Nieżelazne, szlachetne i żelazne rodzaje metali i ich właściwości

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Metale to duża grupa prostych elementów o charakterystycznych cechach, takich jak wysoka przewodność cieplna i elektryczna, dodatni współczynnik temperaturowy i inne. Aby właściwie sklasyfikować i zrozumieć, co jest, musisz poradzić sobie ze wszystkimi niuansami. Spróbujmy razem z Wami rozważyć takie podstawowe rodzaje metali jak żelazne, nieżelazne, szlachetne, a także stopy. To dość obszerny i złożony temat, ale postaramy się wszystko odłożyć na półki.

Co każdy powinien wiedzieć?

Przed klasyfikacją metali na grupy konieczne jest zrozumienie głównych cech. Do podstawowych należą ujemny współczynnik przewodności elektrycznej. Sugeruje to, że wraz ze spadkiem temperatury wzrasta przewodność i niektóre przewodniki stają się nadprzewodnikami. Jednocześnie wzrost temperatury prowadzi do częściowegolub całkowita utrata przepustowości. Drugorzędne cechy to metaliczny połysk, a także wysoka temperatura topnienia. Ponadto niektóre metale w postaci związków pełnią rolę czynnika redukującego w reakcjach redoks. Należy pamiętać, że czyste metale praktycznie nigdy nie występują w naturze, więc nie należy zapominać o rudzie i samorodkach.

O metalach żelaznych

Ta grupa obejmuje żelazo, a także jego stopy (żeliwo, żelazostopy). W rzeczywistości metale żelazne są stopami żelaza i węgla, ale oprócz tego występują inne pierwiastki chemiczne, takie jak siarka, fosfor, krzem itp., które najczęściej są miedzią, chromem lub niklem. Wszystkie rodzaje metali żelaznych są klasyfikowane według zawartości węgla. Tak więc istnieją następujące stopy:

• Żeliwo - ilość węgla waha się od 2 do 4,3%, w niektórych przypadkach osiągając poziom krytyczny 5%. Różne pierwiastki chemiczne bezpośrednio wpływają na właściwości produktu. Tak więc siarka z fosforem zwiększa kruchość, a dodatki chromu i niklu sprawiają, że żeliwo jest bardziej żaroodporne i odporne na korozję.
• Stal - zawartość węgla do 2%. Różni się od żeliwa wysoką ciągliwością, a także wysoką wydajnością technologiczną (łatwiejszą w obróbce).

Cechy żeliwa i stali w szczegółach

Obecnie istniejekilka rodzajów żeliwa, które są wykorzystywane w życiu codziennym, a także w przemyśle: odlewniczy (szary) i konwersyjny (biały). Ten ostatni różni się od pierwszego rodzaju tym, że węgiel jest w stanie związanym w postaci cementu, w pierwszym - w stanie swobodnym w postaci grafitu. Spadek wytrzymałości tego materiału wynika z faktu, że płyty grafitowe łamią strukturę metalu, tym samym ją osłabiając. Jest modyfikowane żeliwo szare. Jego cechą jest to, że grafit ma kulisty kształt, co zwiększa właściwości mechaniczne produktu.

Prawdopodobnie już zdałeś sobie sprawę, że stały się one bardziej wszechstronne, ze względu na mniejszą ilość węgla w składzie. Tak więc stale konstrukcyjne zawierają od 0,02 do 0,85% węgla i są wykorzystywane do budowy. Ich główną zaletą jest dobra plastyczność. Stopień kruchości jest niski. Są też instrumentalne, w których zawartość węgla jest nieco wyższa - od 0,65 do 1,4%, a więc jest stopem mocniejszym, ale kruchym. Wykorzystywany jest, jak sama nazwa wskazuje, jako półfabrykat do tworzenia narzędzi (cięcie, piłowanie części roboczych maszyn i zespołów). Tutaj przyjrzeliśmy się rodzajom metali żelaznych, więc przejdźmy dalej.

Metale szlachetne

Ta grupa obejmuje stopy stabilne chemicznie, które nie utleniają się w wodzie i powietrzu. Warto zauważyć, że liczba takich metali na całej planecie jest stosunkowo niewielka, a proces wydobycia i przetwarzania jest niezwykle złożony i czasochłonny. Jeśli ludzkość przez długi czas znała tylko 7 grup, dziś jest ich kilka.jeszcze. A więc najbardziej znane rodzaje metali szlachetnych: złoto, srebro, platyna, osm, rod, pallad, iryd itp. Wszystkie występują w naturze. Istnieją również tak zwane izotopy. Uzyskuje się je w laboratoriach w wyniku złożonych reakcji chemicznych. Najdroższym takim metalem jest kaliforn-252, wart 500 000 dolarów za gram. Osm-187, otrzymywany w nowoczesnych laboratoriach, jest jednym z najbardziej poszukiwanych.

O srebrze i złocie

Od epoki kamienia łupanego ludzie znają taki metal jak złoto. Można śmiało powiedzieć, że jest to najważniejszy metal szlachetny na świecie. W naturze najczęściej występuje w postaci bryłek z niewielką ilością zanieczyszczeń lub w stopie ze srebrem. Wyjątkowe cechy to przewodność cieplna i bardzo niska rezystancja. Oczywiście nie można nie zauważyć plastyczności złota, dlatego jest to niezwykle popularny materiał do wyrobu biżuterii. Ciekawostka: największy samorodek złota znaleziono w Australii. Ważył około 90 kilogramów.

Jeśli weźmiemy pod uwagę główne rodzaje metali szlachetnych, nie możemy powiedzieć o srebrze. W naturze materiał ten występuje w postaci rodzimej (rudy srebra). Warto jednak zauważyć, że główna produkcja prowadzona jest z rud złożonych, w których srebra jest stosunkowo mało, ale złoża takich minerałów są częstsze. Jest to bardzo miękki i ciągliwy metal, który ma wyjątkową przewodność elektryczną i cieplną.

rod i platyna

rod to metal, nieposiadanie własnych minerałów jest zatem jednym z najdroższych. Będziesz musiał zapłacić ponad 220 dolarów za gram. Ten szlachetny metal ma srebrzysty kolor z niebieskawym odcieniem. Wyróżnia się odpornością na wpływy chemiczne i termiczne, ale jest niezwykle podatny na uszkodzenia mechaniczne ze względu na swoją kruchość. Ponieważ jest dość drogi, jest używany tylko tam, gdzie nie można znaleźć analogu.

Jeśli weźmiemy pod uwagę rodzaje i rodzaje metali, to nie możemy powiedzieć o platynie, odkrytej w 1952 roku przez szwedzkiego chemika. Jest to dość rzadki materiał i występuje w naturze tylko w połączeniu ze stopami z innymi metalami. Proces wydobycia jest niezwykle pracochłonny i wymaga dużych inwestycji, ale warto, bo żaden znany do tej pory kwas nie wpływa na platynę. Po podgrzaniu nie zmienia koloru i nie utlenia się.

Rodzaje metali nieżelaznych

Ta grupa jest najbardziej poszukiwana, ponieważ większość materiałów to surowce do produkcji walcowanego metalu. Jeśli mówimy o zakresie, to jest on dość obszerny, to: inżynieria mechaniczna, metalurgia, elektronika radiowa, wysoka technologia itp. Zgodnie z właściwościami fizycznymi istnieją następujące rodzaje metali nieżelaznych:

• ciężkie (ołów, cynk, cyna, nikiel itp.);
• lekkie (aluminium, tytan, magnez itp.).

Według tej klasyfikacji istnieje metalurgia metali lekkich i ciężkich. Nie jest tajemnicą, że z tej grupy można wykonać absolutnie każdą technikę. Należy pamiętać, że dla koloruobejmuje wszystkie rodzaje stopów metali, z wyjątkiem żelaza. Teraz przejdźmy dalej.

Główne rodzaje metali ciężkich

Do tej pory istnieje około 40 definicji pojęcia tej grupy materiałów. Wśród cech wyróżniających jest imponująca masa atomowa, zwykle powyżej 50. Z tego możemy wywnioskować, że wszystko, co występuje po wanadzie (niezależnie od gęstości), powinno znaleźć się na liście. Ale jeśli zastosuje się inną definicję, wówczas parametrem decydującym może być gęstość, która powinna być większa niż gęstość żelaza (8 g/cm3). W tym przypadku na liście znajdą się: ołów, rtęć, miedź, ale cyna będzie za listą. Dziś kwestia zanieczyszczenia środowiska przez tę grupę jest niezwykle dotkliwa. Wynika to z faktu, że wiele metali jest wykorzystywanych w przemyśle ciężkim i trafia do oceanu wraz ze ściekami. Głównym problemem jest wysoka toksyczność rtęci, ołowiu, kadmu. Ponadto niektóre rodzaje metali ciężkich mają tendencję do gromadzenia się w organizmach żywych. Tak więc z powodu zatrucia rtęcią w 1977 r. było ponad 2300 ofiar.

Rtęć, ołów i kadm

Są to najniebezpieczniejsze ciężkie metale nieżelazne. Są to główne zanieczyszczenia środowiska. Rtęć jest metalem wysoce toksycznym dla ludzi, przedostaje się do oceanu przez atmosferę i ścieki. Kiedy węgiel jest spalany w elektrowniach, związki rtęci są uwalniane do atmosfery, a następnie opadają do oceanu w postaci opadów. Ponadto w ich organizmach gromadzi się wiele organizmów słodkowodnych i morskichznaczna ilość rtęci w organizmie, która niejednokrotnie prowadziła do zatrucia, a nawet śmierci.

Kadm to rozproszony i dość rzadki pierwiastek, który dostaje się do oceanu wraz ze ściekami z przemysłu metalurgicznego i przeróbki rudy. Należy zauważyć, że kadm jest obecny w organizmie człowieka, ale jest bardzo mały. W przewlekłym zatruciu kości ulegają zniszczeniu i zaczyna się anemia. Jeśli chodzi o ołów, ten metal w stanie rozproszonym znajduje się prawie wszędzie. Tego typu metale, których zdjęcia podaliśmy powyżej, są wydalane z organizmu, ale raczej powoli, więc ich nadmiar powoduje poważne problemy zdrowotne. Wraz z pyłem kontynentalnym wraz z opadami do oceanu dostaje się około 25 000 ton ołowiu.

Uwaga

Jak widać, istnieje wiele rodzajów i właściwości metali. Coś wcale nie jest niebezpieczne, a na co dzień nosimy na dłoni srebrny krzyż i złoty pierścionek. Substancje radioaktywne mogą zabić człowieka, dlatego ekolodzy na całym świecie próbują częściowo rozwiązać problem uwalniania niebezpiecznych metali do oceanu i atmosfery. Oczywiście bardzo trudno jest rozwiązać takie problemy, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że większość przedsiębiorców w ogóle nie nawiązuje kontaktu. Niemniej jednak nie zapominaj, że bez przewodników, które również składają się z metalu, obwody elektryczne są niemożliwe, a bez żelaza nie będzie samochodów i innych znanych nam rzeczy.

Nie poruszyliśmy grupy tak zwanych radioaktywnych metali z układu okresowego Mendelejewa. Tutajobejmują: technet, polon, promet itp. Głównym celem jest zastosowanie w reaktorach jądrowych i broni, co czyni je bardzo niebezpiecznymi.

Wniosek

Na pewno zauważyłeś, że istnieje wiele różnych rodzajów metali. W naturze większość z nich występuje w postaci rud i tworzy różne siarczki, węglany i inne związki chemiczne. Do uzyskania czystych metali i ich dalszego wykorzystania wykorzystywane są nowoczesne linie technologiczne do czyszczenia i wzbogacania. Z pewnością zainteresuje Cię fakt, że organizm ludzki zawiera również niewielką ilość związków metali - około 3%. Tak więc mamy wapń w kościach, żelazo we krwi, magnez stale gromadzi się w mięśniach, a miedź w wątrobie.

Cóż, to w zasadzie wszystko, co można powiedzieć o istniejących rodzajach stopów metali. Pomimo tego, że jest to dość skomplikowany temat, może zainteresować miłośników metalurgii.