Spalvotų, tauriųjų ir juodųjų metalų rūšys ir jų charakteristikos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Metalai – tai didelė grupė paprastų elementų, pasižyminčių būdingomis savybėmis, tokiomis kaip didelis šilumos ir elektros laidumas, teigiamas temperatūros koeficientas ir kt. Norėdami tinkamai klasifikuoti ir suprasti, kas yra kas, turite susidoroti su visais niuansais. Pabandykime su jumis apsvarstyti tokias pagrindines metalų rūšis kaip juodieji, spalvotieji, brangieji, taip pat lydiniai. Tai gana plati ir sudėtinga tema, bet mes stengsimės viską sudėti į lentynas.

Ką kiekvienas turėtų žinoti?

Prieš skirstant metalus į grupes, būtina suprasti pagrindines savybes. Pirminiai yra neigiamas elektros laidumo koeficientas. Tai rodo, kad mažėjant temperatūrai laidumas didėja, o kai kurie laidininkai tampa superlaidininkais. Tuo pačiu metu temperatūros padidėjimas sukelia dalinįarba visiškas pralaidumo praradimas. Antrinės savybės yra metalo blizgesys, taip pat aukšta lydymosi temperatūra. Be to, kai kurie metalai junginių pavidalu atlieka reduktorius redokso reakcijose. Atkreipkite dėmesį, kad grynų metalų gamtoje praktiškai nėra, todėl neturėtumėte pamiršti ir rūdos bei grynuolių.

Apie juoduosius metalus

Šiai grupei priklauso geležis, taip pat jos lydiniai (ketaus, ferolydiniai). Tiesą sakant, juodieji metalai yra geležies ir anglies lydinys, tačiau be to, yra ir kitų cheminių elementų, tokių kaip siera, fosforas, silicis ir kt., kurie dažniausiai yra varis, chromas arba nikelis. Visų tipų juodieji metalai klasifikuojami pagal anglies kiekį. Taigi, yra šie lydiniai:

• Ketus – anglies kiekis svyruoja nuo 2 iki 4,3 %, kai kuriais atvejais pasiekia kritinį 5 % lygį. Įvairūs cheminiai elementai tiesiogiai veikia produkto savybes. Taigi siera su fosforu padidina trapumą, o chromo ir nikelio priedai daro ketaus atsparumą karščiui ir korozijai.
• Plienas – anglies kiekis iki 2%. Nuo ketaus jis skiriasi dideliu lankstumu, taip pat aukštomis technologinėmis savybėmis (lengviau apdirbamas).

Išsami ketaus ir plieno savybės

Šiuo metu egzistuojakelių rūšių ketaus, kurie naudojami kasdieniame gyvenime, taip pat pramonėje: liejykla (pilka) ir konversija (b alta). Pastarasis nuo pirmojo tipo skiriasi tuo, kad anglis yra surištoje būsenoje cemento pavidalu, pirmuoju atveju – laisvos būsenos grafito pavidalu. Šios medžiagos stiprumas sumažėja dėl to, kad grafito plokštės sulaužo metalinę konstrukciją ir taip ją susilpnina. Yra modifikuotas pilkasis ketus. Jo ypatybės yra tai, kad grafitas yra sferinės formos, todėl padidėja gaminio mechaninės savybės.

Turbūt jau supratote, kad jie tapo universalesni, nes sudėtyje nėra tiek daug anglies. Taigi konstrukciniai plienai turi nuo 0,02 iki 0,85% anglies ir yra naudojami statyboms. Pagrindinis jų privalumas – geras plastiškumas. Trapumo laipsnis mažas. Yra ir instrumentinių, kuriuose anglies kiekis kiek didesnis – nuo 0,65 iki 1,4%, todėl tai stipresnis lydinys, bet trapus. Jis, kaip rodo pavadinimas, naudojamas kaip ruošinys įrankiams kurti (mašinų ir mazgų darbinėms dalims pjauti, pjauti). Čia apžvelgėme juodųjų metalų rūšis, todėl eikime toliau.

Taurieji metalai

Šiai grupei priklauso chemiškai stabilūs lydiniai, kurie nesioksiduoja vandenyje ir ore. Verta pažymėti, kad tokių metalų skaičius visoje planetoje yra palyginti mažas, o gavybos ir apdorojimo procesas yra labai sudėtingas ir reikalaujantis daug laiko. Jei ilgą laiką žmonija žinojo tik apie 7 grupes, tai šiandien jų yra kelios.daugiau. Taigi, žinomiausios tauriųjų metalų rūšys: auksas, sidabras, platina, osmis, rodis, paladis, iridis ir kt. Visi jie randami gamtoje. Taip pat yra vadinamųjų izotopų. Jie gaunami laboratorijose sudėtingų cheminių reakcijų metu. Brangiausias toks metalas yra kalifornis-252, kurio gramas kainuoja 500 000 USD. Osmium-187, gaunamas šiuolaikinėse laboratorijose, yra vienas paklausiausių.

Apie sidabrą ir auksą

Nuo akmens amžiaus žmonės buvo susipažinę su tokiu metalu kaip auksas. Galima drąsiai teigti, kad tai yra svarbiausias taurusis metalas pasaulyje. Gamtoje dažniausiai randama grynuolių su nedideliu kiekiu priemaišų arba lydinyje su sidabru. Išskirtinės savybės apima šilumos laidumą ir labai mažą varžą. Žinoma, negalima nepastebėti aukso kaliumo, todėl tai itin populiari medžiaga papuošalams gaminti. Įdomus faktas: didžiausias aukso grynuolis buvo rastas Australijoje. Jis svėrė apie 90 kilogramų.

Jei atsižvelgsime į pagrindines tauriųjų metalų rūšis, tai negalime pasakyti apie sidabrą. Gamtoje ši medžiaga randama natūralia forma (sidabro rūda). Tačiau verta paminėti, kad pagrindinė gamyba vykdoma iš sudėtingų rūdų, kur sidabro yra palyginti nedaug, tačiau tokių mineralų telkiniai yra labiau paplitę. Tai labai minkštas ir lankstus metalas, pasižymintis išskirtiniu elektros ir šilumos laidumu.

Rodis ir platina

Rodis yra metalas, o neturintis savų mineralų, todėl yra vienas brangiausių. Už gramą teks mokėti daugiau nei 220 dolerių. Šis taurusis metalas yra sidabrinės spalvos su melsvu atspalviu. Jis išsiskiria atsparumu cheminiams ir šiluminiams poveikiams, tačiau dėl savo trapumo yra itin pažeidžiamas mechaninių pažeidimų. Kadangi jis yra gana brangus, jis naudojamas tik ten, kur neįmanoma rasti analogo.

Jei atsižvelgsime į metalų rūšis ir tipus, negalime pasakyti apie platiną, kurią 1952 m. atrado švedų chemikas. Tai gana reta medžiaga ir gamtoje randama tik kartu su lydiniais su kitais metalais. Kasybos procesas yra labai sunkus ir reikalauja didelių investicijų, tačiau tai verta, nes jokia iki šiol žinoma rūgštis neturi įtakos platinai. Kaitinamas, jis nepakeičia savo spalvos ir nesioksiduoja.

Spalvotų metalų rūšys

Ši grupė yra paklausiausia, nes dauguma medžiagų yra žaliavos valcuoto metalo gamybai. Jei kalbėsime apie taikymo sritį, tai ji yra gana plati, tai yra: mechaninė inžinerija, metalurgija, radijo elektronika, aukštosios technologijos ir kt. Pagal fizikines savybes išskiriami šie spalvotųjų metalų tipai:

• sunkūs (švinas, cinkas, alavas, nikelis ir kt.);
• lengvas (aliuminis, titanas, magnis ir kt.).

Pagal šią klasifikaciją yra lengvųjų ir sunkiųjų metalų metalurgija. Ne paslaptis, kad iš šios grupės galima pagaminti absoliučiai bet kokią techniką. Atkreipkite dėmesį, kad dėl spalvosapima visų tipų metalų lydinius, išskyrus geležį. Dabar eikime toliau.

Pagrindinės sunkiųjų metalų rūšys

Iki šiol yra apie 40 šios medžiagų grupės sąvokos apibrėžimų. Tarp skiriamųjų bruožų yra įspūdingas atominis svoris, paprastai daugiau nei 50. Iš to galime daryti išvadą, kad viskas, kas ateina po vanadžio (nepriklausomai nuo tankio), turėtų būti įtraukta į sąrašą. Bet jei naudojamas kitas apibrėžimas, lemiamas parametras gali būti tankis, kuris turėtų būti didesnis nei geležies (8 g/cm3). Šiuo atveju sąraše bus: švinas, gyvsidabris, varis, bet alavas bus už sąrašo. Šiandien šios grupės aplinkos taršos problema yra itin opi. Taip yra dėl to, kad daugelis metalų yra naudojami sunkiojoje pramonėje ir kartu su nuotekomis patenka į vandenyną. Pagrindinė problema – didelis gyvsidabrio, švino, kadmio toksiškumas. Be to, kai kurios sunkiųjų metalų rūšys linkusios kauptis gyvuose organizmuose. Taigi dėl apsinuodijimo gyvsidabriu 1977 m. aukų buvo daugiau nei 2300.

Gyvsidabris, švinas ir kadmis

Tai pavojingiausi sunkieji spalvotieji metalai. Jie yra pagrindiniai aplinkos teršalai. Gyvsidabris yra labai toksiškas metalas žmogui, jis patenka į vandenyną per atmosferą ir su nuotekomis. Kai anglys deginamos elektrinėse, gyvsidabrio junginiai patenka į atmosferą, o po to patenka į vandenyną kaip krituliai. Be to, jose susikaupia daug gėlavandenių ir jūrų gyvūnųdidelis gyvsidabrio kiekis organizme, dėl kurio žmogus ne kartą apsinuodijo ir net mirė.

Kadmis yra išsklaidytas ir gana retas elementas, patenkantis į vandenyną kartu su metalurgijos ir rūdos perdirbimo pramonės nuotekomis. Reikėtų pažymėti, kad kadmio yra žmogaus organizme, tačiau jo yra labai mažai. Lėtinio apsinuodijimo metu sunaikinami kaulai, prasideda mažakraujystė. Kalbant apie šviną, šis išsklaidytas metalas randamas beveik visur. Tokio tipo metalai, kurių nuotraukas pateikėme aukščiau, iš organizmo išsiskiria, tačiau gana lėtai, todėl jų perteklius sukelia rimtų sveikatos problemų. Kartu su žemyninėmis dulkėmis į vandenyną kartu su krituliais patenka maždaug 25 000 tonų švino.

Pastaba

Kaip matote, yra įvairių metalų tipų ir savybių. Kažkas visai nepavojinga, o kasdien ant rankos nešiojame sidabrinį kryžių ir auksinį žiedą. Radioaktyviosios medžiagos gali nužudyti žmogų, todėl aplinkosaugininkai visame pasaulyje iš dalies bando išspręsti pavojingų metalų išmetimo į vandenyną ir atmosferą klausimą. Žinoma, tokias problemas išspręsti labai sunku, ypač turint omenyje, kad dauguma verslininkų visiškai neužmezga kontaktų. Nepaisant to, nepamirškite, kad be laidininkų, kurie taip pat susideda iš metalo, elektros grandinės neįmanomos, o be geležies nebus automobilių ir kitų mums pažįstamų dalykų.

Mes nepalietėme Mendelejevo periodinės lentelės vadinamųjų radioaktyviųjų metalų grupės. čiaapima: technecis, polonis, prometis ir kt. Pagrindinis tikslas yra naudoti branduoliniuose reaktoriuose ir ginkluose, todėl jie yra labai pavojingi.

Išvada

Turėjote pastebėti, kad yra daug įvairių metalų rūšių. Gamtoje dauguma jų yra rūdų pavidalu ir sudaro įvairius sulfidus, karbonatus ir kitus cheminius junginius. Gryniesiems metalams gauti ir tolesniam jų panaudojimui naudojamos modernios technologinės valymo ir sodrinimo linijos. Tikrai jums bus įdomu sužinoti, kad žmogaus organizme yra ir nedidelis kiekis metalų junginių – apie 3 proc. Taigi, mes turime kalcio kauluose, geležies kraujyje, magnis nuolat kaupiasi raumenyse, o kepenyse yra vario.

Na, iš esmės tai yra viskas, ką galima pasakyti apie tai, kokie metalų lydinių tipai egzistuoja. Nepaisant to, kad tai gana sudėtinga tema, ji gali būti įdomi tiems, kurie mėgsta metalurgiją.