Malgrat que els materials creats artificialment s'utilitzen cada cop més a la indústria i a la vida quotidiana, encara no és possible rebutjar l'ús de metalls. Tenen una combinació única de propietats i els aliatges permeten maximitzar el seu potencial. En quines àrees es produeix la producció i l'ús de metalls?
Característica d'un grup d'elements
Els metalls s'entenen com un conjunt de substàncies químiques inorgàniques amb propietats característiques. Normalment inclouen els següents:
- alta conductivitat tèrmica;
- ductilitat, relativa facilitat de mecanitzat;
- punt de fusió relativament alt;
- bona conductivitat elèctrica;
- lluentor "metàl·lic" característic;
- paper de l'agent reductor en les reaccions;
- alta densitat.
Per descomptat, no tots els elements d'aquest grup tenen totes aquestes propietats, per exemple, el mercuri és líquid a temperatura ambient, el gal·li es fon per la calor de les mans humanes i el bismut difícilment es pot anomenar plàstic. Però, en general, totes aquestes característiques es poden localitzar en la totalitat dels metalls.
Classificació interna
Els metalls es divideixen condicionalment en diverses categories, cadascuna de les quals combina els elements més propers entre si en diversos paràmetres. Es distingeixen els grups següents:
- alcalí - 6;
- alcalinoterrós - 4;
- transicional - 38;
- light - 7;
- semimetalls - 7;
- lantànids - 14+1;
- actínids - 14+1;
Fora dels grups n'hi ha dos més: el beril·li i el magnesi. Així, de moment, de tots els elements descoberts, 94 científics atribueixen als metalls.
A més, val la pena esmentar que hi ha altres classificacions. Segons ells, es consideren per separat els metalls nobles, els metalls del grup del platí, els metalls posteriors a la transició, els refractaris, ferrosos i no fèrrics, etc.. Aquest enfocament només té sentit per a determinats propòsits, per la qual cosa és més convenient utilitzar la classificació generalment acceptada..
Historial de rebuts
La humanitat al llarg del seu desenvolupament s'ha relacionat estretament amb el processament i l'ús de metalls. A més de ser els elements més comuns, només es podien convertir en diversos productes amb l'ajuda d'un processament mecànic. Com que no hi havia habilitats per treballar amb mineral, al principi només es tractava de l'ús de nuggets. Al principi va ser un metall tou, que va donar nom a l'edat del coure, que va substituir la de pedra. Durant aquest període es va desenvolupar el mètode de forja en fred. La fosa s'ha fet possible en algunes civilitzacions. A poc a poc, la gent va dominar el colormetalls com l'or, la plata, l'estany.
Més tard, l'edat del bronze va substituir l'edat del coure. Va durar uns 20 mil·lennis i es va convertir en un punt d'inflexió per a la humanitat, ja que va ser durant aquest període quan es va poder obtenir aliatges. Hi ha un desenvolupament gradual de la metal·lúrgia, es milloren els mètodes d'obtenció de metalls. Tanmateix, als segles XIII-XII. BC e. es va produir l'anomenat col·lapse del bronze, que va marcar l'inici de l'edat del ferro. Això va ser degut probablement a l'esgotament de les reserves d'estany. I el plom i el mercuri, descoberts en aquella època, no podien convertir-se en un substitut del bronze. Així que la gent va haver de desenvolupar la producció de metalls a partir de minerals.
El període següent no va durar gaire, menys d'un mil·lenni, però va deixar una marca brillant en la història. Tot i que el ferro es coneixia molt abans, gairebé mai es va utilitzar per les seves deficiències en comparació amb el bronze. A més, aquest últim era molt més fàcil d'aconseguir, mentre que la fosa del mineral requeria més mà d'obra. El fet és que el ferro autòcton és força rar, per la qual cosa no és estrany que l'abandó del bronze hagi estat tan lent.
Significat de les habilitats d'extracció de metalls
Semblant a com l'avantpassat humà va fer per primera vegada una eina lligant una pedra esmolada a un pal, la transició a un nou material va resultar ser igual de grandiosa. Els principals avantatges dels productes metàl·lics eren que eren més fàcils de fabricar i reparables. La pedra no té plasticitat i mal·leabilitat, de manera quequalsevol arma només es podia fer de nou, no es podien reparar.
Així, va ser la transició a l'ús dels metalls el que va comportar la millora de les eines, l'aparició de nous articles per a la llar, decoracions, que abans eren impossibles de fer. Tot plegat va impulsar el progrés tecnològic i va posar les bases per al desenvolupament de la metal·lúrgia.
Mètodes moderns
Si en l'antiguitat la gent només estava familiaritzada amb l'obtenció de metalls a partir de minerals, o es podien conformar amb pepitas, actualment hi ha altres maneres. Van ser possibles gràcies al desenvolupament de la química. Així, van aparèixer dues direccions principals:
- Pirometal·lúrgia. Va començar el seu desenvolupament abans i està associat a les altes temperatures necessàries per processar el material. La tecnologia moderna en aquesta àrea també permet l'ús de plasma.
- Hidrometal·lúrgia. Aquesta direcció es dedica a l'extracció d'elements de minerals, residus, concentrats, etc. mitjançant aigua i reactius químics. Per exemple, un mètode que implica la producció de metalls per electròlisi és molt comú, i el mètode de cementació també és força popular.
Hi ha una altra tecnologia interessant. Gràcies a això va ser possible l'obtenció de metalls preciosos d' alta puresa i amb pèrdues mínimes. Es tracta de refinament. Aquest procés és un dels tipus de refinament, és a dir, la separació gradual d'impureses. Per exemple, en el cas de l'or, s'utilitza la saturació de la fosa amb clor i el platí es dissol enàcids minerals seguits d'aïllament amb reactius.
Per cert, l'obtenció de metalls per electròlisi s'utilitza més sovint si la fosa o la recuperació no és viable econòmicament. Això és exactament el que passa amb l'alumini i el sodi. També hi ha tecnologies més innovadores que permeten obtenir metalls no fèrrics fins i tot a partir de minerals bastant pobres sense costos importants, però d'això en parlarem una mica més endavant.
Sobre els aliatges
La majoria dels metalls coneguts a l'antiguitat no sempre van cobrir algunes necessitats. Corrosió, duresa insuficient, fragilitat, fragilitat, fragilitat: cada element en la seva forma pura té els seus inconvenients. Per això, es va fer necessari trobar nous materials que combinessin els avantatges dels coneguts, és a dir, trobar maneres d'obtenir aliatges metàl·lics. Avui hi ha dos mètodes principals:
- Càsting. La massa fosa dels components barrejats es refreda i es cristal·litza. Va ser aquest mètode el que va permetre obtenir les primeres mostres d'aliatges: bronze i llautó.
- Premsament. La barreja de pols se sotmet a alta pressió i després es sinteritza.
Millora addicional
En les últimes dècades, el més prometedor és la producció de metalls mitjançant biotecnologia, principalment amb l'ajuda de bacteris. Ja s'ha fet possible extreure coure, níquel, zinc, or i urani de les matèries primeres de sulfur. Els científics esperen connectar els microorganismes amb processos com la lixiviació, l'oxidació, l'absorció i la precipitació. A més, és molt importantproblema del tractament profund d'aigües residuals, també per a això s'intenta trobar una solució que impliqui la participació de bacteris.
Aplicació
Sense metalls i aliatges, la vida en la forma en què ara la coneix la humanitat seria impossible. Els edificis de gran alçada, els avions, els estris, els miralls, els electrodomèstics, els cotxes i molt més existeixen només gràcies a la llunyania transició de les persones de la pedra al coure, al bronze i al ferro.
A causa de la seva excepcional conductivitat elèctrica i tèrmica, els metalls s'utilitzen en filferros i cables per a una gran varietat de propòsits. L'or s'utilitza per fer contactes no oxidants. A causa de la seva resistència i duresa, els metalls s'utilitzen àmpliament en la construcció i per a una gran varietat d'estructures. Un altre àmbit d'aplicació és instrumental. Per a la fabricació d'un treball, per exemple, s'utilitzen sovint peces de tall, aliatges durs i tipus especials d'acer. Finalment, els metalls nobles són molt apreciats com a material per a la joieria. Així que hi ha moltes aplicacions.
Interessant sobre metalls i aliatges
L'ús d'aquests elements està tan estès i té una trajectòria tan llarga que no és estrany que es presentin diverses situacions curioses. Ells i només un parell de fets interessants s'han d'aportar al final:
- Abans del seu ús generalitzat, l'alumini era molt valorat. Els coberts, que Napoleó III feia servir a l'hora de rebre els convidats, estaven fets d'aquest material i en eren objecteorgull del monarca.
- El nom platí en castellà significa "plata". L'element va rebre un nom tan poc afavoridor a causa del punt de fusió relativament alt i, per tant, de la impossibilitat d'utilitzar-lo durant molt de temps.
- En la seva forma més pura, l'or és suau i es rasca fàcilment amb una ungla. Per això s'alia amb plata o coure per fer joies.
- Hi ha aliatges amb una curiosa propietat de termoelasticitat, és a dir, l'efecte memòria de forma. Quan es deformen i després s'escalfen, tornen al seu estat original.
