Trotz der Tatsache, dass künstlich hergestellte Materialien zunehmend in Industrie und Alltag verwendet werden, kann man sich der Verwendung von Metallen noch nicht entziehen. Sie haben eine einzigartige Kombination von Eigenschaften und Legierungen ermöglichen es Ihnen, ihr Potenzial zu maximieren. In welchen Bereichen findet die Produktion und Verwendung von Metallen statt?
Charakteristik einer Gruppe von Elementen
Metalle werden als eine Reihe anorganischer Chemikalien mit charakteristischen Eigenschaften verstanden. Sie beinh alten typischerweise Folgendes:
- hohe Wärmeleitfähigkeit;
- Duktilität, relativ einfache Bearbeitung;
- relativ hoher Schmelzpunkt;
- gute elektrische Leitfähigkeit;
- charakteristischer "metallischer" Glanz;
- Rolle des Reduktionsmittels bei Reaktionen;
- hohe Dichte.
Natürlich haben nicht alle Elemente dieser Gruppe all diese Eigenschaften, zum Beispiel ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig, Gallium schmilzt durch die Hitze der menschlichen Hände und Wismut kann kaum als Plastik bezeichnet werden. Aber im Allgemeinen lassen sich all diese Merkmale in der Gesamtheit der Metalle nachweisen.
Interne Klassifizierung
Metalle werden bedingt in mehrere Kategorien eingeteilt, von denen jede Elemente kombiniert, die in verschiedenen Parametern am nächsten beieinander liegen. Folgende Gruppen werden unterschieden:
- alkalisch - 6;
- Erdalkali - 4;
- Übergang - 38;
- leicht - 7;
- Halbmetalle - 7;
- Lanthanide - 14+1;
- Actinide - 14+1;
Außerhalb der Gruppen gibt es zwei weitere: Beryllium und Magnesium. Somit werden derzeit von allen entdeckten Elementen 94 Wissenschaftler Metallen zugeschrieben.
Außerdem ist es erwähnenswert, dass es noch andere Einteilungen gibt. Demnach werden Edelmetalle, Metalle der Platingruppe, Post-Transition-, Refraktär-, Eisen- und Nichteisenmetalle usw. getrennt betrachtet. Dieser Ansatz ist nur für bestimmte Zwecke sinnvoll, daher ist es bequemer, die allgemein akzeptierte Klassifizierung zu verwenden.
Quittungsverlauf
Die Menschheit war während ihrer gesamten Entwicklung eng mit der Verarbeitung und Verwendung von Metallen verbunden. Abgesehen davon, dass sie die häufigsten Elemente sind, konnten sie nur mit Hilfe der mechanischen Bearbeitung zu verschiedenen Produkten verarbeitet werden. Da es keine Kenntnisse im Umgang mit Erz gab, ging es zunächst nur um die Verwendung von Nuggets. Zunächst war es ein weiches Metall, das dem Kupferzeit alter seinen Namen gab, das das steinerne ersetzte. In dieser Zeit wurde das K altschmiedeverfahren entwickelt. Das Schmelzen ist in einigen Zivilisationen möglich geworden. Allmählich beherrschten die Menschen das FärbenMetalle wie Gold, Silber, Zinn.
Später ersetzte die Bronzezeit die Kupferzeit. Es dauerte etwa 20 Jahrtausende und wurde zu einem Wendepunkt für die Menschheit, da es in dieser Zeit möglich wurde, Legierungen zu erh alten. Es gibt eine allmähliche Entwicklung der Metallurgie, Methoden zur Gewinnung von Metallen werden verbessert. Allerdings in den 13-12 Jahrhunderten. BC e. kam es zum sogenannten Bronzeeinsturz, der den Beginn der Eisenzeit markierte. Dies war vermutlich auf die Erschöpfung der Zinnvorräte zurückzuführen. Und Blei und Quecksilber, die damals entdeckt wurden, konnten kein Ersatz für Bronze werden. Also mussten die Menschen die Produktion von Metallen aus Erzen entwickeln.
Die nächste Periode dauerte nicht lange - weniger als ein Jahrtausend, hinterließ aber deutliche Spuren in der Geschichte. Obwohl Eisen viel früher bekannt war, wurde es aufgrund seiner Mängel im Vergleich zu Bronze fast nie verwendet. Außerdem war letzteres viel einfacher zu beschaffen, während das Schmelzen des Erzes arbeitsintensiver war. Tatsache ist, dass einheimisches Eisen ziemlich selten ist, daher ist es nicht verwunderlich, dass die Aufgabe von Bronze so langsam war.
Bedeutung von Fähigkeiten zur Metallgewinnung
Ähnlich wie der menschliche Vorfahr zuerst ein Werkzeug herstellte, indem er einen scharfen Stein an einen Stock knüpfte, erwies sich der Übergang zu einem neuen Material als ebenso grandios. Die Hauptvorteile von Metallprodukten waren, dass sie einfacher herzustellen und zu reparieren waren. Der Stein hat also keine Plastizität und Formbarkeitirgendwelche Waffen daraus konnten nur neu gemacht werden, sie konnten nicht repariert werden.
So war es der Übergang zur Verwendung von Metallen, der zur weiteren Verbesserung von Werkzeugen, zur Entstehung neuer Haush altsgegenstände und Dekorationen führte, die zuvor nicht herzustellen waren. All dies trieb den technologischen Fortschritt voran und legte den Grundstein für die Entwicklung der Metallurgie.
Moderne Methoden
Wenn die Menschen in der Antike nur damit vertraut waren, Metalle aus Erzen zu gewinnen, oder sich mit Nuggets begnügen konnten, dann gibt es heute andere Wege. Möglich wurden sie durch die Entwicklung der Chemie. Somit ergaben sich zwei Hauptrichtungen:
- Pyrometallurgie. Es hat seine Entwicklung früher begonnen und ist mit den hohen Temperaturen verbunden, die für die Verarbeitung des Materials erforderlich sind. Moderne Technik in diesem Bereich erlaubt auch den Einsatz von Plasma.
- Hydrometallurgie. Diese Richtung befasst sich mit der Gewinnung von Elementen aus Erzen, Abfällen, Konzentraten usw. unter Verwendung von Wasser und chemischen Reagenzien. Beispielsweise ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallen durch Elektrolyse sehr verbreitet, und das Aufkohlungsverfahren ist ebenfalls sehr beliebt.
Es gibt noch eine weitere interessante Technologie. Dadurch wurde es möglich, Edelmetalle von hoher Reinheit und mit minimalen Verlusten zu gewinnen. Es geht um Verfeinerung. Dieser Prozess ist eine der Arten der Raffination, dh der allmählichen Abtrennung von Verunreinigungen. Bei Gold beispielsweise wird die Schmelze mit Chlor gesättigt und Platin darin gelöstMineralsäuren, gefolgt von Isolierung mit Reagenzien.
Übrigens wird die Gewinnung von Metallen durch Elektrolyse meistens dann eingesetzt, wenn eine Verhüttung oder Rückgewinnung nicht wirtschaftlich ist. Genau das passiert mit Aluminium und Natrium. Es gibt auch innovativere Technologien, die es ermöglichen, NE-Metalle auch aus ziemlich schlechten Erzen ohne nennenswerte Kosten zu gewinnen, aber darauf kommen wir etwas später zu sprechen.
Über Legierungen
Die meisten der in der Antike bekannten Metalle erfüllten nicht immer bestimmte Anforderungen. Korrosion, unzureichende Härte, Sprödigkeit, Sprödigkeit, Zerbrechlichkeit – jedes Element in seiner reinen Form hat seine Nachteile. Daher wurde es notwendig, neue Materialien zu finden, die die Vorteile der bekannten vereinen, dh Wege zu finden, um Metalllegierungen zu erh alten. Heute gibt es zwei Hauptmethoden:
- Casting. Die Schmelze gemischter Komponenten wird gekühlt und kristallisiert. Diese Methode ermöglichte es, die ersten Legierungsproben zu erh alten: Bronze und Messing.
- Drücken. Das Pulvergemisch wird hohem Druck ausgesetzt und anschließend gesintert.
Weitere Verbesserung
Am vielversprechendsten ist in den letzten Jahrzehnten die biotechnologische Herstellung von Metallen, vor allem mit Hilfe von Bakterien. Es ist bereits möglich geworden, Kupfer, Nickel, Zink, Gold und Uran aus sulfidischen Rohstoffen zu gewinnen. Wissenschaftler hoffen, Mikroorganismen mit Prozessen wie Auswaschung, Oxidation, Sorption und Ausfällung in Verbindung bringen zu können. Außerdem ist es extrem wichtigProblem der Tiefenwasserreinigung, auch hier versucht man eine Lösung unter Beteiligung von Bakterien zu finden.
Bewerbung
Ohne Metalle und Legierungen wäre Leben in der Form, wie es die Menschheit heute kennt, unmöglich. Hochhäuser, Flugzeuge, Gebrauchsgegenstände, Spiegel, Elektrogeräte, Autos und vieles mehr existieren nur dank des weiten Übergangs der Menschen von Stein zu Kupfer, Bronze und Eisen.
Aufgrund ihrer außergewöhnlichen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit werden Metalle in Drähten und Kabeln für eine Vielzahl von Zwecken verwendet. Gold wird verwendet, um nicht oxidierende Kontakte herzustellen. Aufgrund ihrer Festigkeit und Härte werden Metalle im Bauwesen und für eine Vielzahl von Strukturen verwendet. Ein weiteres Einsatzgebiet ist instrumentell. Für die Herstellung eines z. B. Arbeits-Schneidteils werden häufig Hartlegierungen und Sonderstähle verwendet. Schließlich werden Edelmetalle als Material für Schmuck sehr geschätzt. Anwendungen gibt es also genug.
Interessantes über Metalle und Legierungen
Die Verwendung dieser Elemente ist so weit verbreitet und hat eine so lange Geschichte, dass es nicht verwunderlich ist, dass verschiedene merkwürdige Situationen auftreten. Sie und nur ein paar interessante Fakten sollten am Ende gebracht werden:
- Aluminium wurde vor seiner weiten Verbreitung sehr geschätzt. Besteck, mit dem Napoleon III. Gäste empfing, wurde aus diesem Material hergestellt und war Gegenstand vonStolz des Monarchen.
- Der Name Platin bedeutet auf Spanisch "Silber". Das Element erhielt einen so wenig schmeichelhaften Namen aufgrund des relativ hohen Schmelzpunkts und der damit verbundenen Unmöglichkeit, es über einen längeren Zeitraum zu verwenden.
- In seiner reinsten Form ist Gold weich und lässt sich leicht mit dem Fingernagel zerkratzen. Deshalb wird es zur Herstellung von Schmuck mit Silber oder Kupfer legiert.
- Es gibt Legierungen mit einer merkwürdigen Eigenschaft der Thermoelastizität, also dem Formgedächtniseffekt. Wenn sie verformt und dann erhitzt werden, kehren sie in ihren ursprünglichen Zustand zurück.
