Metalle sind eine Gruppe von Elementen, die einzigartige Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, hohe Wärmeübertragung, positiver Widerstandskoeffizient, charakteristischer Glanz und relative Duktilität aufweisen. Diese Art von Substanz ist einfach in Bezug auf chemische Verbindungen.
Klassifizierung nach Gruppen
Metalle gehören zu den am häufigsten verwendeten Materialien der Menschheit im Laufe ihrer Geschichte. Die meisten von ihnen befinden sich in den mittleren Schichten der Erdkruste, aber es gibt auch solche, die tief in Bergablagerungen verborgen sind.
Metalle nehmen derzeit den größten Teil des Periodensystems ein (94 von 118 Elementen). Von den offiziell anerkannten Gruppen sind die folgenden Gruppen erwähnenswert:
1. Alkalisch (Lithium, Kalium, Natrium, Francium, Cäsium, Rubidium). Bei Kontakt mit Wasser bilden sie Hydroxide.
2. Erdalkali (Kalzium, Barium, Strontium, Radium). Unterscheiden sich in Dichte und Härte.
3. Licht (Aluminium, Blei, Zink, Gallium, Cadmium, Zinn, Quecksilber). Aufgrund der geringen Dichte häufig in Legierungen verwendet.
4. Übergangs (Uran,Gold, Titan, Kupfer, Silber, Nickel, Eisen, Kob alt, Platin, Palladium usw.). Sie haben eine variable Oxidationsstufe.
5. Halbmetalle (Germanium, Silizium, Antimon, Bor, Polonium usw.). Sie haben ein kristallines kovalentes Gitter in ihrer Struktur.
6. Actinide (Americium, Thorium, Actinium, Berkelium, Curium, Fermium usw.).
7. Lanthanide (Gadolinium, Samarium, Cer, Neodym, Lutetium, Lanthan, Erbium usw.).
Es ist erwähnenswert, dass es Metalle in der Erdkruste gibt und solche, die nicht in Gruppen definiert sind. Dazu gehören Magnesium und Beryllium.
Native Verbindungen
In der Natur gibt es eine eigene Klasse der kristallchemischen Codierung. Zu diesen Elementen gehören native Metalle. Dies sind Mineralien, die nicht miteinander verwandt sind. Meistens entstehen in der Natur vorkommende Metalle durch geologische Prozesse.
45 Substanzen sind im kristallinen Zustand in der Erdkruste bekannt. Die meisten von ihnen sind in der Natur extrem selten, daher ihre hohen Kosten. Der Anteil solcher Elemente beträgt nur 0,1 %. Es sollte beachtet werden, dass das Auffinden dieser Metalle auch ein mühsamer und teurer Prozess ist. Es basiert auf der Verwendung von Atomen mit stabilen Schalen und Elektronen.
Heimische Metalle werden auch als edel bezeichnet. Sie zeichnen sich durch chemische Trägheit und Stabilität von Verbindungen aus. Dazu gehören Gold, Palladium, Platin, Iridium, Silber, Ruthenium usw. Kupfer kommt am häufigsten in der Natur vor. Eisen in seiner ursprünglichen Form kommt hauptsächlich in Bergablagerungen in Form von Meteoriten vor. bei den meistenseltene Elemente der Gruppe sind Blei, Chrom, Zink, Indium und Cadmium.
Grundfunktionen
Fast alle Metalle sind unter normalen Bedingungen hart und widerstandsfähig. Die Ausnahme bilden Francium und Quecksilber, Alkalimetalle. Die Schmelztemperatur für alle Elemente der Gruppe ist unterschiedlich. Sein Bereich reicht von -39 bis +3410 Grad Celsius. Wolfram gilt als das beständigste gegen Schmelzen. Seine Verbindungen verlieren ihre Beständigkeit erst bei Temperaturen über +3400 C. Blei und Zinn sind von leicht schmelzbaren Metallen zu unterscheiden.
Außerdem werden Elemente nach Dichte (leicht und schwer) und Plastizität (hart und weich) eingeteilt. Alle Metallverbindungen leiten den Strom sehr gut. Diese Eigenschaft ist auf das Vorhandensein von Kristallgittern mit aktiven Elektronen zurückzuführen. Kupfer, Silber und Aluminium haben die maximale Leitfähigkeit, Natrium hat eine etwas geringere Leitfähigkeit. Erwähnenswert sind die hohen thermischen Eigenschaften von Metallen. Silber gilt als der beste Wärmeleiter, Quecksilber als der schlechteste.
Metalle in der Umwelt
Am häufigsten kommen diese Elemente in Form von Verbindungen und Erzen vor. Metalle bilden in der Natur Sulfite, Oxide, Carbonate. Um die Verbindungen zu reinigen, müssen sie zunächst aus der Zusammensetzung des Erzes isoliert werden. Der nächste Schritt ist das Legieren und die Endverarbeitung.
In der industriellen Metallurgie wird zwischen Eisen- und Nichteisenerzen unterschieden. Erstere sind auf der Basis von Eisenverbindungen aufgebaut, letztere auf anderen Metallen. Platin, Gold und Silber gelten als Edelmetalle. Die meisten von ihnen befinden sich in der Erdkruste. Jedochin geringerem Maße hat auch Meerwasser einen geringen Anteil.
Sogar in lebenden Organismen gibt es edle Elemente. Ein Mensch enthält etwa 3 % Metallverbindungen. Der Körper enthält zum größten Teil Natrium und Kalzium, die als interzellulärer Elektrolyt wirken. Magnesium ist für die normale Funktion des zentralen Nervensystems und der Muskelmasse notwendig, Eisen ist gut für das Blut, Kupfer ist gut für die Leber.
Metallverbindungen finden
Die meisten Elemente befinden sich überall unter der obersten Erdschicht. Das häufigste Metall in der Erdkruste ist Aluminium. Sein Prozentsatz variiert innerhalb von 8,2%. Das häufigste Metall in der Erdkruste zu finden ist nicht schwierig, da es in Form von Erzen vorkommt.
Eisen und Kalzium kommen in der Natur etwas seltener vor. Ihr Anteil beträgt 4,1 %. Als nächstes kommen Magnesium und Natrium – jeweils 2,3 %, Kalium – 2,1 %. Die restlichen Metalle in der Natur nehmen nicht mehr als 0,6% ein. Bemerkenswert ist, dass Magnesium und Natrium gleichermaßen sowohl im Boden als auch im Meerwasser abgebaut werden können.
Metalle kommen in der Natur in Form von Erzen oder in nativem Zustand vor, wie Kupfer oder Gold. Es gibt Substanzen, die aus Oxiden und Sulfiden gewonnen werden müssen, z. B. Hämatit, Kaolin, Magnetit, Bleiglanz usw.
Metallerzeugung
Das Verfahren zum Extrahieren von Elementen läuft auf das Extrahieren von Mineralien hinaus. Metalle in Form von Erzen in der Natur zu finden, ist der einfachste und gebräuchlichste Prozess in der allgemeinen Industrie. Für die SucheKristalline Ablagerungen werden spezielle geologische Geräte verwendet, um die Zusammensetzung der Substanzen in einem bestimmten Stück Land zu analysieren. Seltener wird das Vorkommen von Metallen in der Natur auf eine banale Tagebau-Untertage-Methode reduziert.
Nach dem Abbau beginnt die Anreicherungsphase, wenn das Erzkonzentrat vom ursprünglichen Mineral getrennt wird. Benetzung, elektrischer Strom, chemische Reaktionen, Wärmebehandlung werden zur Unterscheidung von Elementen verwendet. Meistens erfolgt die Freisetzung von Metallerz durch Schmelzen, dh Erhitzen mit Rückgewinnung.
Aluminiumbergbau
Die Nichteisenmetallurgie ist an diesem Prozess beteiligt. In Bezug auf Verbrauch und Produktion ist es führend unter anderen Zweigen der Schwerindustrie. Das häufigste Metall der Erdkruste ist in der modernen Welt sehr gefragt. In Bezug auf die Produktion ist Aluminium nach Stahl an zweiter Stelle.
Dieses Element wird vor allem in der Luftfahrt-, Automobil- und Elektroindustrie eingesetzt. Bemerkenswert ist, dass das häufigste Metall der Erdkruste auch „künstlich“gewonnen werden kann. Für eine solche chemische Reaktion werden Bauxite benötigt. Sie bilden Tonerde. Durch die Kombination dieser Substanz mit Kohlenstoffelektroden und Fluoridsalz unter Einwirkung von elektrischem Strom können Sie das reinste Aluminiumerz erh alten.
China ist das führende Land unter den Herstellern dieser Komponente. Dort werden jährlich bis zu 18,5 Millionen Tonnen Metall verhüttet. Der russisch-schweizerische Verband UC RUSAL ist führend in einem ähnlichen Aluminiumabbau-Rating.
Verwendung von Metallen
Alle Elemente der Gruppe sind langlebig, undurchlässig und relativ temperaturbeständig. Deshalb sind Metalle im Alltag so alltäglich. Heute werden sie zur Herstellung von elektrischen Drähten, Widerständen, Geräten und Haush altsgegenständen verwendet.
Metalle sind ideale Konstruktions- und Werkzeugmaterialien. Im Bauwesen werden reine und kombinierte Legierungen verwendet. Im Maschinenbau und in der Luftfahrt sind die Hauptverbindungen Stahl und härtere Bindungen.
