סוגי מתכות לא ברזליות, יקרות וברזליות ומאפייניהן

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מתכות הן קבוצה גדולה של יסודות פשוטים בעלי תכונות אופייניות כמו מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, מקדם טמפרטורה חיובי ועוד. כדי לסווג נכון ולהבין מה זה, אתה צריך להתמודד עם כל הניואנסים. בוא ננסה איתך לשקול סוגים בסיסיים כאלה של מתכות כמו ברזל, לא ברזל, יקר, כמו גם סגסוגות. זה נושא די נרחב ומורכב, אבל ננסה לשים הכל על המדפים.

מה כולם צריכים לדעת?

לפני סיווג מתכות לקבוצות, יש צורך להבין את המאפיינים העיקריים. העיקריים כוללים את מקדם המוליכות השלילי של חשמל. זה מצביע על כך שככל שהטמפרטורה יורדת, המוליכות עולה, וכמה מוליכים הופכים למוליכים. במקביל, עלייה בטמפרטורה מובילה לחלקיתאו אובדן מוחלט של רוחב הפס. המאפיינים המשניים כוללים ברק מתכתי, כמו גם נקודת התכה גבוהה. בנוסף, מתכות מסוימות בצורה של תרכובות ממלאות את התפקיד של סוכן מפחית בתגובות חיזור. שימו לב שמתכות טהורות כמעט ואינן נמצאות בטבע, אז אל תשכחו גם עפרות ונאגטס.

על מתכות ברזל

קבוצה זו כוללת ברזל, כמו גם סגסוגות שלו (ברזל יצוק, סגסוגות ברזל). למעשה, מתכות ברזליות הן סגסוגת של ברזל ופחמן, אך בנוסף לכך, ישנם יסודות כימיים נוספים, כמו גופרית, זרחן, סיליקון ועוד שהם לרוב נחושת, כרום או ניקל. כל סוגי המתכות הברזליות מסווגות לפי תכולת פחמן. אז, יש את הסגסוגות הבאות:

• ברזל יצוק - כמות הפחמן נעה בין 2 ל-4.3%, בחלק מהמקרים מגיעה לרמה קריטית של 5%. אלמנטים כימיים שונים משפיעים ישירות על תכונות המוצר. לכן, גופרית עם זרחן מגבירה את הפריכות, בעוד שתוספי כרום וניקל הופכים את הברזל היצוק לעמיד יותר בחום ועמיד בפני קורוזיה.
• פלדה - תכולת פחמן עד 2%. הוא שונה מברזל יצוק בגמישות גבוהה, כמו גם בביצועים טכנולוגיים גבוהים (קל יותר לעיבוד).

תכונות של ברזל יצוק ופלדה בפירוט

קיים כרגעמספר סוגים של ברזל יצוק המשמשים בחיי היומיום, כמו גם בתעשייה: יציקה (אפור) והמרה (לבן). האחרון שונה מהסוג הראשון בכך שפחמן נמצא במצב קשור בצורת מלט, במקרה הראשון - במצב חופשי בצורת גרפיט. הירידה בחוזק של חומר זה נובעת מכך שצלחות גרפיט שוברות את מבנה המתכת, ובכך מחלישות אותו. יש ברזל יצוק אפור שונה. התכונות שלו הן שגרפיט בצורת כדור, מה שמגביר את התכונות המכניות של המוצר.

בטח כבר הבנתם שהם הפכו למגוון יותר, בגלל שאין כל כך הרבה פחמן בהרכב. לפיכך, פלדות מבניות מכילות בין 0.02 ל-0.85% פחמן ומשמשות לבנייה. היתרון העיקרי שלהם הוא פלסטיות טובה. מידת השבריריות נמוכה. ישנם גם אינסטרומנטליים שבהם תכולת הפחמן מעט גבוהה יותר - מ-0.65 ל-1.4%, לכן מדובר בסגסוגת חזקה יותר, אך שבירה. הוא משמש, כפי שהשם מרמז, כריק ליצירת כלים (חיתוך, ניסור חלקים עובדים של מכונות ומכלולים). כאן בדקנו את סוגי המתכות הברזליות, אז בואו נלך רחוק יותר.

מתכות יקרות

קבוצה זו כוללת סגסוגות יציבות כימית שאינן מתחמצנות במים ובאוויר. ראוי לציין כי מספר המתכות הללו על פני כדור הארץ כולו קטן יחסית, ותהליך המיצוי והעיבוד מורכב ביותר ודורש זמן רב. אם במשך זמן רב האנושות ידעה רק על 7 קבוצות, היום יש כמה מהן.יותר. אז, הסוגים המפורסמים ביותר של מתכות יקרות: זהב, כסף, פלטינה, אוסמיום, רודיום, פלדיום, אירידיום וכו 'כולם נמצאים בטבע. יש גם מה שנקרא איזוטופים. הם מתקבלים במעבדות על ידי תגובות כימיות מורכבות. המתכת היקרה ביותר מסוג זה היא קליפורניום-252, בשווי 500,000 דולר לגרם. Osmium-187, שהושג במעבדות מודרניות, הוא בין המבוקשים ביותר.

על כסף וזהב

מאז תקופת האבן, אנשים מכירים מתכת כמו זהב. אפשר בהחלט לומר שזו המתכת היקרה החשובה בעולם. בטבע, הוא נמצא לרוב כנאגטס עם כמות קטנה של זיהומים או בסגסוגת עם כסף. המאפיינים יוצאי הדופן כוללים מוליכות תרמית והתנגדות נמוכה מאוד. כמובן, אי אפשר שלא לשים לב ליכולת הגמישות של זהב, וזו הסיבה שהוא חומר פופולרי ביותר להכנת תכשיטים. עובדה מעניינת: גוש הזהב הגדול ביותר נמצא באוסטרליה. הוא שקל כ-90 קילוגרמים.

אם ניקח בחשבון את הסוגים העיקריים של מתכות יקרות, אז אנחנו לא יכולים לומר על כסף. בטבע, חומר זה נמצא בצורה מקומית (עפרת כסף). אבל ראוי לציין כי הייצור העיקרי מתבצע מעפרות מורכבות, שבהן יש מעט כסף יחסית, אך מרבצים של מינרלים כאלה נפוצים יותר. זוהי מתכת מאוד רכה וגמישה שיש לה מוליכות חשמלית ותרמית יוצאת דופן.

רודיום ופלטינה

רודיום היא מתכת, לאמינרלים משלו, לכן, הוא אחד היקרים ביותר. תצטרך לשלם יותר מ-220 דולר לגרם. למתכת אצילה זו יש צבע כסוף עם גוון כחלחל. הוא נבדל בעמידותו בפני השפעות כימיות ותרמיות, אך הוא פגיע ביותר לנזק מכני בשל שבריריותו. מכיוון שהוא די יקר, הוא משמש רק במקום שבו אי אפשר למצוא אנלוגי.

אם ניקח בחשבון את סוגי וסוגי המתכות, אז לא נוכל לומר על פלטינה, שהתגלתה ב-1952 על ידי כימאי שוודי. זהו חומר נדיר למדי ונמצא בטבע רק בשילוב עם סגסוגות עם מתכות אחרות. תהליך הכרייה הוא מייגע ביותר ודורש השקעות גדולות, אבל כדאי, כי אף חומצה ידועה עד היום לא משפיעה על פלטינה. כאשר הוא מחומם, הוא אינו משנה את צבעו ואינו מתחמצן.

סוגי מתכות לא ברזליות

קבוצה זו היא המבוקשת ביותר, שכן רוב החומרים הם חומרי גלם לייצור מתכת מגולגלת. אם אנחנו מדברים על ההיקף, אז זה די נרחב, זה: הנדסת מכונות, מטלורגיה, רדיו אלקטרוניקה, טכנולוגיה גבוהה, וכו '. לפי מאפיינים פיזיקליים, יש את הסוגים הבאים של מתכות לא ברזליות:

• כבד (עופרת, אבץ, פח, ניקל וכו');
• light (אלומיניום, טיטניום, מגנזיום וכו').

לפי סיווג זה, קיימת מתכות של מתכות קלות ומתכות כבדות. זה לא סוד שאפשר לעשות כל טכניקה מקבוצה זו. שים לב שעבור צבעכולל את כל סוגי סגסוגות המתכת, למעט ברזל. עכשיו בואו נמשיך הלאה.

סוגים עיקריים של מתכות כבדות

עד היום, קיימות כ-40 הגדרות למושג של קבוצת חומרים זו. בין המאפיינים הבולטים יש משקל אטומי מרשים, בדרך כלל יותר מ-50. מכאן ניתן להסיק שכל מה שבא אחרי ונדיום (ללא קשר לצפיפות) צריך להיכלל ברשימה. אבל אם משתמשים בהגדרה אחרת, אז הפרמטר הקובע עשוי להיות הצפיפות, שאמורה להיות יותר מזו של ברזל (8 גרם/ס מ3). במקרה זה, הרשימה תכלול: עופרת, כספית, נחושת, אך פח יעמוד מאחורי הרשימה. כיום, נושא הזיהום הסביבתי על ידי קבוצה זו הוא חריף ביותר. זאת בשל העובדה שמתכות רבות משמשות בתעשייה הכבדה ומגיעות לים יחד עם ביוב. הבעיה העיקרית היא הרעילות הגבוהה של כספית, עופרת, קדמיום. בנוסף, סוגים מסוימים של מתכות כבדות נוטים להצטבר באורגניזמים חיים. אז, עקב הרעלת כספית ב-1977, היו יותר מ-2300 קורבנות.

כספית, עופרת וקדמיום

אלה הן המתכות הכבדות הלא ברזליות המסוכנות ביותר. הם המזהמים הסביבתיים העיקריים. כספית היא מתכת רעילה ביותר לבני אדם, היא חודרת לאוקיינוס דרך האטמוספירה ועם ביוב. כאשר שורפים פחם בתחנות כוח, תרכובות כספית משתחררות לאטמוספירה ואז נופלות לאוקיינוס כמשקעים. בנוסף, מים מתוקים וחיים ימיים רבים מצטברים בהםכמות משמעותית של כספית בגוף, מה שהוביל לא פעם להרעלת אדם, ואף למוות.

קדמיום הוא יסוד מפוזר ונדיר למדי החודר לים יחד עם שפכים מתעשיות מתכות ועיבוד עפרות. יש לציין כי קדמיום קיים בגוף האדם, אך הוא קטן מאוד. בהרעלה כרונית, עצמות נהרסות ומתחילה אנמיה. באשר לעופרת, מתכת זו במצב מפוזר נמצאת כמעט בכל מקום. סוגים כאלה של מתכות, שתצלומים מהם נתנו לעיל, מופרשים מהגוף, אך לאט, כך שהעודף שלהם גורם לבעיות בריאותיות חמורות. יחד עם אבק יבשתי, כ-25,000 טון עופרת נכנסים לאוקיינוס יחד עם משקעים.

הערה

כפי שאתה יכול לראות, ישנם מגוון סוגים ותכונות של מתכות. משהו לא מסוכן בכלל, ובכל יום אנו עונדים צלב כסף וטבעת זהב על היד. חומרים רדיואקטיביים יכולים להרוג אדם, ולכן אנשי איכות הסביבה ברחבי העולם מנסים לפתור חלקית את סוגיית שחרור מתכות מסוכנות לאוקיינוס ולאטמוספירה. כמובן שקשה מאוד לפתור בעיות כאלה, במיוחד בהתחשב בכך שרוב היזמים כלל לא יוצרים קשר. עם זאת, אל תשכח שבלי מוליכים, המורכבים גם ממתכת, מעגלים חשמליים בלתי אפשריים, ובלי ברזל לא יהיו מכוניות ודברים אחרים המוכרים לנו.

לא נגענו בקבוצת המתכות הרדיואקטיביות כביכול בטבלה המחזורית של מנדלייב. כאןכוללים: טכניום, פולוניום, פרומתיום וכו'. המטרה העיקרית היא השימוש בכורים ונשק גרעיניים, מה שהופך אותם למסוכנים מאוד.

מסקנה

בטח שמתם לב שיש הרבה סוגים שונים של מתכות. בטבע, רובם נמצאים בצורת עפרות ויוצרים סולפידים, קרבונטים ותרכובות כימיות אחרות. להשגת מתכות טהורות והמשך השימוש בהן נעשה שימוש בקווי ניקוי והעשרה טכנולוגיים חדישים. ודאי יעניין אתכם לדעת שגוף האדם מכיל גם כמות קטנה של תרכובות מתכת - כ-3%. אז יש לנו סידן בעצמות, ברזל בדם, מגנזיום מצטבר כל הזמן בשרירים, ויש נחושת בכבד.

ובכן, זה, באופן עקרוני, כל מה שניתן לומר על אילו סוגי סגסוגות מתכת קיימים. למרות העובדה שמדובר בנושא מסובך למדי, הוא עשוי לעניין את מי שאוהב מטלורגיה.