Apesar de os materiais criados artificialmente serem cada vez mais utilizados na indústria e na vida cotidiana, ainda não é possível recusar o uso de metais. Eles têm uma combinação única de propriedades e as ligas permitem maximizar seu potencial. Em que áreas é a produção e uso de metais?
Característica de um grupo de elementos
Metais são entendidos como um conjunto de substâncias químicas inorgânicas com propriedades características. Eles normalmente incluem o seguinte:
- alta condutividade térmica;
- ductilidade, relativa facilidade de usinagem;
- ponto de fusão relativamente alto;
- boa condutividade elétrica;
- brilho "metálico" característico;
- papel do agente redutor nas reações;
- alta densidade.
Claro, nem todos os elementos deste grupo têm todas essas propriedades, por exemplo, o mercúrio é líquido à temperatura ambiente, o gálio derrete com o calor das mãos humanas e o bismuto dificilmente pode ser chamado de plástico. Mas, em geral, todas essas características podem ser rastreadas na totalidade dos metais.
Classificação interna
Metais são divididos condicionalmente em várias categorias, cada uma das quais combina elementos que estão mais próximos uns dos outros em vários parâmetros. Os seguintes grupos são distinguidos:
- alcalino - 6;
- terra alcalina - 4;
- transicional - 38;
- luz - 7;
- semimetais - 7;
- lantanídeos - 14+1;
- actinídeos - 14+1;
Fora dos grupos há mais dois: berílio e magnésio. Assim, no momento, de todos os elementos descobertos, 94 cientistas atribuem a metais.
Além disso, vale ress altar que existem outras classificações. De acordo com eles, metais nobres, metais do grupo da platina, pós-transição, refratários, metais ferrosos e não ferrosos, etc. são considerados separadamente. Esta abordagem faz sentido apenas para determinados fins, por isso é mais conveniente usar a classificação geralmente aceita.
Histórico de Recebimentos
A humanidade ao longo de seu desenvolvimento esteve intimamente associada ao processamento e uso de metais. Além de serem os elementos mais comuns, eles poderiam ser transformados em vários produtos apenas com a ajuda de processamento mecânico. Como não havia habilidade para trabalhar com minério, no início tratava-se apenas do uso de pepitas. No início era um metal macio, que deu nome à idade do cobre, que substituiu a pedra. Durante este período, o método de forjamento a frio foi desenvolvido. A fundição tornou-se possível em algumas civilizações. Gradualmente, as pessoas dominaram a coloraçãometais como ouro, prata, estanho.
Mais tarde, a Idade do Bronze substituiu a Idade do Cobre. Durou cerca de 20 milênios e se tornou um ponto de virada para a humanidade, pois foi nesse período que se tornou possível a obtenção de ligas. Há um desenvolvimento gradual da metalurgia, os métodos de obtenção de metais estão sendo aprimorados. No entanto, nos séculos 13-12. BC e. ocorreu o chamado colapso do bronze, que marcou o início da Idade do Ferro. Isto foi presumivelmente devido ao esgotamento das reservas de estanho. E o chumbo e o mercúrio, descobertos naquela época, não poderiam substituir o bronze. Então as pessoas tiveram que desenvolver a produção de metais a partir de minérios.
O período seguinte não durou muito - menos de um milênio, mas deixou uma marca brilhante na história. Apesar de o ferro ser conhecido muito antes, quase nunca foi usado por causa de suas deficiências em comparação com o bronze. Além disso, este último era muito mais fácil de obter, enquanto a fundição do minério era mais trabalhosa. O fato é que o ferro nativo é bastante raro, então não é surpresa que o abandono do bronze tenha sido tão lento.
Significado das habilidades de extração de metal
Semelhante a como o ancestral humano fez uma ferramenta amarrando uma pedra afiada a uma vara, a transição para um novo material acabou sendo tão grandiosa. As principais vantagens dos produtos de metal eram que eles eram mais fáceis de fabricar e reparáveis. A pedra não possui plasticidade e maleabilidade, de modo quequaisquer armas dele só poderiam ser feitas de novo, elas não poderiam ser consertadas.
Assim, foi a transição para o uso de metais que levou ao aperfeiçoamento das ferramentas, ao surgimento de novos utensílios domésticos, decorações, antes impossíveis de fazer. Tudo isso impulsionou o progresso tecnológico e lançou as bases para o desenvolvimento da metalurgia.
Métodos modernos
Se nos tempos antigos as pessoas só estavam familiarizadas com a obtenção de metais de minérios, ou poderiam se contentar com pepitas, então atualmente existem outras maneiras. Eles se tornaram possíveis graças ao desenvolvimento da química. Assim, surgiram duas direções principais:
- Pirometalurgia. Começou seu desenvolvimento mais cedo e está associado às altas temperaturas necessárias para processar o material. A tecnologia moderna nesta área também permite o uso de plasma.
- Hidrometalurgia. Esta direção está envolvida na extração de elementos de minérios, resíduos, concentrados, etc. usando água e reagentes químicos. Por exemplo, um método que envolve a produção de metais por eletrólise é extremamente comum, e o método de cementação também é bastante popular.
Há outra tecnologia interessante. A obtenção de metais preciosos de alta pureza e com perdas mínimas tornou-se possível graças a ele. É sobre refinamento. Esse processo é um dos tipos de refino, ou seja, a separação gradual das impurezas. Por exemplo, no caso do ouro, a saturação do fundido com cloro é usada e a platina é dissolvida emácidos minerais seguido de isolamento com reagentes.
A propósito, a obtenção de metais por eletrólise é mais frequentemente usada se a fundição ou recuperação não for economicamente viável. Isso é exatamente o que acontece com o alumínio e o sódio. Existem também tecnologias mais inovadoras que possibilitam a obtenção de metais não ferrosos mesmo de minérios bastante pobres sem custos significativos, mas falaremos sobre isso um pouco mais adiante.
Sobre ligas
A maioria dos metais conhecidos na antiguidade nem sempre atendia a algumas necessidades. Corrosão, dureza insuficiente, fragilidade, fragilidade, fragilidade - cada elemento em sua forma pura tem suas desvantagens. Portanto, tornou-se necessário encontrar novos materiais que combinassem as vantagens dos conhecidos, ou seja, encontrar formas de obter ligas metálicas. Hoje existem dois métodos principais:
- Fundição. O fundido de componentes misturados é resfriado e cristalizado. Foi este método que permitiu obter as primeiras amostras de ligas: bronze e latão.
- Pressionando. A mistura de pós é submetida a alta pressão e depois sinterizada.
Melhoria adicional
Nas últimas décadas, o mais promissor é a produção de metais por meio da biotecnologia, principalmente com a ajuda de bactérias. Já se tornou possível extrair cobre, níquel, zinco, ouro e urânio de matérias-primas de sulfeto. Os cientistas esperam conectar microrganismos a processos como lixiviação, oxidação, sorção e precipitação. Além disso, é extremamente importanteproblema de tratamento de águas residuais profundas, para isso também estão tentando encontrar uma solução que envolva a participação de bactérias.
Aplicativo
Sem metais e ligas, a vida na forma em que agora é conhecida pela humanidade seria impossível. Arranha-céus, aviões, utensílios, espelhos, eletrodomésticos, carros e muito mais só existem graças à transição distante das pessoas da pedra para o cobre, bronze e ferro.
Por causa de sua excepcional condutividade elétrica e térmica, os metais são usados em fios e cabos para uma ampla variedade de propósitos. O ouro é usado para fazer contatos não oxidantes. Devido à sua resistência e dureza, os metais são amplamente utilizados na construção e para uma grande variedade de estruturas. Outra área de aplicação é instrumental. Para a fabricação de um trabalho, por exemplo, peças de corte, ligas duras e tipos especiais de aço são frequentemente usados. Por fim, os metais nobres são altamente valorizados como material para joalheria. Portanto, há muitas aplicações.
Interessante sobre metais e ligas
O uso desses elementos é tão difundido e tem uma história tão longa que não surpreende que surjam várias situações curiosas. Eles e apenas alguns fatos interessantes devem ser trazidos no final:
- Antes de seu uso generalizado, o alumínio era altamente valorizado. Os talheres, que Napoleão III usava para receber convidados, eram feitos desse material e foram objeto deorgulho do monarca.
- O nome platina em espanhol significa "prata". O elemento recebeu um nome tão pouco lisonjeiro devido ao ponto de fusão relativamente alto e, portanto, à impossibilidade de usá-lo por muito tempo.
- Na sua forma mais pura, o ouro é macio e facilmente arranhado com a unha. É por isso que é ligado com prata ou cobre para fazer joias.
- Existem ligas com uma curiosa propriedade de termoelasticidade, ou seja, o efeito memória de forma. Quando deformados e aquecidos, eles retornam ao seu estado original.
