Metalele sunt un grup de elemente care au proprietăți unice, cum ar fi conductivitate electrică, transfer ridicat de căldură, coeficient de rezistență pozitiv, luciu caracteristic și ductilitate relativă. Acest tip de substanță este simplu în ceea ce privește compușii chimici.
Clasificare pe grupuri
Metalele sunt printre cele mai comune materiale folosite de omenire de-a lungul istoriei sale. Cele mai multe dintre ele sunt situate în straturile mijlocii ale scoarței terestre, dar există și cele care sunt ascunse adânc în depozitele montane.
În acest moment, metalele ocupă cea mai mare parte a tabelului periodic (94 din 118 elemente). Dintre grupurile recunoscute oficial, merită remarcate următoarele grupuri:
1. Alcaline (litiu, potasiu, sodiu, franciu, cesiu, rubidiu). Când sunt în contact cu apa, formează hidroxizi.
2. Alcalino-pământos (calciu, bariu, stronțiu, radiu). Diferă ca densitate și duritate.
3. Lumină (aluminiu, plumb, zinc, galiu, cadmiu, staniu, mercur). Folosit adesea în aliaje datorită densității scăzute.
4. tranzitorie (uraniu,aur, titan, cupru, argint, nichel, fier, cob alt, platină, paladiu etc.). Au o stare de oxidare variabilă.
5. Semimetale (germaniu, siliciu, antimoniu, bor, poloniu etc.). Au o rețea covalentă cristalină în structura lor.
6. Actinide (americiu, toriu, actiniu, berkeliu, curiu, fermiu etc.).
7. Lantanide (gadoliniu, samariu, ceriu, neodim, lutețiu, lantan, erbiu etc.).
Este de remarcat faptul că în scoarța terestră există metale și care nu sunt definite pe grupe. Acestea includ magneziu și beriliu.
Compuși nativi
În natură, există o clasă separată de codificare cristalo-chimică. Aceste elemente includ metale native. Acestea sunt minerale care nu au legătură între ele. Cel mai adesea, metalele native din natură se formează ca rezultat al proceselor geologice.
Substanțele
45 sunt cunoscute în stare cristalină în scoarța terestră. Cele mai multe dintre ele sunt extrem de rare în natură, de unde și costul lor ridicat. Ponderea acestor elemente este de doar 0,1%. Trebuie remarcat faptul că găsirea acestor metale este, de asemenea, un proces laborios și costisitor. Se bazează pe utilizarea atomilor cu învelișuri și electroni stabili.
Metalele native sunt numite și nobile. Ele sunt caracterizate prin inerția chimică și stabilitatea compușilor. Acestea includ aurul, paladiu, platină, iridiu, argint, ruteniu etc. Cuprul se găsește cel mai adesea în natură. Fierul în stare nativă este prezent în principal în depozitele montane sub formă de meteoriți. cu cel mai multelemente rare ale grupului sunt plumbul, cromul, zincul, indiul și cadmiul.
Funcții de bază
Aproape toate metalele în condiții normale sunt dure și rezistente. Excepția este franciul și mercurul, metalele alcaline. Temperatura de topire pentru toate elementele grupului este diferită. Intervalul său variază de la -39 la +3410 grade Celsius. Tungstenul este considerat cel mai rezistent la topire. Compușii săi își pierd rezistența numai la temperaturi de peste +3400 C. Plumbul și staniul ar trebui să se distingă de metalele ușor topite.
De asemenea, elementele sunt împărțite în funcție de densitate (ușoară și grea) și plasticitate (dure și moale). Toți compușii metalici conduc electricitatea foarte bine. Această proprietate se datorează prezenței rețelelor cristaline cu electroni activi. Cuprul, argintul și aluminiul au conductivitate maximă, sodiul are o conductivitate puțin mai mică. Este demn de remarcat proprietățile termice ridicate ale metalelor. Argintul este considerat cel mai bun conductor de căldură, mercurul este cel mai rău.
Metale în mediu
Cel mai des, aceste elemente pot fi găsite sub formă de compuși și minereuri. Metalele în natură formează sulfiți, oxizi, carbonați. Pentru a purifica compușii, este necesar mai întâi să îi izolați din compoziția minereului. Următorul pas va fi alierea și prelucrarea finală.
În metalurgia industrială se disting minereurile feroase și neferoase. Primele sunt construite pe bază de compuși de fier, cele din urmă pe alte metale. Platina, aurul și argintul sunt considerate metale prețioase. Cele mai multe dintre ele se află în scoarța terestră. in orice cazîntr-o măsură mai mică, apa de mare reprezintă, de asemenea, o proporție mică.
Există elemente nobile chiar și în organismele vii. O persoană conține aproximativ 3% compuși metalici. În cea mai mare parte, corpul conține sodiu și calciu, care acționează ca un electrolit intercelular. Magneziul este necesar pentru funcționarea normală a sistemului nervos central și a masei musculare, fierul este bun pentru sânge, cuprul este bun pentru ficat.
Găsirea compușilor metalici
Majoritatea elementelor sunt situate sub stratul superior de sol peste tot. Cel mai comun metal din scoarța terestră este aluminiul. Procentul său variază cu 8,2%. Găsirea celui mai obișnuit metal din scoarța terestră nu este dificilă, deoarece se găsește sub formă de minereuri.
Fierul și calciul sunt puțin mai puțin frecvente în natură. Procentul lor este de 4,1%. Urmează magneziu și sodiu - 2,3% fiecare, potasiu - 2,1%. Metalele rămase în natură nu ocupă mai mult de 0,6%. Este de remarcat faptul că magneziul și sodiul pot fi extrase în mod egal atât în pământ, cât și în apa de mare.
Elementele metalice din natură se găsesc sub formă de minereuri sau în stare nativă, cum ar fi cuprul sau aurul. Există substanțe care trebuie obținute din oxizi și sulfuri, de exemplu, hematit, caolin, magnetit, galena etc.
Producție de metal
Procedura de extragere a elementelor se rezumă la extragerea mineralelor. Găsirea metalelor în natură sub formă de minereuri este cel mai simplu și mai comun proces din industria generală. Pentru căutaredepozite cristaline, echipamente geologice speciale sunt utilizate pentru a analiza compoziția substanțelor dintr-o anumită porțiune de pământ. Mai rar, prezența metalelor în natură este redusă la o simplă metodă subterană în cară deschisă.
După exploatare, începe etapa de îmbogățire, când concentratul de minereu este separat de mineralul original. Pentru a distinge elementele sunt folosite umezirea, curentul electric, reacțiile chimice, tratamentul termic. Cel mai adesea, eliberarea de minereu metalic are loc ca urmare a topirii, adică a încălzirii cu recuperare.
Exploarea aluminiului
Metalurgia neferoasă este implicată în acest proces. În ceea ce privește consumul și producția, este lider printre alte ramuri ale industriei grele. Cel mai comun metal din scoarța terestră este foarte solicitat în lumea modernă. În ceea ce privește producția, aluminiul este pe locul doi după oțel.
Mai mult, acest element este folosit în industria aviației, auto și electrică. Este de remarcat faptul că cel mai comun metal din scoarța terestră poate fi obținut și prin mijloace „artificiale”. Pentru o astfel de reacție chimică, sunt necesare bauxite. Ele formează alumină. Combinând această substanță cu electrozi de carbon și sare de fluor sub acțiunea unui curent electric, puteți obține cel mai pur minereu de aluminiu.
China este țara lider printre producătorii acestei componente. Acolo sunt topite anual până la 18,5 milioane de tone de metal. Asociația ruso-elvețiană UC RUSAL este lider într-un rating similar pentru minerit de aluminiu.
Utilizarea metalelor
Toate elementele grupului sunt durabile, impermeabile și relativ rezistente la temperatură. De aceea, metalele sunt atât de comune în viața de zi cu zi. Astăzi sunt folosite pentru a face fire electrice, rezistențe, aparate și articole de uz casnic.
Metalele sunt materiale de construcție și unelte ideale. În construcții se folosesc aliaje pure și combinate. În inginerie și aviație, conexiunile principale sunt oțelul și legăturile mai dure.
