Metali su grupa elemenata koji imaju jedinstvena svojstva kao što su električna provodljivost, visok prijenos topline, pozitivni koeficijent otpora, karakterističan sjaj i relativna duktilnost. Ova vrsta supstance je jednostavna u smislu hemijskih jedinjenja.
Klasifikacija po grupama
Metali su među najčešćim materijalima koje je čovečanstvo koristilo kroz svoju istoriju. Većina ih se nalazi u srednjim slojevima zemljine kore, ali ima i onih koji su skriveni duboko u planinskim naslagama.
U ovom trenutku metali zauzimaju većinu periodnog sistema (94 od 118 elemenata). Od službeno priznatih grupa, vrijedi istaći sljedeće grupe:
1. Alkalni (litijum, kalijum, natrijum, francijum, cezijum, rubidijum). Kada su u kontaktu sa vodom, formiraju hidrokside.
2. Zemnoalkalna (kalcijum, barijum, stroncijum, radijum). Razlikuju se po gustini i tvrdoći.
3. Lagani (aluminijum, olovo, cink, galijum, kadmijum, kalaj, živa). Često se koristi u legurama zbog male gustine.
4. prelazni (uranijum,zlato, titan, bakar, srebro, nikl, gvožđe, kob alt, platina, paladijum, itd.). Imaju varijabilno stanje oksidacije.
5. Polumetali (germanijum, silicijum, antimon, bor, polonijum, itd.). Imaju kristalnu kovalentnu rešetku u svojoj strukturi.
6. Aktinidi (americij, torijum, aktinijum, berkelijum, kurij, fermijum, itd.).
7. Lantanidi (gadolinijum, samarijum, cerij, neodimijum, lutecij, lantan, erbijum, itd.).
Vrijedi napomenuti da u zemljinoj kori postoje metali i oni koji nisu definirani u grupama. To uključuje magnezijum i berilijum.
Domorodna jedinjenja
U prirodi postoji posebna klasa kristalno-hemijske kodifikacije. Ovi elementi uključuju prirodne metale. To su minerali koji nisu međusobno povezani. Najčešće, prirodni metali u prirodi nastaju kao rezultat geoloških procesa.
45 supstance su poznate u kristalnom stanju u zemljinoj kori. Većina njih je izuzetno rijetka u prirodi, stoga njihova visoka cijena. Udio ovih elemenata je samo 0,1%. Treba napomenuti da je pronalaženje ovih metala takođe naporan i skup proces. Zasnovan je na upotrebi atoma sa stabilnim omotačem i elektronima.
Samorodni metali se takođe nazivaju plemenitim. Odlikuje ih hemijska inercija i stabilnost jedinjenja. Tu spadaju zlato, paladijum, platina, iridijum, srebro, rutenijum itd. Bakar se najčešće nalazi u prirodi. Gvožđe u izvornom stanju prisutno je uglavnom u planinskim naslagama u obliku meteorita. po najvišeretki elementi grupe su olovo, hrom, cink, indijum i kadmijum.
Osnovne karakteristike
Skoro svi metali u normalnim uslovima su tvrdi i otporni. Izuzetak su francij i živa, alkalni metali. Temperatura topljenja za sve elemente grupe je različita. Njegov raspon se kreće od -39 do +3410 stepeni Celzijusa. Volfram se smatra najotpornijim na topljenje. Njegova jedinjenja gube otpornost samo na temperaturama iznad +3400 C. Olovo i kalaj treba razlikovati od lako rastopljenih metala.
Takođe, elementi se dijele prema gustini (laki i teški) i plastičnosti (tvrdi i meki). Sva metalna jedinjenja vrlo dobro provode električnu energiju. Ovo svojstvo je zbog prisustva kristalnih rešetki sa aktivnim elektronima. Bakar, srebro i aluminijum imaju najveću provodljivost, natrijum ima nešto nižu provodljivost. Vrijedi napomenuti visoka toplinska svojstva metala. Srebro se smatra najboljim provodnikom toplote, a živa najgorim.
Metali u okruženju
Ovi elementi se najčešće mogu naći u obliku jedinjenja i ruda. Metali u prirodi tvore sulfite, okside, karbonate. Za pročišćavanje jedinjenja potrebno ih je prvo izolovati iz sastava rude. Sljedeći korak će biti legiranje i finalna obrada.
U industrijskoj metalurgiji razlikuju se rude željeza i obojenih metala. Prvi su izgrađeni na bazi jedinjenja gvožđa, a drugi na bazi drugih metala. Platina, zlato i srebro se smatraju plemenitim metalima. Većina ih je u zemljinoj kori. kako godu manjoj mjeri, morska voda također čini mali udio.
Postoje plemeniti elementi čak iu živim organizmima. Osoba sadrži oko 3% metalnih jedinjenja. Najvećim dijelom tijelo sadrži natrij i kalcij, koji djeluju kao međućelijski elektrolit. Magnezijum je neophodan za normalno funkcionisanje centralnog nervnog sistema i mišićne mase, gvožđe je dobro za krv, bakar je dobar za jetru.
Pronalaženje metalnih spojeva
Većina elemenata se svuda nalazi ispod gornjeg sloja zemlje. Najčešći metal u zemljinoj kori je aluminijum. Njegov procenat varira unutar 8,2%. Pronalaženje najčešćeg metala u zemljinoj kori nije teško, jer se javlja u obliku ruda.
Gvožđe i kalcijum su nešto rjeđe u prirodi. Njihov procenat je 4,1%. Slede magnezijum i natrijum - po 2,3%, kalijum - 2,1%. Preostali metali u prirodi ne zauzimaju više od 0,6%. Važno je napomenuti da se magnezij i natrijum mogu podjednako kopati iu zemlji iu morskoj vodi.
Metalni elementi u prirodi se nalaze u obliku ruda ili u prirodnom stanju, poput bakra ili zlata. Postoje tvari koje se moraju dobiti iz oksida i sulfida, na primjer, hematit, kaolin, magnetit, galenit, itd.
Proizvodnja metala
Procedura vađenja elemenata svodi se na ekstrakciju minerala. Pronalaženje metala u prirodi u obliku ruda je najjednostavniji i najčešći proces u općoj industriji. Za pretragukristalnih naslaga, specijalna geološka oprema se koristi za analizu sastava supstanci na određenom komadu zemlje. Ređe, prisustvo metala u prirodi se svodi na banalnu metodu otvorenog kopa.
Nakon rudarenja počinje faza obogaćivanja, kada se koncentrat rude odvaja od originalnog minerala. Za razlikovanje elemenata koriste se vlaženje, električna struja, kemijske reakcije, toplinska obrada. Najčešće se oslobađanje metalne rude dešava kao rezultat topljenja, odnosno zagrijavanja uz oporavak.
vađenje aluminijuma
Obojena metalurgija je angažovana u ovom procesu. Po potrošnji i proizvodnji vodeća je među ostalim granama teške industrije. Najčešći metal u zemljinoj kori veoma je tražen u savremenom svetu. Po proizvodnji, aluminijum je drugi nakon čelika.
Ovaj element se prije svega koristi u avijaciji, automobilskoj i elektro industriji. Važno je napomenuti da se najčešći metal u zemljinoj kori može dobiti i "vještačkim" putem. Za takvu hemijsku reakciju potrebni su boksiti. Oni formiraju glinicu. Kombinacijom ove supstance sa ugljičnim elektrodama i fluoridnom solju pod dejstvom električne struje, možete dobiti najčistiju aluminijumsku rudu.
Kina je vodeća zemlja među proizvođačima ove komponente. Godišnje se tamo pretopi do 18,5 miliona tona metala. Rusko-švajcarska asocijacija UC RUSAL je lider u sličnom rejtingu rudarstva aluminijuma.
Upotreba metala
Svi elementi grupe su izdržljivi, nepropusni i relativno otporni na temperaturu. Zato su metali tako česti u svakodnevnom životu. Danas se koriste za izradu električnih žica, otpornika, aparata i predmeta za domaćinstvo.
Metali su idealni materijali za konstrukciju i alate. U građevinarstvu se koriste čiste i kombinovane legure. U inženjerstvu i avijaciji, glavne veze su čelik i tvrđe veze.
