Müasir insan gündəlik həyatında müxtəlif metallarla əhatə olunub. İstifadə etdiyimiz əşyaların əksəriyyətində bu kimyəvi maddələr var. Bütün bunlar insanların metal əldə etmək üçün müxtəlif yollar tapması səbəbindən baş verdi.
Metallar nədir
Qeyri-üzvi kimya insanlar üçün bu qiymətli maddələrlə məşğul olur. Metalların əldə edilməsi insana həyatımızı yaxşılaşdıran getdikcə daha mükəmməl texnologiya yaratmağa imkan verir. Onlar nədirlər? Metalların alınmasının ümumi üsullarını nəzərdən keçirməzdən əvvəl onların nə olduğunu başa düşmək lazımdır. Metallar xarakterik xüsusiyyətlərə malik sadə maddələr şəklində kimyəvi elementlər qrupudur:
• istilik və elektrik keçiriciliyi;
• yüksək çeviklik;
• parıltı.
İnsan onları digər maddələrdən asanlıqla ayırd edə bilir. Bütün metalların xarakterik xüsusiyyəti xüsusi bir parıltının olmasıdır. Düşən işıq şüalarını onları ötürməyən bir səthə əks etdirməklə əldə edilir. Parlaqlıq bütün metalların ümumi xüsusiyyətidir, lakin o, ən çox gümüşdə ifadə edilir.
AktivBu günə qədər alimlər 96 belə kimyəvi element aşkar ediblər, baxmayaraq ki, onların hamısı rəsmi elm tərəfindən tanınmayıb. Onlar xarakterik xüsusiyyətlərinə görə qruplara bölünürlər. Aşağıdakı metallar bu şəkildə təcrid olunur:
• qələvi – 6;
• qələvi torpaq – 6;
• keçid – 38;
• işıq – 11;
• yarımmetallar – 7;
• Lantanidlər – 14;
• aktinidlər – 14.
Metalların alınması
Bir ərinti hazırlamaq üçün ilk növbədə təbii filizdən metal əldə etməlisiniz. Doğma elementlər təbiətdə sərbəst vəziyyətdə olan maddələrdir. Bunlara platin, qızıl, qalay, civə daxildir. Onlar mexaniki və ya kimyəvi reagentlərin köməyi ilə çirklərdən ayrılır.
Digər metallar onların birləşmələri emal edilərək çıxarılır. Onlara müxtəlif fosillərdə rast gəlinir. Filizlər oksidlər, karbonatlar və ya sulfidlər şəklində metal birləşmələri ehtiva edən minerallar və süxurlardır. Onları əldə etmək üçün kimyəvi emaldan istifadə olunur.
Metalların alınması üsulları:
• oksidlərin kömürlə azaldılması;
• qalay daşından qalay almaq;
• dəmir filizi əridilməsi;
• kükürd birləşmələrinin xüsusi sobalarda yandırılması.
Filiz süxurlarından metalların çıxarılmasını asanlaşdırmaq üçün onlara flux adlanan müxtəlif maddələr əlavə edilir. Onlar gil, əhəngdaşı, qum kimi arzuolunmaz çirkləri aradan qaldırmağa kömək edir. Bu proses nəticəsində əriyən birləşmələr əldə edilir,çöküntü adlanır.
Əhəmiyyətli miqdarda çirklərin mövcudluğunda, filiz metal əridilməzdən əvvəl lazımsız komponentlərin böyük bir hissəsini çıxararaq zənginləşdirilir. Bu müalicə üçün ən çox istifadə edilən üsullar flotasiya, maqnit və qravitasiyadır.
Qələvi metallar
Qələvi metalların kütləvi istehsalı daha mürəkkəb prosesdir. Bu, onların təbiətdə yalnız kimyəvi birləşmələr şəklində olması ilə əlaqədardır. Azaldıcı maddələr olduğundan onların istehsalı yüksək enerji xərcləri ilə müşayiət olunur. Qələvi metalları çıxarmağın bir neçə yolu var:
• Litium vakuumda onun oksidindən və ya spodumenin emalı zamanı əmələ gələn xlorid əriməsinin elektrolizi yolu ilə əldə edilə bilər.
• Natrium sodanın sıx qapalı tigelərdə kömürlə kalsifikasiyası və ya kalsiumun əlavə edilməsi ilə xlorid əriməsinin elektrolizi yolu ilə çıxarılır. Birinci üsul ən çox vaxt aparandır.
• Kalium onun duzlarının əriməsinin elektrolizi və ya natrium buxarının xloridindən keçməsi yolu ilə əldə edilir. O, həmçinin 440 ° C temperaturda ərimiş kalium hidroksid və maye natriumun qarşılıqlı təsiri nəticəsində əmələ gəlir.
• Sezium və rubidium xloridlərini 700–800 °C-də kalsium və ya 650 °C-də sirkonium ilə az altmaqla hasil edilir. Qələvi metalları bu şəkildə əldə etmək çox enerji tələb edir və bahalıdır.
Metallar və ərintilər arasındakı fərqlər
Metallar və onların ərintiləri arasında prinsipcə aydın sərhəd praktiki olaraq mövcud deyil, çünki hətta ən təmiz, ən sadə maddələr beləmüəyyən miqdarda çirklər. Bəs onların arasında nə fərq var? Sənayedə və xalq təsərrüfatının digər sahələrində istifadə olunan demək olar ki, bütün metallar əsas kimyəvi elementə başqa komponentlər əlavə etməklə məqsədyönlü şəkildə alınan ərintilər şəklində istifadə olunur.
Ərintilər
Texnologiya müxtəlif metal materiallara ehtiyac duyur. Eyni zamanda, təmiz kimyəvi elementlər insanlar üçün lazım olan xüsusiyyətlərə malik olmadığı üçün praktiki olaraq istifadə edilmir. Ehtiyaclarımız üçün ərintilər əldə etməyin müxtəlif yollarını icad etdik. Bu termin 2 və ya daha çox kimyəvi elementdən ibarət makroskopik homojen materiala aiddir. Bu halda, ərintidə metal komponentlər üstünlük təşkil edir. Bu maddənin öz quruluşu var. Ərintilərdə aşağıdakı komponentlər fərqlənir:
• bir və ya bir neçə metaldan ibarət əsas;
• dəyişdirici və ərinti elementlərinin kiçik əlavələri;
• təmizlənməmiş çirklər (texnoloji, təbii, təsadüfi).
Metal ərintiləri əsas struktur materialdır. Texnologiyada onların 5000-dən çoxu var.
Ərintilərin növləri
Bu cür müxtəlif ərintilərə baxmayaraq, dəmir və alüminium əsasında olanlar insanlar üçün ən böyük əhəmiyyətə malikdir. Onlar gündəlik həyatda ən çox yayılmışdır. Ərintilərin növləri müxtəlifdir. Üstəlik, onlar bir neçə meyarlara görə bölünürlər. Beləliklə, ərintilərin istehsalının müxtəlif üsullarından istifadə olunur. Bu meyara görə onlar bölünür:
• Cast, hansıqarışıq komponentlərin əriyib kristallaşması ilə əldə edilir.
• Toz qarışığının sıxılması və sonra yüksək temperaturda sinterlənməsi nəticəsində yaranan toz. Üstəlik, tez-tez belə ərintilərin komponentləri yalnız sadə kimyəvi elementlər deyil, həm də onların müxtəlif birləşmələri, məsələn, sərt ərintilərdə titan və ya volfram karbidləridir. Onların müəyyən miqdarda əlavə edilməsi metal materialların xassələrini dəyişir.
Hazır məhsul və ya blank şəklində ərintilərin alınması üsulları aşağıdakılara bölünür:
• tökmə zavodu (silumin, çuqun);
• işlənmiş (poladlar);
• toz (titan, volfram).
Ərintilərin növləri
Metalların alınması üsulları müxtəlifdir, onların sayəsində hazırlanan materiallar isə müxtəlif xüsusiyyətlərə malikdir. Aqreqasiyanın bərk vəziyyətində ərintilər bunlardır:
• Homojen (vahid), eyni tipli kristallardan ibarətdir. Onlara çox vaxt birfazalı deyilir.
• Heterojen (heterojen), çoxfazalı adlanır. Onlar əldə edildikdə, ərintinin əsası kimi bərk məhlul (matris mərhələsi) götürülür. Bu tip heterojen maddələrin tərkibi onun kimyəvi elementlərinin tərkibindən asılıdır. Belə ərintilər aşağıdakı komponentləri ehtiva edə bilər: interstisial və əvəzedicilərin bərk məhlulları, kimyəvi birləşmələr (karbidlər, intermetalidlər, nitridlər), sadə maddələrin kristalitləri.
Alaşım xüsusiyyətləri
Metalların və ərintilərin əldə edilməsinin hansı üsullarından istifadə olunmasından asılı olmayaraq, onların xassələri tamamilə kristal ilə müəyyən edilir.bu materialların faza quruluşu və mikrostrukturunu. Onların hər biri fərqlidir. Ərintilərin makroskopik xüsusiyyətləri onların mikrostrukturundan asılıdır. Hər halda, onlar yalnız materialın kristal quruluşundan asılı olan fazalarının xüsusiyyətlərindən fərqlənirlər. Heterogen (çoxfazalı) ərintilərin makroskopik homojenliyi metal matrisində fazaların vahid paylanması nəticəsində əldə edilir.
Ərintilərin ən mühüm xüsusiyyəti qaynaq qabiliyyətidir. Əks halda, onlar metallarla eynidirlər. Beləliklə, ərintilər istilik və elektrik keçiriciliyinə, çevikliyə və əks etdiriciliyə (parıltı) malikdir.
Ərintilərin növləri
Ərintilərin alınmasının müxtəlif üsulları insana müxtəlif xassələrə və xüsusiyyətlərə malik çoxlu sayda metal materialları icad etməyə imkan verdi. Məqsədlərinə görə onlar aşağıdakı qruplara bölünür:
• Konstruktiv (polad, duralumin, çuqun). Bu qrupa xüsusi xassələri olan ərintilər də daxildir. Beləliklə, onlar daxili təhlükəsizlik və ya sürtünmə əleyhinə xüsusiyyətləri ilə fərqlənirlər. Bunlara mis və bürünc daxildir.
• Tökmə rulmanları üçün (babbit).
• Elektrikli qızdırıcı və ölçmə avadanlıqları üçün (nikrom, manqan).
• Kəsici alətlərin istehsalı üçün (qalib).
İstehsalda insanlar əriyən, istiliyədavamlı, korroziyaya davamlı və amorf ərintilər kimi digər növ metal materiallardan da istifadə edirlər. Maqnitlərdən və termoelektriklərdən (vismutun teluridləri və selenidləri, qurğuşun, sürmə və başqaları) da geniş istifadə olunur.
Dəmir ərintiləri
Praktiki olaraq Yer kürəsində əridilmiş bütün dəmir sadə və ərintili poladların istehsalına yönəldilmişdir. Dəmir istehsalında da istifadə olunur. Dəmir ərintiləri insanlar üçün faydalı xüsusiyyətlərə malik olduqları üçün populyarlıq qazanmışdır. Onlar sadə kimyəvi elementə müxtəlif komponentlər əlavə etməklə əldə edilmişdir. Beləliklə, müxtəlif dəmir ərintilərinin bir maddə əsasında hazırlanmasına baxmayaraq, poladlar və çuqunlar fərqli xüsusiyyətlərə malikdir. Nəticədə onlar müxtəlif tətbiqlər tapırlar. Əksər poladlar çuqundan daha sərtdir. Bu metalları əldə etmək üçün müxtəlif üsullar bu dəmir ərintilərinin müxtəlif markalarını (markalarını) əldə etməyə imkan verir.
Alaşım xüsusiyyətlərini təkmilləşdirin
Müəyyən metalları və digər kimyəvi elementləri birləşdirərək, təkmilləşdirilmiş xüsusiyyətlərə malik materiallar əldə etmək olar. Məsələn, təmiz alüminiumun məhsuldarlığı 35 MPa-dır. Bu metalın mis (1,6%), sink (5,6%), maqnezium (2,5%) ilə ərintisini əldə edərkən bu rəqəm 500 MPa-dan keçir.
Müxtəlif nisbətlərdə müxtəlif kimyəvi maddələri birləşdirərək təkmilləşdirilmiş maqnit, istilik və ya elektrik xüsusiyyətlərinə malik metal materiallar əldə edilə bilər. Bu prosesdə əsas rolu ərintinin strukturu oynayır ki, bu da onun kristallarının paylanması və atomlar arasındakı bağların növüdür.
Poladlar və dəmirlər
Bu ərintilər dəmir və karbonun (2%) birləşməsindən əldə edilir. Alaşımlı materialların istehsalında onlar əlavə edilirnikel, xrom, vanadium. Bütün adi poladlar növlərə bölünür:
• müxtəlif strukturlar üçün istifadə edilən aşağı karbon (0,25% karbon);
• Yüksək karbon (0,55%-dən çox) kəsici alətlər üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Maşınqayırma və digər məhsullarda müxtəlif dərəcəli ərinti poladlarından istifadə olunur.
Faizində 2-4% olan dəmirin karbonla ərintisi çuqun adlanır. Bu materialda silikon da var. Yaxşı mexaniki xassələrə malik müxtəlif məhsullar çuqundan tökülür.
Əlvan metallar
Dəmirdən başqa digər kimyəvi elementlər də müxtəlif metal materialların hazırlanmasında istifadə olunur. Onların birləşməsi nəticəsində əlvan ərintilər əldə edilir. İnsanların həyatında aşağıdakılara əsaslanan materiallar ən çox istifadəni tapmışdır:
• Mis, mis adlanır. Onların tərkibində 5-45% sink var. Tərkibində 5-20% olarsa, pirinç qırmızı, 20-36% olduqda isə sarı adlanır. Silikon, qalay, berilyum, alüminium ilə mis ərintiləri var. Onlara bürünc deyilir. Bu ərintilərin bir neçə növü var.
• Adi lehim (tretnik) olan qurğuşun. Bu ərintidə 2 hissə qalay bu kimyəvi maddənin 1 hissəsinə düşür. Rulmanlar qurğuşun, qalay, arsen və sürmanın ərintisi olan babbitdən istifadə etməklə istehsal olunur.
• Alüminium, titan, maqnezium və berillium, yüksək möhkəmliyə və əla mexaniki xüsusiyyətlərə malik yüngül əlvan ərintilərdir.xassələri.
Alma üsulları
Metalların və ərintilərin alınması üçün əsas üsullar:
• Müxtəlif ərinmiş komponentlərin homojen qarışığının bərkidiyi tökmə zavodu. Ərintiləri əldə etmək üçün metalların alınmasının pirometallurgiya və elektrometallurgiya üsullarından istifadə olunur. Birinci variantda yanacağın yanması prosesində əldə edilən istilik enerjisi xammalın qızdırılması üçün istifadə olunur. Pirometallurgiya üsulu ilə ocaq sobalarında polad, yüksək sobalarda isə çuqun istehsal olunur. Elektrometallurgiya üsulu ilə xammal induksiya və ya elektrik qövs sobalarında qızdırılır. Eyni zamanda, xammal çox tez yumşalır.
• Toz, tərkibində ərinti hazırlamaq üçün komponentlərinin tozlarından istifadə olunur. Presləmə sayəsində onlara müəyyən forma verilir, sonra isə xüsusi sobalarda sinterlənir.
