Металдар – электрөткізгіштік, жоғары жылу өткізгіштік, оң қарсылық коэффициенті, өзіне тән жылтырлық және салыстырмалы икемділік сияқты ерекше қасиеттері бар элементтер тобы. Бұл зат түрі химиялық қосылыстар тұрғысынан қарапайым.
Топтар бойынша жіктеу
Металдар адамзат өз тарихында ең көп қолданатын материалдардың бірі болып табылады. Олардың көпшілігі жер қыртысының ортаңғы қабаттарында орналасқан, бірақ тау шөгінділерінің тереңдігінде жасырылғандары да бар.
Қазіргі уақытта металдар периодтық жүйенің көп бөлігін алып жатыр (118 элементтің 94-і). Ресми түрде танылған топтардың ішінде келесі топтарды атап өткен жөн:
1. Сілтілік (литий, калий, натрий, франций, цезий, рубидий). Сумен жанасқанда олар гидроксидтер түзеді.
2. Сілтілік жер (кальций, барий, стронций, радий). Тығыздығы мен қаттылығы бойынша ерекшеленеді.
3. Жеңіл (алюминий, қорғасын, мырыш, галлий, кадмий, қалайы, сынап). Төмен тығыздыққа байланысты қорытпаларда жиі қолданылады.
4. өтпелі (уран,алтын, титан, мыс, күміс, никель, темір, кобальт, платина, палладий және т.б.). Олардың айнымалы тотығу дәрежесі бар.
5. Жартылай металдар (германий, кремний, сурьма, бор, полоний және т.б.). Олардың құрылымында кристалдық ковалентті тор бар.
6. Актинидтер (америций, торий, актиний, беркелий, курий, фермий және т.б.).
7. Лантанидтер (гадолиний, самарий, церий, неодим, лютеций, лантан, эрбий, т.б.).
Айта кететін жайт, жер қыртысында металдар және топтастырылмаған металдар бар. Оларға магний мен бериллий кіреді.
Туған қосылыстар
Табиғатта кристалдық-химиялық кодификацияның жеке класы бар. Бұл элементтерге табиғи металдар жатады. Бұл бір-бірімен байланысы жоқ минералдар. Көбінесе табиғи металдар геологиялық процестер нәтижесінде түзіледі.
45 заттар жер қыртысындағы кристалдық күйінде белгілі. Олардың көпшілігі табиғатта өте сирек кездеседі, сондықтан олардың құны жоғары. Мұндай элементтердің үлесі тек 0,1% құрайды. Айта кету керек, бұл металдарды табу да көп еңбекті және қымбат процесс. Ол тұрақты қабықшалары мен электрондары бар атомдарды пайдалануға негізделген.
Туған металдарды асыл деп те атайды. Олар химиялық инерциямен және қосылыстардың тұрақтылығымен сипатталады. Оларға алтын, палладий, платина, иридий, күміс, рутений, т.б. жатады. Мыс табиғатта жиі кездеседі. Туған жердегі темір негізінен тау шөгінділерінде метеорит түрінде болады. ең көптоптың сирек элементтері қорғасын, хром, мырыш, индий және кадмий.
Негізгі мүмкіндіктер
Қалыпты жағдайда металдардың барлығы дерлік қатты және төзімді. Ерекшелік - франций мен сынап, сілтілі металдар. Топтың барлық элементтері үшін балқу температурасы әртүрлі. Оның диапазоны -39-дан +3410 градус Цельсийге дейін. Вольфрам балқытуға ең төзімді болып саналады. Оның қосылыстары +3400 С жоғары температурада ғана төзімділігін жоғалтады. Қорғасын мен қалайы оңай балқытылатын металдардан ерекшеленуі керек.
Сонымен қатар элементтер тығыздығы (жеңіл және ауыр) және пластикалық (қатты және жұмсақ) бойынша бөлінеді. Барлық металл қосылыстары электр тогын өте жақсы өткізеді. Бұл қасиет белсенді электрондары бар кристалдық торлардың болуына байланысты. Мыс, күміс және алюминий максималды өткізгіштікке ие, натрий сәл төмен өткізгіштікке ие. Металдардың жоғары термиялық қасиеттерін атап өткен жөн. Күміс ең жақсы жылу өткізгіш болып саналады, сынап ең нашар.
Қоршаған ортадағы металдар
Көбінесе бұл элементтер қосылыстар мен рудалар түрінде кездеседі. Металдар табиғатта сульфиттер, оксидтер, карбонаттар түзеді. Қосылыстарды тазарту үшін алдымен оларды кеннің құрамынан бөліп алу керек. Келесі қадам легирлеу және соңғы өңдеу болады.
Өнеркәсіптік металлургияда қара және түсті рудалар бөлінеді. Біріншілері темір қосылыстары негізінде, екіншісі басқа металдар негізінде салынған. Платина, алтын және күміс бағалы металдар болып саналады. Олардың көпшілігі жер қыртысында. Дегенменаз дәрежеде теңіз суы да аз үлесті құрайды.
Тіпті тірі организмдерде де асыл элементтер бар. Адамда металл қосылыстары шамамен 3% құрайды. Дененің көп бөлігінде жасушааралық электролит қызметін атқаратын натрий мен кальций бар. Магний орталық жүйке жүйесі мен бұлшықет массасының қалыпты жұмыс істеуі үшін қажет, темір қанға, мыс бауырға пайдалы.
Металл қосылыстарын табу
Элементтердің көпшілігі барлық жерде топырақтың жоғарғы қабатының астында орналасқан. Жер қыртысында ең көп таралған металл - алюминий. Оның пайызы 8,2% шегінде ауытқиды. Жер қыртысында кең таралған металды табу қиын емес, өйткені ол кен түрінде кездеседі.
Темір мен кальций табиғатта азырақ кездеседі. Олардың үлесі 4,1% құрайды. Одан кейін магний мен натрий - әрқайсысы 2,3%, калий - 2,1%. Табиғатта қалған металдар 0,6%-дан аспайды. Магний мен натрийді топырақтан да, теңіз суынан да бірдей өндіруге болатыны назар аударарлық.
Табиғаттағы металл элементтері кен түрінде немесе мыс немесе алтын сияқты табиғи күйінде кездеседі. Оксидтер мен сульфидтерден алуды қажет ететін заттар бар, мысалы, гематит, каолин, магнетит, галена және т.б.
Металл өндірісі
Элементтерді алу процедурасы пайдалы қазбаларды алумен байланысты. Табиғатта металдарды кен түрінде табу жалпы өнеркәсіпте ең қарапайым және кең таралған процесс. Іздеу үшінкристалды шөгінділер, белгілі бір жер учаскесіндегі заттардың құрамын талдау үшін арнайы геологиялық жабдық қолданылады. Сирек жағдайда металдардың табиғатта болуы банальды ашық жерасты әдісіне дейін төмендейді.
Тау-кен жұмыстарынан кейін кен концентраты бастапқы минералдан бөлінген кезде байыту кезеңі басталады. Элементтерді ажырату үшін сулану, электр тогы, химиялық реакциялар, термиялық өңдеу қолданылады. Көбінесе металл кенінің бөлінуі балқу, яғни қалпына келтірумен қыздыру нәтижесінде болады.
Алюминий өндіру
Бұл үрдіспен түсті металлургия айналысады. Тұтыну және өндіру жағынан ауыр өнеркәсіптің басқа салаларының арасында көш бастап тұр. Жер қыртысындағы ең көп таралған металл қазіргі әлемде өте сұранысқа ие. Өндіріс көлемі бойынша алюминий болаттан кейін екінші орында.
Ең бастысы, бұл элемент авиация, автомобиль және электр өнеркәсібінде қолданылады. Бір қызығы, жер қыртысында ең көп таралған металды «жасанды» жолмен де алуға болады. Мұндай химиялық реакция үшін бокситтер қажет. Олар алюминий тотығын түзеді. Бұл затты электр тогының әсерінен көміртегі электродтарымен және фторид тұзымен біріктіру арқылы ең таза алюминий рудасын алуға болады.
Қытай бұл компонентті өндірушілер арасында жетекші ел болып табылады. Онда жылына 18,5 миллион тоннаға дейін металл балқытылады. UC RUSAL ресейлік-швейцариялық қауымдастығы осындай алюминий өндіру рейтингінде көшбасшы болып табылады.
Металдарды пайдалану
Топтың барлық элементтері берік, су өткізбейтін және салыстырмалы түрде температураға төзімді. Сондықтан металдар күнделікті өмірде жиі кездеседі. Бүгінде олар электр сымдарын, резисторларды, аспаптарды және тұрмыстық заттарды жасау үшін қолданылады.
Металдар құрылыс пен құрал ретінде тамаша материал болып табылады. Құрылыста таза және аралас қорытпалар қолданылады. Техника мен авиацияда негізгі қосылыстар болат және қаттырақ байланыстар болып табылады.
