Metaler er en gruppe af grundstoffer, der har unikke egenskaber såsom elektrisk ledningsevne, høj varmeoverførsel, positiv modstandskoefficient, karakteristisk glans og relativ duktilitet. Denne type stof er enkel med hensyn til kemiske forbindelser.
Klassificering efter grupper
Metaller er blandt de mest almindelige materialer, som menneskeheden har brugt gennem sin historie. De fleste af dem er placeret i de midterste lag af jordskorpen, men der er også dem, der er skjult dybt i bjergaflejringer.
Metaller optager i øjeblikket det meste af det periodiske system (94 ud af 118 grundstoffer). Af de officielt anerkendte grupper er det værd at bemærke følgende grupper:
1. Alkalisk (lithium, kalium, natrium, francium, cæsium, rubidium). Når de kommer i kontakt med vand, danner de hydroxider.
2. Alkalisk jord (calcium, barium, strontium, radium). Forskel i tæthed og hårdhed.
3. Lys (aluminium, bly, zink, gallium, cadmium, tin, kviksølv). Bruges ofte i legeringer på grund af lav densitet.
4. overgangsbestemt (uran,guld, titanium, kobber, sølv, nikkel, jern, kobolt, platin, palladium osv.). De har en variabel oxidationstilstand.
5. Halvmetaller (germanium, silicium, antimon, bor, polonium osv.). De har et krystallinsk kovalent gitter i deres struktur.
6. Aktinider (americium, thorium, actinium, berkelium, curium, fermium osv.).
7. Lanthanider (gadolinium, samarium, cerium, neodym, lutetium, lanthan, erbium osv.).
Det er værd at bemærke, at der er metaller i jordskorpen og dem, der ikke er defineret i grupper. Disse omfatter magnesium og beryllium.
Native forbindelser
I naturen er der en separat klasse af krystal-kemisk kodificering. Disse elementer omfatter indfødte metaller. Det er mineraler, der ikke er relateret til hinanden. Oftest dannes naturlige metaller i naturen som et resultat af geologiske processer.
45 stoffer er kendt i den krystallinske tilstand i jordskorpen. De fleste af dem er ekstremt sjældne i naturen, derfor deres høje omkostninger. Andelen af sådanne elementer er kun 0,1 %. Det skal bemærkes, at det også er en besværlig og dyr proces at finde disse metaller. Det er baseret på brugen af atomer med stabile skaller og elektroner.
Native metaller kaldes også ædle. De er karakteriseret ved kemisk inerti og stabilitet af forbindelser. Disse omfatter guld, palladium, platin, iridium, sølv, ruthenium osv. Kobber findes oftest i naturen. Jern i sin oprindelige tilstand er hovedsageligt til stede i bjergaflejringer i form af meteoritter. af de flestesjældne grundstoffer i gruppen er bly, krom, zink, indium og cadmium.
Grundlæggende funktioner
Næsten alle metaller under normale forhold er hårde og modstandsdygtige. Undtagelsen er francium og kviksølv, alkalimetaller. Smeltetemperaturen for alle elementer i gruppen er forskellig. Dens rækkevidde spænder fra -39 til +3410 grader Celsius. Wolfram anses for at være den mest modstandsdygtige over for smeltning. Dets forbindelser mister kun deres modstand ved temperaturer over +3400 C. Bly og tin bør skelnes fra let smeltede metaller.
Elementer er også opdelt efter tæthed (lette og tunge) og plasticitet (hårde og bløde). Alle metalforbindelser leder elektricitet meget godt. Denne egenskab skyldes tilstedeværelsen af krystalgitre med aktive elektroner. Kobber, sølv og aluminium har den maksimale ledningsevne, natrium har en lidt lavere ledningsevne. Det er værd at bemærke metallernes høje termiske egenskaber. Sølv betragtes som den bedste varmeleder, kviksølv er den værste.
Metaler i miljøet
Oftest kan disse grundstoffer findes i form af forbindelser og malme. Metaller i naturen danner sulfitter, oxider, carbonater. For at rense forbindelserne er det først nødvendigt at isolere dem fra sammensætningen af malmen. Det næste trin vil være legering og slutbehandling.
I industriel metallurgi skelnes der mellem jernholdige og ikke-jernholdige malme. Førstnævnte er bygget på basis af jernforbindelser, sidstnævnte på andre metaller. Platin, guld og sølv betragtes som ædle metaller. De fleste af dem er i jordskorpen. Imidlertidi mindre grad udgør havvand også en lille andel.
Der er ædle elementer selv i levende organismer. En person indeholder omkring 3% af metalforbindelser. For det meste indeholder kroppen natrium og calcium, som fungerer som en intercellulær elektrolyt. Magnesium er nødvendigt for den normale funktion af centralnervesystemet og muskelmasse, jern er godt for blodet, kobber er godt for leveren.
Find metalforbindelser
De fleste af elementerne er placeret under det øverste jordlag over alt. Det mest almindelige metal i jordskorpen er aluminium. Dens procentdel varierer inden for 8,2%. At finde det mest almindelige metal i jordskorpen er ikke svært, da det forekommer i form af malme.
Jern og calcium er lidt mindre almindelige i naturen. Deres procentdel er 4,1%. Dernæst kommer magnesium og natrium - 2,3% hver, kalium - 2,1%. De resterende metaller i naturen fylder ikke mere end 0,6%. Det er bemærkelsesværdigt, at magnesium og natrium ligeligt kan udvindes både i jorden og i havvand.
Metalelementer i naturen findes i form af malme eller i en naturlig tilstand, såsom kobber eller guld. Der er stoffer, der skal udvindes fra oxider og sulfider, for eksempel hæmatit, kaolin, magnetit, galena osv.
Metalproduktion
Proceduren for at udvinde grundstoffer handler om at udvinde mineraler. At finde metaller i naturen i form af malme er den enkleste og mest almindelige proces i den almindelige industri. Til søgningkrystallinske aflejringer bruges særligt geologisk udstyr til at analysere sammensætningen af stoffer i et bestemt stykke jord. Mere sjældent er tilstedeværelsen af metaller i naturen reduceret til en banal åben grube underjordisk metode.
Efter minedrift begynder berigelsesstadiet, når malmkoncentrat adskilles fra det oprindelige mineral. Befugtning, elektrisk strøm, kemiske reaktioner, varmebehandling bruges til at skelne mellem elementer. Oftest sker frigivelsen af metalmalm som følge af smeltning, det vil sige opvarmning med genvinding.
Aluminiumsudvinding
Non-jernholdig metallurgi er involveret i denne proces. Med hensyn til forbrug og produktion er det førende blandt andre grene af tung industri. Det mest almindelige metal i jordskorpen er meget efterspurgt i den moderne verden. Med hensyn til produktion er aluminium kun næst efter stål.
Mest af alt bruges dette element i luftfarts-, bil- og elindustrien. Det er bemærkelsesværdigt, at det mest almindelige metal i jordskorpen også kan opnås med "kunstige" midler. Til en sådan kemisk reaktion kræves bauxitter. De danner aluminiumoxid. Ved at kombinere dette stof med kulelektroder og fluors alt under påvirkning af en elektrisk strøm kan du få den reneste aluminiummalm.
Kina er det førende land blandt producenterne af denne komponent. Der smeltes der op til 18,5 millioner tons metal årligt. Den russisk-schweiziske forening UC RUSAL er førende inden for en lignende aluminiumsminevurdering.
Brug af metaller
Alle elementer i gruppen er holdbare, uigennemtrængelige og relativt modstandsdygtige over for temperatur. Derfor er metaller så almindelige i hverdagen. I dag bruges de til at lave elektriske ledninger, modstande, apparater og husholdningsartikler.
Metaller er ideelle konstruktions- og værktøjsmaterialer. I byggeriet anvendes rene og kombinerede legeringer. Inden for teknik og luftfart er de vigtigste forbindelser stål og hårdere bindinger.
