Մետաղները տարրերի խումբ են, որոնք ունեն եզակի հատկություններ, ինչպիսիք են էլեկտրական հաղորդունակությունը, բարձր ջերմության փոխանցումը, դրական դիմադրության գործակիցը, բնորոշ փայլը և հարաբերական ճկունությունը: Այս տեսակի նյութը պարզ է քիմիական միացությունների առումով։
Դասակարգում ըստ խմբերի
Մետաղները մարդկության կողմից իր պատմության ընթացքում օգտագործվող ամենատարածված նյութերից են: Դրանց մեծ մասը գտնվում է երկրակեղևի միջին շերտերում, բայց կան նաև այնպիսիք, որոնք թաքնված են լեռնային հանքավայրերի խորքում։
Այս պահին մետաղները զբաղեցնում են պարբերական համակարգի մեծ մասը (118 տարրից 94-ը). Պաշտոնապես ճանաչված խմբերից հարկ է նշել հետևյալ խմբերը՝
1։ Ալկալային (լիթիում, կալիում, նատրիում, ֆրանցիում, ցեզիում, ռուբիդիում): Ջրի հետ շփվելիս առաջանում են հիդրօքսիդներ։
2. Ալկալային հող (կալցիում, բարիում, ստրոնցիում, ռադիում): Տարբերվում են խտությամբ և կարծրությամբ։
3. Թեթև (ալյումին, կապար, ցինկ, գալիում, կադմիում, անագ, սնդիկ): Հաճախ օգտագործվում է համաձուլվածքներում՝ ցածր խտության պատճառով։
4. անցումային (ուրանի,ոսկի, տիտանի, պղինձ, արծաթ, նիկել, երկաթ, կոբալտ, պլատին, պալադիում և այլն): Նրանք ունեն փոփոխական օքսիդացման վիճակ։
5. Կիսամետաղներ (գերմանիում, սիլիցիում, անտիմոն, բոր, պոլոնիում և այլն): Նրանք իրենց կառուցվածքում ունեն բյուրեղային կովալենտային ցանց։
6։ Ակտինիդներ (ամերիցիում, թորիում, ակտինիում, բերկելիում, կուրիում, ֆերմիում և այլն):
7. Լանտանիդներ (գադոլինիում, սամարիում, ցերիում, նեոդիմ, լուտեցիում, լանթան, էրբիում և այլն): Դրանք ներառում են մագնեզիում և բերիլիում:
Բնական միացություններ
Բնության մեջ գոյություն ունի բյուրեղաքիմիական կոդավորման առանձին դաս։ Այս տարրերը ներառում են հայրենի մետաղներ: Սրանք հանքանյութեր են, որոնք միմյանց հետ կապված չեն: Ամենից հաճախ բնության մեջ մետաղները ձևավորվում են երկրաբանական գործընթացների արդյունքում։
45 նյութերը հայտնի են երկրի ընդերքում բյուրեղային վիճակում: Նրանցից շատերը բնության մեջ չափազանց հազվադեպ են, հետևաբար դրանց բարձր արժեքը: Նման տարրերի մասնաբաժինը կազմում է ընդամենը 0,1%: Հարկ է նշել, որ այդ մետաղների հայտնաբերումը նույնպես աշխատատար և ծախսատար գործընթաց է։ Այն հիմնված է կայուն թաղանթներով և էլեկտրոններով ատոմների օգտագործման վրա։
Բնական մետաղները կոչվում են նաև ազնիվ։ Դրանք բնութագրվում են քիմիական իներցիայով և միացությունների կայունությամբ։ Դրանք ներառում են ոսկի, պալադիում, պլատին, իրիդիում, արծաթ, ռութենիում և այլն: Պղինձը ամենից հաճախ հանդիպում է բնության մեջ: Երկաթը հայրենի վիճակում առկա է հիմնականում լեռնային հանքավայրերում՝ երկնաքարերի տեսքով։ առավելապեսԽմբի հազվագյուտ տարրերն են կապարը, քրոմը, ցինկը, ինդիումը և կադմիումը։
Հիմնական հատկանիշներ
Գրեթե բոլոր մետաղները նորմալ պայմաններում կոշտ են և դիմացկուն: Բացառություն են կազմում ֆրանցիումը և սնդիկը, ալկալիական մետաղները: Խմբի բոլոր տարրերի հալման ջերմաստիճանը տարբեր է: Նրա միջակայքը տատանվում է -39-ից +3410 աստիճան Ցելսիուսի սահմաններում: Վոլֆրամը համարվում է հալման առավել դիմացկունը։ Դրա միացությունները կորցնում են իրենց դիմադրությունը միայն +3400 C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Կապարն ու անագը պետք է տարբերվեն հեշտությամբ հալվող մետաղներից:
Նաև տարրերը բաժանվում են ըստ խտության (թեթև և ծանր) և պլաստիկության (կոշտ և փափուկ): Բոլոր մետաղական միացությունները շատ լավ են անցկացնում էլեկտրականությունը: Այս հատկությունը պայմանավորված է ակտիվ էլեկտրոններով բյուրեղային ցանցերի առկայությամբ։ Պղինձը, արծաթը և ալյումինը ունեն առավելագույն հաղորդունակություն, նատրիումը մի փոքր ավելի ցածր հաղորդունակություն ունի: Հարկ է նշել մետաղների բարձր ջերմային հատկությունները։ Արծաթը համարվում է լավագույն ջերմահաղորդիչը, սնդիկը ամենավատն է։
Մետաղները շրջակա միջավայրում
Ամենից հաճախ այս տարրերը կարելի է գտնել միացությունների և հանքաքարերի տեսքով: Մետաղները բնության մեջ առաջացնում են սուլֆիտներ, օքսիդներ, կարբոնատներ։ Միացությունները մաքրելու համար նախ անհրաժեշտ է դրանք մեկուսացնել հանքաքարի բաղադրությունից։ Հաջորդ քայլը լինելու է լեգիրումը և վերջնական մշակումը։
Արդյունաբերական մետալուրգիայում առանձնանում են գունավոր և գունավոր հանքաքարերը։ Առաջինները կառուցված են երկաթի միացությունների հիման վրա, երկրորդները՝ այլ մետաղների։ Պլատինը, ոսկին և արծաթը համարվում են թանկարժեք մետաղներ։ Նրանց մեծ մասը գտնվում է երկրակեղևում։ Այնուամենայնիվավելի փոքր չափով, ծովի ջուրը նույնպես փոքր մասն է կազմում:
Ազնիվ տարրեր կան անգամ կենդանի օրգանիզմներում։ Մարդը պարունակում է մոտ 3% մետաղական միացություններ։ Մեծ մասամբ մարմինը պարունակում է նատրիում և կալցիում, որոնք գործում են որպես միջբջջային էլեկտրոլիտ։ Մագնեզիումն անհրաժեշտ է կենտրոնական նյարդային համակարգի և մկանային զանգվածի բնականոն գործունեության համար, երկաթը օգտակար է արյան համար, պղինձը օգտակար է լյարդի համար։
Գտնելով մետաղական միացություններ
Էլեմենտների մեծ մասը գտնվում է հողի վերին շերտի տակ ամենուր: Երկրակեղևի ամենատարածված մետաղը ալյումինն է: Դրա տոկոսը տատանվում է 8,2%-ի սահմաններում։ Երկրակեղևում ամենատարածված մետաղը գտնելը դժվար չէ, քանի որ այն հանդիպում է հանքաքարերի տեսքով:
Երկաթը և կալցիումը բնության մեջ մի փոքր ավելի քիչ տարածված են: Նրանց տոկոսը կազմում է 4,1%: Հաջորդում են մագնեզիումը և նատրիումը` 2,3-ական%, կալիումը` 2,1%: Բնության մեջ մնացած մետաղները զբաղեցնում են ոչ ավելի, քան 0,6%: Հատկանշական է, որ մագնեզիումը և նատրիումը կարելի է հավասարապես արդյունահանել ինչպես հողի, այնպես էլ ծովի ջրում։
Բնության մեջ մետաղական տարրերը հանդիպում են հանքաքարի տեսքով կամ բնիկ վիճակում, ինչպես պղնձը կամ ոսկին: Կան նյութեր, որոնք անհրաժեշտ է ստանալ օքսիդներից և սուլֆիդներից, օրինակ՝ հեմատիտ, կաոլին, մագնետիտ, գալենա և այլն։
Մետաղների արտադրություն
Էլեմենտների արդյունահանման կարգը հանգում է օգտակար հանածոների արդյունահանմանը: Բնության մեջ մետաղներ գտնելը հանքաքարի տեսքով ամենապարզ և ամենատարածված գործընթացն է ընդհանուր արդյունաբերության մեջ։ Որոնման համարբյուրեղային հանքավայրեր, հատուկ երկրաբանական սարքավորումներ օգտագործվում են որոշակի հողամասում նյութերի բաղադրությունը վերլուծելու համար: Ավելի հազվադեպ, բնության մեջ մետաղների առկայությունը վերածվում է սովորական բաց հանքի ստորգետնյա մեթոդի:
Հանքարդյունաբերությունից հետո սկսվում է հարստացման փուլը, երբ հանքաքարի խտանյութն առանձնանում է սկզբնական միներալից: Տարրերը տարբերելու համար օգտագործվում են թրջումը, էլեկտրական հոսանքը, քիմիական ռեակցիաները, ջերմային մշակումը։ Ամենից հաճախ մետաղի հանքաքարի արտազատումը տեղի է ունենում հալման, այսինքն՝ վերականգնմամբ տաքանալու արդյունքում։
Ալյումինի արդյունահանում
Այս գործընթացով զբաղվում է
Գունավոր մետալուրգիան։ Սպառման և արտադրության առումով այն առաջատար է ծանր արդյունաբերության այլ ճյուղերի շարքում։ Երկրակեղևի ամենատարածված մետաղը ժամանակակից աշխարհում մեծ պահանջարկ ունի: Արտադրության առումով ալյումինը զիջում է միայն պողպատին։
Առավելապես այս տարրն օգտագործվում է ավիացիոն, ավտոմոբիլային և էլեկտրական արդյունաբերության մեջ: Հատկանշական է, որ երկրակեղևում ամենատարածված մետաղը կարելի է ստանալ նաև «արհեստական» միջոցներով։ Նման քիմիական ռեակցիայի համար պահանջվում են բոքսիտներ։ Նրանք ձևավորում են կավահող։ Համատեղելով այս նյութը ածխածնային էլեկտրոդների և ֆտորային աղի հետ էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ՝ դուք կարող եք ստանալ ամենամաքուր ալյումինի հանքաքարը։
Չինաստանն այս բաղադրիչի արտադրողների շարքում առաջատար երկիրն է։ Այնտեղ տարեկան հալվում է մինչև 18,5 մլն տոննա մետաղ։ Ռուս-շվեյցարական UC RUSAL ասոցիացիան առաջատարն է ալյումինի արդյունահանման նմանատիպ վարկանիշով:
Մետաղների օգտագործում
Խմբի բոլոր տարրերը դիմացկուն են, անթափանց և ջերմաստիճանի նկատմամբ համեմատաբար դիմացկուն։ Այդ իսկ պատճառով մետաղներն այնքան տարածված են առօրյա կյանքում։ Այսօր դրանք օգտագործվում են էլեկտրական լարերի, ռեզիստորների, տեխնիկայի և կենցաղային իրերի պատրաստման համար:
Մետաղները իդեալական շինարարական և գործիքային նյութեր են: Շինարարության մեջ օգտագործվում են մաքուր և համակցված համաձուլվածքներ։ Ճարտարագիտության և ավիացիայի մեջ հիմնական կապերն են պողպատը և ավելի կոշտ կապերը:
