Süni şəkildə yaradılmış materialların sənayedə və gündəlik həyatda getdikcə daha çox istifadə olunmasına baxmayaraq, metalların istifadəsindən hələ də imtina etmək mümkün deyil. Onlar xassələrin unikal birləşməsinə malikdirlər və ərintilər onların potensialını maksimum dərəcədə artırmağa imkan verir. Metalların istehsalı və istifadəsi hansı sahələrdədir?
Elementlər qrupunun xarakteristikası
Metallar xarakterik xassələrə malik qeyri-üzvi kimyəvi maddələr toplusu kimi başa düşülür. Onlara adətən aşağıdakılar daxildir:
- yüksək istilik keçiriciliyi;
- çeviklik, nisbi emal asanlığı;
- nisbətən yüksək ərimə nöqtəsi;
- yaxşı elektrik keçiriciliyi;
- xarakterik "metal" parıltı;
- reaksiyalarda azaldıcı agentin rolu;
- yüksək sıxlıq.
Təbii ki, bu qrupun bütün elementləri bütün bu xüsusiyyətlərə malik deyil, məsələn, civə otaq temperaturunda mayedir, qallium insan əlinin istiliyindən əriyir və vismutu çətin ki, plastik adlandırmaq olar. Amma ümumilikdə bütün bu xüsusiyyətləri metalların cəmində izləmək olar.
Daxili təsnifat
Metallar şərti olaraq bir neçə kateqoriyaya bölünür, onların hər biri müxtəlif parametrlərdə bir-birinə ən yaxın olan elementləri birləşdirir. Aşağıdakı qruplar fərqlənir:
- qələvi - 6;
- qələvi torpaq - 4;
- keçid - 38;
- işıq - 7;
- yarımetallar - 7;
- lantanidlər - 14+1;
- aktinidlər - 14+1;
Qruplardan daha ikisi var: berilyum və maqnezium. Beləliklə, hazırda aşkar edilmiş bütün elementlərdən 94 alim metallara aid edir.
Bundan əlavə, başqa təsnifatların da olduğunu qeyd etmək lazımdır. Onların fikrincə, nəcib metallar, platin qrupu metallar, keçiddən sonrakı, odadavamlı, qara və əlvan metallar və s. ayrı-ayrılıqda nəzərdən keçirilir. Bu yanaşma yalnız müəyyən məqsədlər üçün məna kəsb edir, ona görə də ümumi qəbul edilmiş təsnifatdan istifadə etmək daha rahatdır..
Qəbz Tarixçəsi
Bəşəriyyət bütün inkişafı boyu metalların emalı və istifadəsi ilə sıx bağlı olmuşdur. Ən çox yayılmış elementlər olmaqla yanaşı, onlar yalnız mexaniki emalın köməyi ilə müxtəlif məhsullar hazırlamaq olardı. Filizlə işləmək bacarığı olmadığı üçün əvvəlcə söhbət yalnız külçələrin istifadəsi ilə bağlı idi. Əvvəlcə bu, daşı əvəz edən mis dövrünə adını verən yumşaq bir metal idi. Bu dövrdə soyuq döymə üsulu işlənib hazırlanmışdır. Bəzi sivilizasiyalarda əritmə mümkün olmuşdur. Tədricən insanlar rənglənməyi mənimsədilərqızıl, gümüş, qalay kimi metallar.
Daha sonra Tunc dövrü mis dövrünü əvəz etdi. Təxminən 20 minillik davam etdi və bəşəriyyət üçün dönüş nöqtəsi oldu, çünki bu dövrdə ərintilər əldə etmək mümkün oldu. Metallurgiya tədricən inkişaf edir, metalların alınması üsulları təkmilləşdirilir. Lakin 13-12-ci əsrlərdə. e.ə e. Dəmir dövrünün başlanğıcını qeyd edən tunc çöküşü baş verdi. Bu, ehtimal ki, qalay ehtiyatlarının tükənməsi ilə əlaqədar idi. Və o dövrdə kəşf edilən qurğuşun və civə bürüncün yerini tuta bilmədi. Beləliklə, insanlar filizlərdən metal istehsalını inkişaf etdirməli oldular.
Növbəti dövr uzun sürmədi - minillikdən az, lakin tarixdə parlaq iz buraxdı. Dəmirin daha əvvəl tanınmasına baxmayaraq, tuncla müqayisədə çatışmazlıqlarına görə demək olar ki, heç vaxt istifadə edilməmişdir. Bundan əlavə, filizin əridilməsi daha çox əmək tələb etdiyi halda, sonuncunu əldə etmək çox asan idi. Fakt budur ki, yerli dəmir olduqca nadirdir, buna görə də bürüncün tərk edilməsinin bu qədər yavaş olması təəccüblü deyil.
Metal çıxarma bacarıqlarının mənası
İnsan əcdadının ilk dəfə iti daşı çubuğa bağlayaraq alət hazırladığı kimi, yeni materiala keçid də bir o qədər möhtəşəm oldu. Metal məmulatların əsas üstünlükləri onların daha asan hazırlanması və təmir oluna bilməsi idi. Daşın plastikliyi və elastikliyi yoxdur, buna görə dəondan hər hansı bir silah yalnız yenidən hazırlana bilərdi, onlar təmir edilə bilməz.
Beləliklə, məhz metallardan istifadəyə keçid alətlərin daha da təkmilləşdirilməsinə, əvvəllər düzəltmək mümkün olmayan yeni məişət əşyalarının, bəzək əşyalarının meydana çıxmasına səbəb olmuşdur. Bütün bunlar texnoloji tərəqqiyə təkan verdi və metallurgiyanın inkişafının əsasını qoydu.
Müasir üsullar
Əgər qədim zamanlarda insanlar ancaq filizlərdən metal əldə etməyi bilirdilərsə və ya külçələrlə kifayətlənirdilərsə, indi başqa yollar da var. Onlar kimyanın inkişafı sayəsində mümkün oldu. Beləliklə, iki əsas istiqamət ortaya çıxdı:
- Pirometallurgiya. Daha əvvəl inkişaf etməyə başladı və materialı emal etmək üçün tələb olunan yüksək temperaturla əlaqələndirilir. Bu sahədə müasir texnologiya həm də plazmadan istifadəyə imkan verir.
- Hidrometallurgiya. Bu istiqamət su və kimyəvi reagentlərdən istifadə etməklə filizlərdən, tullantılardan, konsentratlardan və s. elementlərin çıxarılması ilə məşğul olur. Məsələn, elektroliz yolu ilə metalların istehsalını əhatə edən üsul olduqca geniş yayılmışdır və karbürləşdirmə üsulu da kifayət qədər məşhurdur.
Başqa bir maraqlı texnologiya var. Onun sayəsində yüksək təmizlikdə və minimal itki ilə qiymətli metallar əldə etmək mümkün olmuşdur. Söhbət zəriflikdən gedir. Bu proses saflaşdırma növlərindən biridir, yəni çirklərin tədricən ayrılmasıdır. Məsələn, qızıl vəziyyətində ərimənin xlorla doyması istifadə olunur və platin həll olunur.mineral turşular, ardınca reagentlərlə izolyasiya.
Yeri gəlmişkən, metalların elektroliz yolu ilə alınması ən çox ərimə və ya bərpa iqtisadi cəhətdən sərfəli olmadıqda istifadə olunur. Alüminium və natriumla da məhz belə olur. Həmçinin kifayət qədər keyfiyyətsiz filizlərdən də əhəmiyyətli xərclər olmadan əlvan metalları əldə etməyə imkan verən daha innovativ texnologiyalar da mövcuddur, lakin bu barədə bir az sonra danışacağıq.
Ərintilər haqqında
Antik dövrdə məlum olan metalların əksəriyyəti həmişə bəzi ehtiyacları ödəmirdi. Korroziya, qeyri-kafi sərtlik, kövrəklik, kövrəklik, kövrəklik - təmiz formada hər bir elementin çatışmazlıqları var. Buna görə də məlum olanların üstünlüklərini birləşdirən yeni materialların tapılması, yəni metal ərintilərinin alınması yollarının tapılması zərurəti yarandı. Bu gün iki əsas üsul var:
- Yayım. Qarışıq komponentlərin əriməsi soyudulur və kristallaşdırılır. Məhz bu üsul ərintilərin ilk nümunələrini əldə etməyə imkan verdi: bürünc və mis.
- Basın. Tozların qarışığı yüksək təzyiqə məruz qalır və sonra sinterlənir.
Əlavə təkmilləşdirmə
Son onilliklərdə ən perspektivlisi biotexnologiyadan istifadə edərək, ilk növbədə bakteriyaların köməyi ilə metalların istehsalıdır. Artıq sulfidli xammaldan mis, nikel, sink, qızıl, uranın çıxarılması mümkün olmuşdur. Alimlər mikroorqanizmləri yuyulma, oksidləşmə, sorbsiya və çökmə kimi proseslərlə əlaqələndirməyə ümid edirlər. Bundan əlavə, son dərəcə vacibdirdərin tullantı sularının təmizlənməsi problemi, bunun üçün də bakteriyaların iştirakını nəzərdə tutan həll yolu tapmağa çalışırlar.
Tətbiq
Metallar və ərintilər olmadan indi bəşəriyyətə məlum olduğu formada həyat qeyri-mümkün olardı. Hündürmərtəbəli binalar, təyyarələr, qab-qacaq, güzgülər, elektrik cihazları, avtomobillər və daha çox şey insanların daşdan mis, tunc və dəmirə uzaqdan keçidi sayəsində mövcuddur.
Müstəsna elektrik və istilik keçiriciliyinə görə metallar naqillərdə və kabellərdə müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur. Qızıl oksidləşdirici olmayan kontaktlar yaratmaq üçün istifadə olunur. Gücü və sərtliyinə görə metallar tikintidə və müxtəlif strukturlarda geniş istifadə olunur. Digər bir tətbiq sahəsi instrumentaldır. Bir iş parçasının istehsalı üçün, məsələn, kəsici hissə, sərt ərintilər və xüsusi polad növləri tez-tez istifadə olunur. Nəhayət, nəcib metallar zərgərlik üçün material kimi yüksək qiymətləndirilir. Beləliklə, çoxlu proqramlar var.
Metallar və ərintilər haqqında maraqlı
Bu elementlərin istifadəsi o qədər geniş yayılmışdır və o qədər uzun tarixə malikdir ki, müxtəlif maraqlı vəziyyətlərin yaranması təəccüblü deyil. Onlar və sadəcə bir neçə maraqlı faktı sonda gətirmək lazımdır:
- Geniş şəkildə istifadə edilməzdən əvvəl alüminium yüksək qiymətləndirilirdi. III Napoleonun qonaqları qəbul edərkən istifadə etdiyi bıçaqlar bu materialdan hazırlanıb vəmonarxın qüruru.
- İspan dilində platin adı "gümüş" deməkdir. Nisbətən yüksək ərimə nöqtəsi və buna görə də ondan uzun müddət istifadənin qeyri-mümkün olması səbəbindən element belə xoşagəlməz ad aldı.
- Ən təmiz formada qızıl yumşaqdır və dırnaqla asanlıqla cızılır. Məhz buna görə də zərgərlik məmulatları hazırlamaq üçün onu gümüş və ya mislə əridirlər.
- Maraqlı termoelastiklik xüsusiyyətinə, yəni forma yaddaş effektinə malik ərintilər var. Deformasiyaya uğradıqda və sonra qızdırıldıqda, orijinal vəziyyətinə qayıdırlar.
