Ei-rautametallit, jalo- ja rautametallityypit ja niiden ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Metallit ovat suuri joukko yksinkertaisia elementtejä, joilla on tyypillisiä ominaisuuksia, kuten korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, positiivinen lämpötilakerroin ja paljon muuta. Luokitellaksesi ja ymmärtääksesi mikä on oikein, sinun on käsiteltävä kaikkia vivahteita. Yritetään sinun kanssasi harkita sellaisia perusmetallityyppejä kuin rautapitoiset, ei-rautametallit, jalometallit ja seokset. Tämä on melko laaja ja monimutkainen aihe, mutta yritämme laittaa kaiken hyllyille.

Mitä kaikkien pitäisi tietää?

Ennen kuin luokittelet metallit ryhmiin, sinun on ymmärrettävä tärkeimmät ominaisuudet. Ensisijaisia ovat sähkön negatiivinen johtavuuskerroin. Tämä viittaa siihen, että kun lämpötila laskee, johtavuus kasvaa ja joistakin johtimista tulee suprajohtimia. Samaan aikaan lämpötilan nousu johtaa osittaiseentai kaistanleveyden täydellinen menetys. Toissijaisia ominaisuuksia ovat metallinen kiilto sekä korkea sulamispiste. Lisäksi jotkut metallit yhdisteiden muodossa toimivat pelkistimenä redox-reaktioissa. Huomioi, että puhtaita metalleja ei käytännössä koskaan löydy luonnosta, joten älä unohda myöskään malmia ja kimpaleita.

Rautametalleista

Tähän ryhmään kuuluu rauta sekä sen seokset (valurauta, ferroseokset). Itse asiassa rautametallit ovat raudan ja hiilen seos, mutta tämän lisäksi on muita kemiallisia alkuaineita, kuten rikki, fosfori, pii jne., jotka ovat useimmiten kuparia, kromia tai nikkeliä. Kaikki rautametallit luokitellaan hiilipitoisuuden mukaan. Joten on olemassa seuraavat seokset:

• Valurauta - hiilen määrä vaihtelee välillä 2-4,3 %, joissakin tapauksissa saavuttaen kriittisen 5 %:n tason. Erilaiset kemialliset alkuaineet vaikuttavat suoraan tuotteen ominaisuuksiin. Joten rikki ja fosfori lisäävät haurautta, kun taas kromi- ja nikkelilisäaineet tekevät valuraudasta lämmönkestävämmän ja korroosionkestävämmän.
• Teräs - hiilipitoisuus jopa 2 %. Se eroaa valuraudasta korkean sitkeyden sekä korkean teknologisen suorituskyvyn (helppo käsitellä).

Valuraudan ja teräksen ominaisuudet yksityiskohtaisesti

Tällä hetkellä olemassauseita valurautatyyppejä, joita käytetään jokapäiväisessä elämässä, samoin kuin teollisuudessa: valimo (harmaa) ja muunnos (valkoinen). Jälkimmäinen eroaa ensimmäisestä tyypistä siinä, että hiili on sitoutuneessa tilassa sementin muodossa, ensimmäisessä tapauksessa - vapaassa tilassa grafiitin muodossa. Tämän materiaalin lujuuden lasku johtuu siitä, että grafiittilevyt rikkovat metallirakenteen ja heikentävät sitä. Siellä on modifioitua harmaata valurautaa. Sen ominaisuudet ovat, että grafiitti on pallomainen, mikä parantaa tuotteen mekaanisia ominaisuuksia.

Ymmärsit varmaan jo, että niistä on tullut monipuolisempia, koska koostumuksessa ei ole niin paljon hiiltä. Näin ollen rakenneteräkset sisältävät 0,02 - 0,85 % hiiltä ja niitä käytetään rakentamiseen. Niiden tärkein etu on hyvä plastisuus. Haurausaste on alhainen. On myös instrumentaalisia, joissa hiilipitoisuus on hieman korkeampi - 0,65 - 1,4%, joten se on vahvempi seos, mutta hauras. Sitä käytetään nimensä mukaisesti aihiona työkalujen luomiseen (koneiden ja kokoonpanojen työosien leikkaus, sahaus). Tässä olemme tarkastelleet rautametallien tyyppejä, joten mennään pidemmälle.

Jalometallit

Tähän ryhmään kuuluvat kemiallisesti vakaat seokset, jotka eivät hapetu vedessä ja ilmassa. On syytä huomata, että tällaisten metallien määrä koko planeetalla on suhteellisen pieni, ja louhinta- ja käsittelyprosessi on erittäin monimutkainen ja aikaa vievä. Jos ihmiskunta tiesi pitkään vain noin 7 ryhmää, nykyään niitä on useita.lisää. Joten, tunnetuimmat jalometallityypit: kulta, hopea, platina, osmium, rodium, palladium, iridium jne. Kaikki ne löytyvät luonnosta. On myös niin sanottuja isotooppeja. Niitä saadaan laboratorioissa monimutkaisilla kemiallisilla reaktioilla. Kallein tällainen metalli on kalifornium-252, jonka arvo on 500 000 dollaria gramm alta. Nykyaikaisissa laboratorioissa saatu osmium-187 on kysytyimpiä.

Hopeasta ja kullasta

Kivikaudelta lähtien ihmiset ovat tunteneet sellaisen metallin kuin kulta. On turvallista sanoa, että tämä on maailman tärkein jalometalli. Luonnossa sitä esiintyy useimmiten hippuina, joissa on pieni määrä epäpuhtauksia, tai seoksessa hopean kanssa. Poikkeuksellisia ominaisuuksia ovat lämmönjohtavuus ja erittäin alhainen vastus. Tietenkään ei voi jättää huomioimatta kullan muokattavuutta, minkä vuoksi se on erittäin suosittu materiaali korujen valmistuksessa. Mielenkiintoinen tosiasia: Australiasta löydettiin suurin kultahippu. Hän painoi noin 90 kiloa.

Jos tarkastelemme jalometallien päätyyppejä, emme voi sanoa hopeasta. Luonnossa tätä materiaalia löytyy alkuperäismuodossa (hopeamalmi). Mutta on syytä huomata, että päätuotanto tapahtuu monimutkaisista malmeista, joissa hopeaa on suhteellisen vähän, mutta tällaisten mineraalien esiintymät ovat yleisempiä. Se on erittäin pehmeä ja sitkeä metalli, jolla on poikkeuksellinen sähkön- ja lämmönjohtavuus.

Rodium ja platina

Rodium on metalli, eiOmien mineraalien omaaminen on siksi yksi kalleimmista. Joudut maksamaan yli 220 dollaria gramm alta. Tällä jalometallilla on hopeanhohtoinen väri sinertävällä sävyllä. Se erottuu kemiallisten ja lämpövaikutusten kestävyydestä, mutta se on herkkä mekaanisille vaurioille herkkyytensä vuoksi. Koska se on melko kallis, sitä käytetään vain silloin, kun analogia on mahdotonta löytää.

Jos tarkastelemme metallien tyyppejä ja tyyppejä, emme voi sanoa platinasta, jonka ruotsalainen kemisti löysi vuonna 1952. Tämä on melko harvinainen materiaali, ja sitä esiintyy luonnossa vain yhdessä muiden metallien kanssa. Kaivosprosessi on erittäin työläs ja vaatii suuria investointeja, mutta se on sen arvoista, koska mikään tähän mennessä tunnettu happo ei vaikuta platinaan. Kuumennettaessa se ei muuta väriään eikä hapetu.

Epärautametallien tyypit

Tämä ryhmä on kysytyin, koska suurin osa materiaaleista on valssatun metallin valmistuksen raaka-aineita. Jos puhumme soveltamisalasta, se on melko laaja, se on: koneenrakennus, metallurgia, radioelektroniikka, korkea teknologia jne. Fysikaalisten ominaisuuksien mukaan on olemassa seuraavanlaisia ei-rautametalleja:

• raskas (lyijy, sinkki, tina, nikkeli jne.);
• kevyt (alumiini, titaani, magnesium jne.).

Tämän luokituksen mukaan on olemassa kevyt- ja raskasmetallien metallurgiaa. Ei ole mikään salaisuus, että tästä ryhmästä voidaan valmistaa mitä tahansa tekniikkaa. Huomaa, että värisisältää kaiken tyyppiset metalliseokset rautaa lukuun ottamatta. Nyt mennään eteenpäin.

Raskasmetallien päätyypit

Tällä hetkellä on olemassa noin 40 määritelmää tämän materiaaliryhmän käsitteelle. Yksi erottuva ominaisuus on vaikuttava atomipaino, yleensä yli 50. Tästä voimme päätellä, että kaikki, mikä tulee vanadiinin jälkeen (tiheydestä riippumatta), tulisi sisällyttää luetteloon. Mutta jos käytetään toista määritelmää, määräävä parametri voi olla tiheys, jonka tulisi olla suurempi kuin raudan (8 g/cm3). Tässä tapauksessa luettelo sisältää: lyijy, elohopea, kupari, mutta tina jää luettelon taakse. Nykyään tämän ryhmän aiheuttama ympäristön saastuminen on erittäin akuutti. Tämä johtuu siitä, että monia metalleja käytetään raskaassa teollisuudessa ja ne päätyvät jätevesien mukana v altamereen. Suurin ongelma on elohopean, lyijyn ja kadmiumin korkea myrkyllisyys. Lisäksi tietyillä raskasmetalleilla on taipumus kerääntyä eläviin organismeihin. Joten vuoden 1977 elohopeamyrkytyksen vuoksi uhreja oli yli 2300.

Elohopea, lyijy ja kadmium

Nämä ovat vaarallisimpia raskaita ei-rautametalleja. Ne ovat tärkeimpiä ympäristön saasteita. Elohopea on erittäin myrkyllinen metalli ihmisille, se pääsee v altamereen ilmakehän ja jäteveden mukana. Kun hiiltä poltetaan voimalaitoksissa, elohopeayhdisteitä vapautuu ilmakehään ja putoaa sitten mereen sateena. Lisäksi niihin kerääntyy monia makean veden ja meren elämäähuomattava määrä elohopeaa kehossa, mikä useammin kuin kerran johti ihmisen myrkytykseen ja jopa kuolemaan.

Kadmium on hajanainen ja melko harvinainen alkuaine, joka pääsee v altamereen metallurgian ja malminkäsittelyteollisuuden jätevesien mukana. On huomattava, että kadmiumia on ihmiskehossa, mutta se on hyvin pientä. Kroonisessa myrkytyksessä luut tuhoutuvat ja anemia alkaa. Mitä tulee lyijyyn, tätä metallia hajautetussa tilassa löytyy melkein kaikki alta. Tällaiset metallit, joista olemme kuvanneet edellä, erittyvät kehosta, mutta melko hitaasti, joten niiden ylimäärä aiheuttaa vakavia terveysongelmia. Mannerpölyn mukana noin 25 000 tonnia lyijyä pääsee mereen sateen mukana.

Huomautus

Kuten näet, metalleja on useita tyyppejä ja ominaisuuksia. Jokin ei ole ollenkaan vaarallista, ja joka päivä pidämme kädessämme hopeista ristiä ja kultasormusta. Radioaktiiviset aineet voivat tappaa ihmisen, joten ympäristönsuojelijat ympäri maailmaa yrittävät osittain ratkaista ongelman vaarallisten metallien vapautumisesta v altamereen ja ilmakehään. Tietenkin tällaisia ongelmia on erittäin vaikea ratkaista, varsinkin kun otetaan huomioon, että useimmat yrittäjät eivät ota yhteyttä ollenkaan. Älä kuitenkaan unohda, että ilman johtimia, jotka myös koostuvat metallista, sähköpiirit ovat mahdottomia, ja ilman rautaa ei ole autoja ja muuta meille tuttua.

Emme ole käsitelleet Mendelejevin jaksollisen järjestelmän niin kutsuttujen radioaktiivisten metallien ryhmää. Tässäsisältää: teknetium, polonium, prometium jne. Päätarkoitus on käyttö ydinreaktoreissa ja aseissa, mikä tekee niistä erittäin vaarallisia.

Johtopäätös

Olet varmasti huomannut, että metalleja on monia erilaisia. Luonnossa useimmat niistä ovat malmien muodossa ja muodostavat erilaisia sulfideja, karbonaatteja ja muita kemiallisia yhdisteitä. Puhtaiden metallien saamiseksi ja niiden jatkokäyttöön käytetään nykyaikaisia teknologisia puhdistus- ja rikastuslinjoja. Varmasti olet kiinnostunut tietämään, että ihmiskeho sisältää myös pienen määrän metalliyhdisteitä - noin 3%. Meillä on siis kalsiumia luissa, rautaa veressä, magnesiumia kertyy jatkuvasti lihaksiin ja maksassa on kuparia.

No, se on periaatteessa kaikki, mitä voidaan sanoa siitä, minkä tyyppisiä metalliseoksia on olemassa. Huolimatta siitä, että tämä on melko monimutkainen aihe, se saattaa kiinnostaa niitä, jotka pitävät metallurgiasta.