Priprava kovin in njihova uporaba

Kljub dejstvu, da se materiali, ustvarjeni v umetnosti, vedno bolj uporabljajo v industriji in vsakdanjem življenju še vedno ni mogoče opustiti uporabe kovin. Imajo edinstveno kombinacijo lastnosti, zlitine pa omogočajo maksimalno uporabo njihovega potenciala. Na katerih področjih je proizvodnja in uporaba kovin?

Značilnosti skupine elementov

Kovine pomenijo niz anorganskih kemikalij, ki imajo značilne lastnosti. Običajno vključujejo naslednje:

• visoka toplotna prevodnost;
• plastičnost, relativno enostavnost obdelave;
• sorazmerno visoko tališče;
• dobra električna prevodnost;
• značilen "kovinski" sijaj;
• vlogo reducenta v reakcijah;
• visoka gostota.

Seveda ne vsi elementi te skupine imajo vse te lastnosti, na primer, živo srebro pri sobni temperaturi, se tekočina galij stalimo toplota človeške roke, in bizmut komaj temprane. Na splošno pa vse te lastnosti sledijo v skupku kovin.

Notranja klasifikacija

Kovine so običajno razdeljene v več kategorij, od katerih vsaka združuje elemente, ki so najbližje drug drugemu v različnih parametrih. Obstajajo naslednje skupine:

• alkalno - 6;
• alkalna zemlja - 4;
• prehodno - 38;
• pljuča - 7;
• semimetals - 7;
• lantanidi - 14 + 1;
• aktinidi - 14 + 1;

Zunaj skupin so še dve: berilij in magnezij. Tako je v tem trenutku med vsemi odprtimi elementi 94 znanstvenikov omenjeno kot kovine.

Poleg tega je treba omeniti, da obstajajo tudi druge klasifikacije. Menijo, da ločeno obravnavati dragocene, kovin iz platinske skupine, po prehodu, ognjevarnih, črno obarvane in t. D. Ta pristop je smiselno le za določene namene, je bolj primerni za uporabo konvencionalne klasifikacijo.

Zgodovina prejema

Človeštvo skozi ves razvoj je tesno povezano s predelavo in uporabo kovin. Poleg tega, da so najpogostejši elementi, se lahko uporabljajo za izdelavo različnih izdelkov samo s pomočjo mehanske obdelave. Ker ni bilo spretnosti za delo z rudo, smo najprej govorili le o uporabi nuggets. Sprva je bila mehka kovina, ki je ime dala v bakreno dobo, ki je nadomestila kamnito. V tem obdobju smo razvili metodo hladnega kovanja. V nekaterih civilizacijah je postalo možno taljenje. Postopoma so ljudje obvladovali proizvodnjo neželeznih kovin, kot so zlato, srebro, kositer.

Kasneje je zamenjal baker bronasta starost. Trajalo je okoli 20 tisoč let in postalo je prelomnica za človeštvo, saj je v tem času postalo mogoče pridobiti zlitine. Obstaja postopen razvoj metalurgije, ki se izboljšuje metode pridobivanja kovin. Vendar pa v 13.-12. Stoletju, BC. e. prišlo je do tako imenovanega bronastega propada, ki je označeval začetek Železna doba. To je verjetno posledica izčrpanosti kositra. In svinec in živo srebro, odkrito v tem času, ne bi mogla nadomestiti bronaste. Tako so morali ljudje razviti proizvodnjo kovin iz rud.

Naslednje obdobje je trajalo relativno kratko - manj kot tisočletje, vendar je v zgodovini ostalo svetlo. Kljub dejstvu, da je bilo železo znano veliko prej, se je skoraj ne uporablja zaradi svojih pomanjkljivosti v primerjavi z bronasto. Poleg tega je bilo slednje veliko lažje pridobiti, medtem ko je bila talilna ruda bolj delovno intenzivna. Stvar je v tem, da je avtohtono železo redko, zato ni presenetljivo, da se je zavrnitev brona zgodila tako počasi.

Pomen spretnosti pri pridobivanju kovin

Po analogiji s tem, kako je prednik človeka najprej orodje za delo, ki je vezal oster kamen na palico, je bil prehod na nov material enako veličasten. Glavne prednosti kovinskih izdelkov so bile, da jih je bilo lažje izdelati, prav tako pa tudi možnost pritrditve. Kamen nima plastičnosti in zmnožljivosti, tako da se lahko katera koli orodja iz nje uresničijo samo, jih ni bilo mogoče popraviti.

Tako je bil prehod na uporabo kovin, ki so privedli do nadaljnjega izboljšanja instrumentov dela, pojav novih predmetov vsakdanjega življenja, okraskov, ki jih je bilo nemogoče izdelati prej. Vse to je spodbudilo tehnični napredek in postavilo temelje za razvoj metalurgije.

Sodobne metode

Če so v starodavnih časih ljudje poznali samo pridobivanje kovin iz rud ali pa bi bili zadovoljni z nuggets, potem obstajajo še drugi načini. Postali so mogoči zaradi razvoja kemije. Tako sta bili dve glavni smeri:

• Pirometalurgija. Začel se je razvijati prej in je povezan z visokimi temperaturami, potrebnimi za obdelavo materiala. Sodobne tehnologije na tem področju prav tako omogočajo uporabo plazme.
• Hidrometalurgija. Ta smer se ukvarja z ekstrakcijo elementov iz rud, odpadkov, koncentratov itd. S pomočjo vodnih in kemičnih reagentov. Na primer, metoda, ki vključuje proizvodnjo kovin z elektrolizo, je zelo pogosta in cementacijska metoda je prav tako zelo priljubljena.

Obstaja še ena zanimiva tehnologija. Zahvaljujoč proizvodnji plemenitih kovin visoke čistosti in z minimalnimi izgubami je postalo možno. Gre za rafiniranje. Ta proces je ena od vrst rafiniranja, to je postopno ločevanje nečistoč. Na primer, v primeru zlata se uporablja nasičenost taline s klorom, platina pa se raztopi v mineralnih kislinah, čemur sledi izolacija z reagenti.

Mimogrede, proizvodnja kovin z elektrolizo se najpogosteje uporablja, če je taljenje ali predelava gospodarsko nedonosna. To velja za aluminij in natrij. Obstajajo tudi več inovativnih tehnologij, ki omogočajo proizvodnjo neželeznih kovin tudi iz precej slabih rud brez znatnih stroškov, vendar se bo o tem malo kasneje razpravljalo.

O zlitinah

Večina kovin, znanih v antiki, ni vedno ustrezala določenim potrebam. Korozija, nezadostna trdota, krhkost, krhkost, krhkost - vsak element v svoji čisti obliki ima svoje pomanjkljivosti. Zato je postalo potrebno najti nove materiale, ki združujejo prednosti znanih, tj. Najti načine za proizvodnjo kovinskih zlitin. Do zdaj sta dve glavni metodi:

• Casting. Taljenje mešanih komponent ohladimo in kristaliziramo. Ta metoda je omogočila pridobivanje prvih vzorcev zlitin: bron in medenina.
• Pritisk. Mešanica praška pod visokim pritiskom, nato pa se sintrira.

Nadaljnje izboljšave

V zadnjih desetletjih se zdi najbolj obetavna proizvodnja kovin, ki uporabljajo biotehnologijo, predvsem s pomočjo bakterij. V sulfidnih surovinah je že mogoče izločiti baker, nikelj, cink, zlato in uran. Znanstveniki upajo, da bodo mikroorganizme povezali s postopki, kot so izpiranje, oksidacija, sorpcija in padavine. Poleg tega je problem čiščenja globokih odpadnih voda izjemno aktualen, saj poskušajo najti rešitev, ki vključuje sodelovanje bakterij.

Uporaba

Brez kovin in zlitin življenje ne bi bilo mogoče v obliki, v kateri je zdaj znana človeštvu. Hišice visoke višine, letala, posode, ogledala, električni aparati, avtomobili in številne druge stvari obstajajo samo zaradi oddaljenega prehoda ljudi iz kamna v baker, bron in železo.

Zaradi svoje izjemne električne in toplotno prevodnost kovin Uporabljajo se v žicah in kablu za različne namene. Zlato se uporablja za izdelavo neoksidirajočih stikov. Zaradi svoje moči in trdote kovin ki se pogosto uporablja v gradbeništvu in za pridobitev različnih modelov. Drugo področje uporabe je instrumentalno. Trde kovinske zlitine in posebne vrste jekla se pogosto uporabljajo za izdelavo delovnega dela, na primer rezalnega dela. Končno, plemenite kovine so zelo cenjene kot material za nakit. Torej obstaja veliko aplikacij.

Zanimivo za kovine in zlitine

Uporaba teh elementov je tako razširjena in ima tako dolgo zgodovino, da ni presenetljivo, da se pojavijo različni radovedni situaciji. Ti in samo nekaj zanimivih dejstev in jih je treba končati:

• Pred široko uporabo je bil aluminij zelo cenjen. Pralni stroj, ki ga je Napoleon III uporabljal za sprejemanje gostov, je bil izdelan iz tega materiala in je bil ponos monarha.
• Ime platine v španščini pomeni "srebro". Takšen neutrudljiv element je bil sprejet zaradi relativno visoke temperature tališča in posledično zaradi tega, da ga ni mogoče dolgo uporabljati.
• V čisti obliki zlato je mehko in ga je mogoče zlahka opraskati z nohtom. Zato je za izdelavo nakita zlit srebro ali baker.
• Obstajajo zlitine z radovednim lastnostom termoelastičnosti, to je "spomin" učinek oblike. Z deformacijo in naknadnim segrevanjem se vrnejo v prvotno stanje.