Neželezne, plemenite in železne vrste kovin in njihove značilnosti

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Kovine so velika skupina preprostih elementov z značilnimi lastnostmi, kot so visoka toplotna in električna prevodnost, pozitivni temperaturni koeficient in drugo. Če želite pravilno razvrstiti in razumeti, kaj je kaj, se morate ukvarjati z vsemi niansami. Poskusimo z vami razmisliti o osnovnih vrstah kovin, kot so železove, neželezne, plemenite, pa tudi zlitine. To je precej obsežna in zapletena tema, vendar bomo poskušali vse postaviti na police.

Kaj bi morali vedeti vsi?

Preden razvrstimo kovine v skupine, je treba razumeti glavne značilnosti. Primarni vključujejo negativni koeficient prevodnosti električne energije. To nakazuje, da se z znižanjem temperature prevodnost poveča in nekateri prevodniki postanejo superprevodniki. Hkrati zvišanje temperature vodi do delnegaali popolno izgubo pasovne širine. Sekundarne lastnosti vključujejo kovinski lesk in visoko tališče. Poleg tega imajo nekatere kovine v obliki spojin vlogo redukcijskega sredstva v redoks reakcijah. Upoštevajte, da v naravi skoraj nikoli ne najdemo čistih kovin, zato ne smete pozabiti niti na rudo in drobce.

O železnih kovinah

Ta skupina vključuje železo, pa tudi njegove zlitine (lito železo, ferozlitine). Pravzaprav so železne kovine zlitina železa in ogljika, a poleg tega obstajajo še drugi kemični elementi, kot so žveplo, fosfor, silicij itd., ki so najpogosteje baker, krom ali nikelj. Vse vrste železnih kovin so razvrščene po vsebnosti ogljika. Torej, obstajajo naslednje zlitine:

• Lito železo - količina ogljika se giblje od 2 do 4,3%, v nekaterih primerih doseže kritično raven 5%. Različni kemični elementi neposredno vplivajo na lastnosti izdelka. Torej žveplo s fosforjem poveča krhkost, medtem ko dodatki kroma in niklja naredijo lito železo bolj toplotno odporno in odporno proti koroziji.
• Jeklo - vsebnost ogljika do 2%. Od litega železa se razlikuje po visoki duktilnosti, pa tudi po visoki tehnološki zmogljivosti (lažji za obdelavo).

Podrobne značilnosti litega železa in jekla

Trenutno obstajaveč vrst litega železa, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju, pa tudi v industriji: livarna (siva) in konverzija (bela). Slednji se od prve vrste razlikuje po tem, da je ogljik v vezanem stanju v obliki cementa, v prvem primeru - v prostem stanju v obliki grafita. Zmanjšanje trdnosti tega materiala je posledica dejstva, da grafitne plošče zlomijo kovinsko strukturo in jo s tem oslabijo. Obstaja modificirana siva litina. Njegove značilnosti so, da je grafit v sferični obliki, kar poveča mehanske lastnosti izdelka.

Verjetno ste že ugotovili, da so postali bolj vsestranski, ker ni toliko ogljika v sestavi. Tako konstrukcijska jekla vsebujejo od 0,02 do 0,85 % ogljika in se uporabljajo za gradnjo. Njihova glavna prednost je dobra plastičnost. Stopnja krhkosti je nizka. Obstajajo tudi instrumentalni, v katerih je vsebnost ogljika nekoliko višja - od 0,65 do 1,4%, zato je močnejša zlitina, vendar krhka. Kot že ime pove, se uporablja kot surovina za izdelavo orodij (rezanje, žaganje delovnih delov strojev in sklopov). Tukaj smo si ogledali vrste železnih kovin, zato pojdimo dlje.

žlahtne kovine

Ta skupina vključuje kemično stabilne zlitine, ki ne oksidirajo v vodi in zraku. Omeniti velja, da je število takšnih kovin na celotnem planetu razmeroma majhno, proces pridobivanja in predelave pa je izjemno zapleten in dolgotrajen. Če je človeštvo dolgo poznalo le približno 7 skupin, jih je danes več.več. Torej, najbolj znane vrste plemenitih kovin: zlato, srebro, platina, osmij, rodij, paladij, iridij itd. Vse jih najdemo v naravi. Obstajajo tudi tako imenovani izotopi. Pridobivajo jih v laboratorijih s kompleksnimi kemičnimi reakcijami. Najdražja taka kovina je kalifornij-252, vreden 500.000 dolarjev na gram. Osmij-187, pridobljen v sodobnih laboratorijih, je med najbolj iskanimi.

O srebru in zlatu

Že od kamene dobe ljudje poznajo takšno kovino, kot je zlato. Lahko rečemo, da je to najpomembnejša plemenita kovina na svetu. V naravi ga najpogosteje najdemo kot kepice z majhno količino nečistoč ali v zlitini s srebrom. Izjemne lastnosti vključujejo toplotno prevodnost in zelo nizko odpornost. Seveda ne gre omeniti kovnosti zlata, zato je izjemno priljubljen material za izdelavo nakita. Zanimivo dejstvo: največji zlat je bil najden v Avstraliji. Tehtal je približno 90 kilogramov.

Če upoštevamo glavne vrste plemenitih kovin, potem o srebru ne moremo reči. V naravi se ta material nahaja v naravni obliki (srebrna ruda). Vendar je treba omeniti, da se glavna proizvodnja izvaja iz kompleksnih rud, kjer je relativno malo srebra, vendar so nahajališča takšnih mineralov pogostejša. Je zelo mehka in duktilna kovina, ki ima izjemno električno in toplotno prevodnost.

rodij in platina

Rodij je kovina, neimeti lastne minerale je zato eden najdražjih. Za gram boste morali plačati več kot 220 dolarjev. Ta plemenita kovina ima srebrno barvo z modrikastim odtenkom. Odlikuje ga odpornost na kemične in toplotne vplive, vendar je zaradi svoje krhkosti izjemno občutljiv na mehanske poškodbe. Ker je precej drag, se uporablja le tam, kjer ni mogoče najti analoga.

Če upoštevamo vrste in vrste kovin, potem ne moremo reči o platini, ki jo je leta 1952 odkril švedski kemik. To je dokaj redek material in ga v naravi najdemo le v kombinaciji z zlitinami z drugimi kovinami. Postopek rudarjenja je izjemno naporen in zahteva velike naložbe, vendar se splača, saj nobena doslej znana kislina ne vpliva na platino. Pri segrevanju ne spremeni svoje barve in ne oksidira.

Vrste neželeznih kovin

Ta skupina je najbolj iskana, saj je večina materialov surovin za proizvodnjo valjane kovine. Če govorimo o obsegu, potem je precej obsežen, to je: strojništvo, metalurgija, radijska elektronika, visoka tehnologija itd. Glede na fizikalne lastnosti obstajajo naslednje vrste neželeznih kovin:

• težka (svinec, cink, kositer, nikelj itd.);
• lahka (aluminij, titan, magnezij itd.).

Po tej klasifikaciji obstaja metalurgija lahkih in težkih kovin. Ni skrivnost, da je iz te skupine mogoče izdelati popolnoma katero koli tehniko. Upoštevajte, da za barvovključuje vse vrste kovinskih zlitin, razen železa. Zdaj pa gremo naprej.

Glavne vrste težkih kovin

Do danes obstaja približno 40 definicij koncepta te skupine materialov. Med značilnostmi je impresivna atomska teža, običajno več kot 50. Iz tega lahko sklepamo, da je treba na seznam vključiti vse, kar pride za vanadijem (ne glede na gostoto). Če pa uporabimo drugo definicijo, je lahko odločilni parameter gostota, ki bi morala biti večja od gostote železa (8 g/cm3). V tem primeru bo seznam vseboval: svinec, živo srebro, baker, za seznamom pa bo kositer. Danes je vprašanje onesnaževanja okolja s strani te skupine izjemno pereče. To je posledica dejstva, da se številne kovine uporabljajo v težki industriji in končajo v oceanu skupaj z odplakami. Glavna težava je visoka toksičnost živega srebra, svinca, kadmija. Poleg tega se nekatere vrste težkih kovin običajno kopičijo v živih organizmih. Tako je bilo zaradi zastrupitve z živim srebrom leta 1977 več kot 2300 žrtev.

živo srebro, svinec in kadmij

To so najnevarnejše težke neželezne kovine. So glavni onesnaževalci okolja. Živo srebro je za ljudi zelo strupena kovina, v ocean vstopa skozi ozračje in z odplakami. Ko se premog sežiga v elektrarnah, se spojine živega srebra sprostijo v ozračje in nato padejo v ocean kot padavine. Poleg tega se v njih kopiči veliko sladkovodnega in morskega življenjaznatna količina živega srebra v telesu, kar je večkrat povzročilo zastrupitev ljudi in celo smrt.

Kadmij je razpršen in dokaj redek element, ki vstopa v ocean skupaj z odpadno vodo iz metalurške in rudarske industrije. Treba je opozoriti, da je kadmij prisoten v človeškem telesu, vendar je zelo majhen. Pri kronični zastrupitvi se kosti uničijo in začne se anemija. Kar zadeva svinec, je ta kovina v razpršenem stanju skoraj povsod. Takšne vrste kovin, katerih fotografije smo dali zgoraj, se izločajo iz telesa, vendar precej počasi, zato njihov presežek povzroča resne zdravstvene težave. Skupaj s celinskim prahom približno 25.000 ton svinca vstopi v ocean skupaj s padavinami.

Opomba

Kot vidite, obstajajo različne vrste in lastnosti kovin. Nekaj sploh ni nevarno in vsak dan nosimo na roki srebrn križec in zlat prstan. Radioaktivne snovi lahko ubijejo človeka, zato okoljevarstveniki po vsem svetu poskušajo delno rešiti vprašanje izpusta nevarnih kovin v ocean in ozračje. Seveda je tovrstne težave zelo težko reševati, sploh glede na to, da večina podjetnikov sploh ne navezuje stikov. Kljub temu ne pozabite, da brez prevodnikov, ki so prav tako sestavljeni iz kovine, električni tokokrogi niso mogoči, brez železa pa ne bo avtomobilov in drugih stvari, ki so nam znane.

Nismo se dotaknili skupine tako imenovanih radioaktivnih kovin Mendelejevega periodnega sistema. tukajvključujejo: tehnecij, polonij, prometij itd. Glavni namen je uporaba v jedrskih reaktorjih in orožju, zaradi česar so zelo nevarni.

Sklep

Zagotovo ste opazili, da obstaja veliko različnih vrst kovin. V naravi jih je večina v obliki rud in tvorijo različne sulfide, karbonate in druge kemične spojine. Za pridobivanje čistih kovin in njihovo nadaljnjo uporabo se uporabljajo sodobne tehnološke čistilne in obogatitvene linije. Zagotovo vas bo zanimalo, da človeško telo vsebuje tudi majhno količino kovinskih spojin - približno 3%. Torej imamo kalcij v kosteh, železo v krvi, magnezij se nenehno kopiči v mišicah, baker pa je v jetrih.

No, to je načeloma vse, kar lahko rečemo o tem, katere vrste kovinskih zlitin obstajajo. Kljub temu, da je to precej zapletena tema, bo morda zanimiva za tiste, ki imajo radi metalurgijo.