Ang modernong tao ay napapaligiran ng iba't ibang metal sa kanyang pang-araw-araw na buhay. Karamihan sa mga gamit na ginagamit namin ay naglalaman ng mga kemikal na ito. Nangyari lahat ito dahil nakahanap ang mga tao ng iba't ibang paraan para makakuha ng mga metal.
Ano ang mga metal
Ang inorganic na chemistry ay tumatalakay sa mga mahahalagang sangkap na ito para sa mga tao. Ang pagkuha ng mga metal ay nagpapahintulot sa isang tao na lumikha ng higit at mas perpektong teknolohiya na nagpapabuti sa ating buhay. Ano sila? Bago isaalang-alang ang mga pangkalahatang pamamaraan para sa pagkuha ng mga metal, kinakailangang maunawaan kung ano ang mga ito. Ang mga metal ay isang pangkat ng mga kemikal na elemento sa anyo ng mga simpleng sangkap na may mga katangiang katangian:
• thermal at electrical conductivity;
• mataas na ductility;
• kumikinang.
Ang isang tao ay madaling makilala ang mga ito mula sa iba pang mga sangkap. Ang isang tampok na katangian ng lahat ng mga metal ay ang pagkakaroon ng isang espesyal na kinang. Nakukuha ito sa pamamagitan ng pagpapakita ng mga sinag ng liwanag ng insidente sa isang ibabaw na hindi nagpapadala sa kanila. Ang shine ay isang karaniwang pag-aari ng lahat ng mga metal, ngunit ito ay pinaka-binibigkas sa pilak.
Naka-onSa ngayon, natuklasan ng mga siyentipiko ang 96 tulad ng mga elemento ng kemikal, bagaman hindi lahat ng mga ito ay kinikilala ng opisyal na agham. Nahahati sila sa mga grupo depende sa kanilang mga katangian ng katangian. Ang mga sumusunod na metal ay nakahiwalay sa ganitong paraan:
• alkalina – 6;
• alkaline earth – 6;
• transitional – 38;
• ilaw – 11;
• semimetal – 7;
• Lanthanides – 14;
• actinides – 14.
Pagkuha ng mga metal
Upang makagawa ng isang haluang metal, kailangan mo munang kumuha ng metal mula sa natural na ore. Ang mga katutubong elemento ay ang mga sangkap na matatagpuan sa kalikasan sa isang malayang estado. Kabilang dito ang platinum, ginto, lata, mercury. Nahihiwalay ang mga ito sa mga impurities sa mekanikal o sa tulong ng mga chemical reagents.
Ang iba pang mga metal ay mina sa pamamagitan ng pagproseso ng kanilang mga compound. Ang mga ito ay matatagpuan sa iba't ibang mga fossil. Ang mga ores ay mga mineral at bato, na kinabibilangan ng mga metal compound sa anyo ng mga oxide, carbonate o sulfide. Para makuha ang mga ito, ginagamit ang pagpoproseso ng kemikal.
Mga paraan para sa pagkuha ng mga metal:
• pagbabawas ng mga oxide na may karbon;
• pagkuha ng lata mula sa lata na bato;
• pagtunaw ng iron ore;
• nagsusunog ng mga sulfur compound sa mga espesyal na furnace.
Upang mapadali ang pagkuha ng mga metal mula sa ore rocks, iba't ibang substance na tinatawag na fluxes ang idinaragdag sa kanila. Tumutulong sila sa pag-alis ng mga hindi gustong dumi tulad ng luad, limestone, buhangin. Bilang resulta ng prosesong ito, ang mga fusible compound ay nakuha,tinatawag na dross.
Sa pagkakaroon ng malaking halaga ng mga impurities, ang ore ay pinayaman bago tunawin ang metal sa pamamagitan ng pag-alis ng malaking bahagi ng mga hindi kinakailangang bahagi. Ang pinakamalawak na ginagamit na paraan para sa paggamot na ito ay flotation, magnetic at gravity.
Alkali metals
Mass production ng alkali metals ay isang mas kumplikadong proseso. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga ito ay matatagpuan sa kalikasan lamang sa anyo ng mga kemikal na compound. Dahil ang mga ito ay nagpapababa ng mga ahente, ang kanilang produksyon ay sinamahan ng mataas na gastos sa enerhiya. Mayroong ilang mga paraan upang mag-extract ng mga alkali metal:
• Maaaring makuha ang Lithium mula sa oxide nito sa isang vacuum o sa pamamagitan ng electrolysis ng pagkatunaw ng chloride nito, na nabuo sa panahon ng pagproseso ng spodumene.
• Ang sodium ay kinukuha sa pamamagitan ng calcining soda na may karbon sa mahigpit na saradong crucibles o sa pamamagitan ng electrolysis ng chloride melt na may pagdaragdag ng calcium. Ang unang paraan ay ang pinaka-nakakaubos ng oras.
• Ang potasa ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolysis ng pagkatunaw ng mga asin nito o sa pamamagitan ng pagdaan ng sodium vapor sa pamamagitan ng chloride nito. Nabubuo din ito sa pamamagitan ng interaksyon ng molten potassium hydroxide at liquid sodium sa temperatura na 440 ° C.
• Ang cesium at rubidium ay mina sa pamamagitan ng pagbabawas ng kanilang mga chlorides na may calcium sa 700–800 °C o zirconium sa 650 °C. Ang pagkuha ng mga alkali na metal sa ganitong paraan ay lubhang masinsinang enerhiya at mahal.
Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga metal at haluang metal
Ang isang pangunahing malinaw na hangganan sa pagitan ng mga metal at ng kanilang mga haluang metal ay halos hindi umiiral, dahil kahit na ang pinakadalisay, pinakasimpleng mga sangkap ay mayroon.ilang halaga ng mga impurities. Kaya ano ang pagkakaiba sa pagitan nila? Halos lahat ng metal na ginagamit sa industriya at sa iba pang sektor ng pambansang ekonomiya ay ginagamit sa anyo ng mga haluang metal na sinadya na nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba pang bahagi sa pangunahing elemento ng kemikal.
Alloys
Ang teknolohiya ay nangangailangan ng iba't ibang metal na materyales. Kasabay nito, ang mga dalisay na elemento ng kemikal ay halos hindi ginagamit, dahil wala silang mga katangian na kinakailangan para sa mga tao. Para sa aming mga pangangailangan, nag-imbento kami ng iba't ibang paraan upang makakuha ng mga haluang metal. Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang macroscopically homogenous na materyal na binubuo ng 2 o higit pang kemikal na elemento. Sa kasong ito, ang mga bahagi ng metal ay nangingibabaw sa haluang metal. Ang sangkap na ito ay may sariling istraktura. Sa mga haluang metal, ang mga sumusunod na bahagi ay nakikilala:
• base na binubuo ng isa o higit pang mga metal;
• maliliit na karagdagan ng modifying at alloying elements;
• hindi naalis na mga dumi (teknolohiya, natural, random).
Ang mga haluang metal ay ang pangunahing materyal sa istruktura. Sa teknolohiya, mayroong higit sa 5000 sa kanila.
Mga uri ng haluang metal
Sa kabila ng iba't ibang mga haluang metal, ang mga nakabatay sa bakal at aluminyo ang pinakamahalaga para sa mga tao. Sila ang pinakakaraniwan sa pang-araw-araw na buhay. Ang mga uri ng mga haluang metal ay magkakaiba. Bukod dito, nahahati sila ayon sa ilang pamantayan. Kaya iba't ibang paraan ng pagmamanupaktura ng mga haluang metal ang ginagamit. Ayon sa pamantayang ito, nahahati sila sa:
• Cast, nanakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng pagkikristal ng mga pinaghalong sangkap.
• Pulbos, na ginawa sa pamamagitan ng pagpindot ng pinaghalong pulbos at pagkatapos ay sintering sa mataas na temperatura. Bukod dito, kadalasan ang mga bahagi ng naturang mga haluang metal ay hindi lamang mga simpleng elemento ng kemikal, kundi pati na rin ang kanilang iba't ibang mga compound, tulad ng titanium o tungsten carbide sa matitigas na haluang metal. Ang kanilang pagdaragdag sa ilang partikular na dami ay nagbabago sa mga katangian ng mga metal na materyales.
Ang mga paraan para sa pagkuha ng mga haluang metal sa anyo ng isang tapos na produkto o blangko ay nahahati sa:
• pandayan (silumin, cast iron);
• gawa (bakal);
• pulbos (titanium, tungsten).
Mga uri ng haluang metal
Ang mga paraan para sa pagkuha ng mga metal ay iba, habang ang mga materyales na ginawa salamat sa mga ito ay may iba't ibang katangian. Sa solidong estado ng pagsasama-sama, ang mga haluang metal ay:
• Homogeneous (uniporme), na binubuo ng mga kristal na may parehong uri. Madalas na tinutukoy ang mga ito bilang single-phase.
• Heterogenous (heterogeneous), tinatawag na multiphase. Kapag nakuha ang mga ito, ang isang solidong solusyon (matrix phase) ay kinuha bilang base ng haluang metal. Ang komposisyon ng mga heterogenous na sangkap ng ganitong uri ay nakasalalay sa komposisyon ng mga elemento ng kemikal nito. Ang mga naturang haluang metal ay maaaring maglaman ng mga sumusunod na bahagi: mga solidong solusyon ng interstitial at substitution, mga kemikal na compound (carbides, intermetallides, nitride), crystallites ng mga simpleng substance.
Alloy properties
Anuman ang mga paraan ng pagkuha ng mga metal at haluang metal ang ginagamit, ang mga katangian ng mga ito ay ganap na tinutukoy ng mala-kristalphase structure at microstructure ng mga materyales na ito. Ang bawat isa sa kanila ay magkakaiba. Ang mga macroscopic na katangian ng mga haluang metal ay nakasalalay sa kanilang microstructure. Sa anumang kaso, naiiba sila sa mga katangian ng kanilang mga yugto, na nakasalalay lamang sa istraktura ng kristal ng materyal. Ang macroscopic homogeneity ng heterogenous (multiphase) alloys ay nakuha bilang resulta ng pare-parehong pamamahagi ng mga phase sa metal matrix.
Ang pinakamahalagang katangian ng mga haluang metal ay ang weldability. Kung hindi, magkapareho sila sa mga metal. Kaya, ang mga haluang metal ay may thermal at electrical conductivity, ductility at reflectivity (luster).
Mga uri ng haluang metal
Ang iba't ibang paraan ng pagkuha ng mga haluang metal ay nagbigay-daan sa tao na makaimbento ng malaking bilang ng mga metal na materyales na may iba't ibang katangian at katangian. Ayon sa kanilang layunin, nahahati sila sa mga sumusunod na grupo:
• Structural (bakal, duralumin, cast iron). Kasama rin sa pangkat na ito ang mga haluang metal na may mga espesyal na katangian. Kaya sila ay nakikilala sa pamamagitan ng intrinsic na kaligtasan o mga katangian ng anti-friction. Kabilang dito ang tanso at tanso.
• Para sa pagbuhos ng mga bearings (babbit).
• Para sa electric heating at mga kagamitan sa pagsukat (nichrome, manganin).
• Para sa paggawa ng mga cutting tool (panalo).
Sa produksyon, gumagamit din ang mga tao ng iba pang uri ng mga metal na materyales, gaya ng fusible, heat-resistant, corrosion-resistant at amorphous alloys. Malawakang ginagamit din ang mga magnet at thermoelectric (telurides at selenides ng bismuth, lead, antimony at iba pa).
Mga haluang metal
Praktikal na lahat ng bakal na natunaw sa Earth ay nakadirekta sa paggawa ng simple at alloyed steels. Ginagamit din ito sa paggawa ng bakal. Ang mga bakal na haluang metal ay nakakuha ng kanilang katanyagan dahil sa katotohanan na mayroon silang mga katangian na kapaki-pakinabang sa mga tao. Nakuha ang mga ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't ibang sangkap sa isang simpleng elemento ng kemikal. Kaya, sa kabila ng katotohanan na ang iba't ibang mga haluang metal ay ginawa batay sa isang sangkap, ang mga bakal at cast iron ay may iba't ibang mga katangian. Bilang resulta, nakakahanap sila ng iba't ibang mga aplikasyon. Karamihan sa mga bakal ay mas matigas kaysa sa cast iron. Nagbibigay-daan sa iyo ang iba't ibang paraan para sa pagkuha ng mga metal na ito na makakuha ng iba't ibang grado (brand) ng mga bakal na haluang ito.
Pagbutihin ang mga katangian ng alloy
Sa pamamagitan ng pagsasanib ng ilang partikular na metal at iba pang kemikal na elemento, maaaring makuha ang mga materyales na may pinahusay na katangian. Halimbawa, ang lakas ng ani ng purong aluminyo ay 35 MPa. Kapag kumukuha ng haluang metal na ito na may tanso (1.6%), zinc (5.6%), magnesium (2.5%), ang figure na ito ay lumampas sa 500 MPa.
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng iba't ibang proporsyon ng iba't ibang kemikal, maaaring makuha ang mga metal na materyales na may pinahusay na magnetic, thermal o electrical properties. Ang pangunahing papel sa prosesong ito ay ginagampanan ng istraktura ng haluang metal, na siyang pamamahagi ng mga kristal nito at ang uri ng mga bono sa pagitan ng mga atomo.
Mga bakal at plantsa
Ang mga haluang ito ay nakukuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng iron at carbon (2%). Sa paggawa ng mga haluang metal na materyales, idinagdag ang mga itonickel, chrome, vanadium. Ang lahat ng ordinaryong bakal ay nahahati sa mga uri:
• mababang carbon (0.25% carbon) na ginagamit para sa iba't ibang istruktura;
• High carbon (higit sa 0.55%) na idinisenyo para sa mga cutting tool.
Iba't ibang grado ng alloy steels ang ginagamit sa mechanical engineering at iba pang produkto.
Ang haluang metal na bakal na may carbon, ang porsyento nito ay 2-4%, ay tinatawag na cast iron. Ang materyal na ito ay naglalaman din ng silikon. Ang iba't ibang mga produkto na may magagandang mekanikal na katangian ay hinagis mula sa cast iron.
Mga non-ferrous na metal
Bukod sa bakal, ginagamit din ang iba pang kemikal na elemento sa paggawa ng iba't ibang metal na materyales. Bilang resulta ng kanilang kumbinasyon, ang mga non-ferrous na haluang metal ay nakuha. Sa buhay ng mga tao, ang mga materyales na nakabatay sa:ang may pinakamalaking pakinabang
• Copper, tinatawag na brass. Naglalaman ang mga ito ng 5-45% zinc. Kung ang nilalaman nito ay 5-20%, kung gayon ang tanso ay tinatawag na pula, at kung 20-36% - dilaw. Mayroong mga haluang metal na tanso na may silikon, lata, beryllium, aluminyo. Ang mga ito ay tinatawag na bronze. Mayroong ilang mga uri ng mga haluang metal na ito.
• Lead, na karaniwang panghinang (tretnik). Sa haluang ito, 2 bahagi ng lata ang nahuhulog sa 1 bahagi ng kemikal na ito. Ginagawa ang mga bearings gamit ang babbitt, na isang haluang metal ng lead, lata, arsenic at antimony.
• Aluminum, titanium, magnesium at beryllium, na mga magaan na non-ferrous alloy na may mataas na lakas at mahusay na mekanikalproperty.
Mga paraan ng pagkuha ng
Mga pangunahing pamamaraan para sa pagkuha ng mga metal at haluang metal:
• Foundry, kung saan ang isang homogenous na pinaghalong iba't ibang molten component ay nagpapatigas. Upang makakuha ng mga haluang metal, ginagamit ang pyrometallurgical at electrometallurgical na paraan ng pagkuha ng mga metal. Sa unang variant, ang thermal energy na nakuha sa proseso ng fuel combustion ay ginagamit upang mapainit ang hilaw na materyal. Ang pyrometallurgical method ay gumagawa ng bakal sa open-hearth furnace at cast iron sa blast furnace. Gamit ang electrometallurgical method, ang mga hilaw na materyales ay pinainit sa induction o electric arc furnaces. Kasabay nito, ang hilaw na materyal ay lumambot nang napakabilis.
• Pulbos, kung saan ginagamit ang mga pulbos ng mga bahagi nito upang gawin ang haluang metal. Dahil sa pagpindot, binibigyan sila ng isang tiyak na hugis, at pagkatapos ay sintered sa mga espesyal na oven.
