек пайдаланылуына қарамастан, металдарды пайдаланудан әлі бас тарту мүмкін емес. Олардың бірегей қасиеттері бар, ал қорытпалар олардың әлеуетін барынша арттыруға мүмкіндік береді. Металдарды өндіру және пайдалану қандай салаларда?
Элементтер тобының сипаттамасы
Металдар өзіне тән қасиеттері бар бейорганикалық химиялық заттардың жиынтығы ретінде түсініледі. Олар әдетте мыналарды қамтиды:
- жоғары жылуөткізгіштік;
- икемділік, өңдеудің салыстырмалы жеңілдігі;
- салыстырмалы түрде жоғары балқу температурасы;
- жақсы электрөткізгіштік;
- сипатты "металл" жылтырлығы;
- реакциялардағы тотықсыздандырғыштың рөлі;
- жоғары тығыздық.
Әрине, бұл топтың барлық элементтерінде бұл қасиеттердің барлығы бірдей бола бермейді, мысалы, сынап бөлме температурасында сұйық, галлий адам қолының қызуынан балқиды, ал висмутты пластик деп атауға болмайды. Бірақ тұтастай алғанда, бұл белгілердің барлығын металдардың жиынтығынан байқауға болады.
Ішкі классификация
Металдар шартты түрде бірнеше санатқа бөлінеді, олардың әрқайсысы әртүрлі параметрлер бойынша бір-біріне ең жақын элементтерді біріктіреді. Келесі топтар ерекшеленеді:
- сілтілі - 6;
- сілтілі жер - 4;
- өтпелі - 38;
- жарық - 7;
- жартылайметалдар - 7;
- лантанидтер - 14+1;
- актинидтер - 14+1;
Топтардың ішінде тағы екеуі бар: бериллий және магний. Осылайша, қазіргі уақытта барлық табылған элементтердің ішінде 94 ғалым металдарға жатқызады.
Сонымен қатар, басқа классификациялар бар екенін айта кеткен жөн. Олардың пікірінше асыл металдар, платина тобындағы металдар, өтпелі, отқа төзімді, қара және түсті металдар және т.б бөлек қарастырылады. Бұл тәсіл тек белгілі бір мақсатта ғана мағыналы, сондықтан жалпы қабылданған классификацияны қолдану ыңғайлырақ..
Түбіртек тарихы
Адамзат өзінің бүкіл даму кезеңінде металдарды өңдеу және пайдаланумен тығыз байланысты болды. Ең көп таралған элементтер болумен қатар, олар механикалық өңдеудің көмегімен ғана әртүрлі бұйымдарды жасауға болатын. Рудамен жұмыс істеу дағдысы болмағандықтан, бастапқыда бұл тек кесектерді пайдалану туралы болды. Алғашында бұл тасты алмастырған мыс дәуіріне өз атын берген жұмсақ металл болды. Осы кезеңде суық соғу әдісі дамыды. Кейбір өркениеттерде балқыту мүмкін болды. Бірте-бірте адамдар бояуды меңгердіалтын, күміс, қалайы сияқты металдар.
Кейінірек мыс дәуірінің орнын қола дәуірі басты. Ол шамамен 20 мыңжылдыққа созылды және адамзат үшін бетбұрыс болды, өйткені дәл осы кезеңде қорытпаларды алу мүмкін болды. Металлургияның бірте-бірте дамуы байқалады, металдарды алу әдістері жетілдірілуде. Алайда 13-12 ғасырларда. BC e. Темір дәуірінің басталуын белгілеген қола күйреуі болды. Бұл қалайы қорының таусылуымен байланысты болса керек. Ал сол кезде ашылған қорғасын мен сынап қоланы алмастыра алмады. Сондықтан адамдарға рудалардан металл өндіруді дамытуға тура келді.
Келесі кезең ұзаққа созылмады – мыңжылдыққа жетпей, тарихта жарқын із қалдырды. Темірдің бұрыннан белгілі болғанына қарамастан, оның қоламен салыстырғандағы кемшіліктеріне байланысты ол ешқашан пайдаланылмаған. Сонымен қатар, соңғысын алу әлдеқайда оңай болды, ал кенді балқыту көп еңбекті қажет етеді. Шын мәнінде, отандық темір өте сирек кездеседі, сондықтан қоладан бас тартудың соншалықты баяу болғаны таңқаларлық емес.
Металл алу дағдыларының мағынасы
Адамның ата-бабасының ең алғаш үшкір тасты таяққа байлау арқылы құрал жасағаны сияқты, жаңа материалға көшу де дәл сондай ұлы болып шықты. Металл бұйымдарының басты артықшылығы олардың оңай жасалуы және жөнделуі болды. Тастың пластикалық және икемділігі жоқ, сондықтанондағы кез келген қаруды тек жаңадан жасауға болады, оларды жөндеуге болмайды.
Осылайша, дәл осы металдарды қолдануға көшу еңбек құралдарының одан әрі жетілдірілуіне, бұрын жасау мүмкін болмаған жаңа тұрмыстық бұйымдардың, әшекейлердің пайда болуына әкелді. Осының барлығы технологиялық прогреске серпін беріп, металлургияның дамуының негізін қалады.
Заманауи әдістер
Егер адамдар ерте заманда тек рудалардан метал алумен ғана таныс болса немесе олар балшықтармен қанағаттанса, қазіргі уақытта басқа жолдар бар. Олар химияның дамуының арқасында мүмкін болды. Осылайша, екі негізгі бағыт пайда болды:
- Пирометаллургия. Ол өзінің дамуын ертерек бастады және материалды өңдеуге қажетті жоғары температурамен байланысты. Бұл саладағы заманауи технология да плазманы пайдалануға мүмкіндік береді.
- Гидрометаллургия. Бұл бағыт су мен химиялық реагенттерді пайдалана отырып, кендерден, қалдықтардан, концентраттардан және т.б элементтерді алумен айналысады. Мысалы, металдарды электролиз арқылы алу әдісі өте кең таралған және карбюризация әдісі де өте танымал.
Тағы бір қызықты технология бар. Оның арқасында жоғары тазалықтағы және ең аз шығынмен бағалы металдарды алу мүмкін болды. Бұл нақтылау туралы. Бұл процесс тазартудың бір түрі, яғни қоспаларды біртіндеп бөлу. Мысалы, алтын жағдайында балқыманы хлормен қанықтыру қолданылады, ал платина ерітіледі.минералды қышқылдар, содан кейін реагенттермен оқшаулау.
Айтпақшы, металдарды электролиз арқылы алу көбінесе балқыту немесе қалпына келтіру экономикалық тұрғыдан тиімсіз болса қолданылады. Бұл алюминий мен натрийде дәл солай болады. Түсті металдарды өте нашар кендерден де айтарлықтай шығынсыз алуға мүмкіндік беретін инновациялық технологиялар да бар, бірақ бұл туралы сәл кейінірек айтатын боламыз.
Қорытпалар туралы
Ежелгі дәуірде белгілі металдардың көпшілігі әрқашан кейбір қажеттіліктерді қанағаттандыра бермейді. Коррозия, жеткіліксіз қаттылық, сынғыштық, сынғыштық, сынғыштық - таза түрінде әрбір элементтің кемшіліктері бар. Сондықтан белгілілердің артықшылықтарын біріктіретін жаңа материалдарды табу, яғни металл қорытпаларын алу жолдарын табу қажет болды. Бүгінгі таңда екі негізгі әдіс бар:
- Трансляция. Аралас компоненттердің балқымасы салқындатылады және кристалданады. Дәл осы әдіс қорытпалардың: қола мен жездің алғашқы үлгілерін алуға мүмкіндік берді.
- Басу. Ұнтақтар қоспасы жоғары қысымға ұшырайды, содан кейін агломерацияланады.
Ары қарай жақсарту
Соңғы онжылдықтарда ең перспективалысы биотехнологияны қолдана отырып, ең алдымен бактериялардың көмегімен металдарды өндіру болып табылады. Қазірдің өзінде сульфидті шикізаттан мыс, никель, мырыш, алтын, уран алу мүмкін болды. Ғалымдар микроағзаларды сілтілеу, тотығу, сорбциялау және тұндыру сияқты процестермен байланыстыруға үміттенеді. Сонымен қатар, бұл өте маңыздыағынды суларды терең тазарту мәселесі, бұл үшін де олар бактериялардың қатысуын қарастыратын шешім табуға тырысуда.
Қолданба
Металдар мен қорытпаларсыз қазір адамзатқа белгілі болған түрдегі тіршілік мүмкін емес еді. Көп қабатты үйлер, ұшақтар, ыдыс-аяқтар, айналар, электр құрылғылары, көліктер және т.б. адамдардың тастан мыс, қола және темірге қашықтан ауысуының арқасында ғана бар.
Айрықша электр және жылу өткізгіштігінің арқасында металдар сымдар мен кабельдерде әртүрлі мақсаттарда қолданылады. Алтын тотықтырмайтын контактілерді жасау үшін қолданылады. Өздерінің беріктігі мен қаттылығына байланысты металдар құрылыста және әртүрлі құрылымдар үшін кеңінен қолданылады. Қолданудың тағы бір саласы аспаптық болып табылады. Жұмыс жасау үшін, мысалы, кескіш бөлік, қатты қорытпалар және болаттың арнайы түрлері жиі қолданылады. Ақырында, асыл металдар зергерлік бұйымдарға арналған материал ретінде жоғары бағаланады. Сондықтан қолданбалар өте көп.
Металдар мен қорытпалар туралы қызықты
Бұл элементтердің қолданылуы соншалықты кең таралған және ұзақ тарихы бар, сондықтан әртүрлі қызықты жағдайлардың туындауы ғажап емес. Соңында олар мен бірнеше қызықты фактілерді келтіру керек:
- Кең тарағанға дейін алюминий жоғары бағаланған. Наполеон III қонақтарды қабылдағанда пайдаланған ас құралдары осы материалдан жасалған және тақырып болған.монархтың мақтанышы.
- Платина атауы испан тілінде «күміс» дегенді білдіреді. Элемент салыстырмалы түрде жоғары балқу температурасына және сондықтан оны ұзақ уақыт бойы пайдалану мүмкін еместігіне байланысты осындай жағымсыз атау алды.
- Таза күйінде алтын жұмсақ және тырнақпен оңай сызылады. Сондықтан зергерлік бұйымдар жасау үшін оны күміспен немесе мыспен қоспалайды.
- Термосерпімділік, яғни пішінді есте сақтау әсері қызық қасиеті бар қорытпалар бар. Деформацияланып, кейін қыздырылғанда, олар бастапқы күйіне оралады.
