Metali su skupina elemenata koji imaju jedinstvena svojstva kao što su električna vodljivost, visok prijenos topline, pozitivni koeficijent otpora, karakterističan sjaj i relativna duktilnost. Ova vrsta tvari je jednostavna u smislu kemijskih spojeva.
Klasifikacija po grupama
Metali su među najčešćim materijalima koje je čovječanstvo koristilo tijekom svoje povijesti. 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 najveći dio periodnog sustava (94 od 118 elemenata). Od službeno priznatih grupa vrijedi istaknuti sljedeće grupe:
1. Alkalni (litij, kalij, natrij, francij, cezij, rubidij). U dodiru s vodom stvaraju hidrokside.
2. Zemnoalkalna (kalcij, barij, stroncij, radij). Razlikuju se po gustoći i tvrdoći.
3. Svjetlo (aluminij, olovo, cink, galij, kadmij, kositar, živa). Često se koristi u legurama zbog niske gustoće.
4. prijelazni (uran,zlato, titan, bakar, srebro, nikal, željezo, kob alt, platina, paladij itd.). Imaju promjenjivo oksidacijsko stanje.
5. Polumetali (germanij, silicij, antimon, bor, polonij itd.). Imaju kristalnu kovalentnu rešetku u svojoj strukturi.
6. Aktinidi (americij, torij, aktinij, berkelij, kurij, fermij, itd.).
7. Lantanidi (gadolinij, samarij, cerij, neodim, lutecij, lantan, erbij itd.).
Vrijedi napomenuti da u zemljinoj kori postoje metali i oni koji nisu definirani u skupinama. To uključuje magnezij i berilij.
Nativne spojeve
U prirodi postoji posebna klasa kristalno-kemijske kodifikacije. Ovi elementi uključuju prirodne metale. To su minerali koji nisu međusobno povezani. Domaći metali u prirodi najčešće nastaju kao rezultat geoloških procesa.
45 tvari su poznate u kristalnom stanju u zemljinoj kori. Većina ih je iznimno rijetka u prirodi, stoga njihova visoka cijena. Udio takvih elemenata je samo 0,1%. Treba napomenuti da je pronalaženje ovih metala također naporan i skup proces. Temelji se na korištenju atoma sa stabilnim ljuskama i elektronima.
Samorodni metali se također nazivaju plemenitim. Karakteriziraju ih kemijska tromost i stabilnost spojeva. To uključuje zlato, paladij, platinu, iridij, srebro, rutenij itd. Bakar se najčešće nalazi u prirodi. Željezo u izvornom stanju prisutno je uglavnom u planinskim naslagama u obliku meteorita. po najvišerijetki elementi skupine su olovo, krom, cink, indij i kadmij.
Osnovne značajke
Gotovo svi metali u normalnim uvjetima su tvrdi i otporni. Iznimka su francij i živa, alkalni metali. Temperatura taljenja za sve elemente skupine je različita. Njegov raspon se kreće od -39 do +3410 stupnjeva Celzija. Volfram se smatra najotpornijim na taljenje. Njegovi spojevi gube otpornost samo na temperaturama iznad +3400 C. Olovo i kositar treba razlikovati od lako rastaljenih metala.
Također, elementi se dijele prema gustoći (laki i teški) i plastičnosti (tvrdi i mekani). Svi metalni spojevi vrlo dobro provode struju. Ovo svojstvo je posljedica prisutnosti kristalnih rešetki s aktivnim elektronima. Bakar, srebro i aluminij imaju najveću vodljivost, natrij ima nešto nižu vodljivost. Vrijedi napomenuti visoka toplinska svojstva metala. Srebro se smatra najboljim provodnikom topline, živa je najgora.
Metali u okolišu
Ti elementi se najčešće mogu naći u obliku spojeva i ruda. Metali u prirodi tvore sulfite, okside, karbonate. Za pročišćavanje spojeva prvo ih je potrebno izolirati iz sastava rude. Sljedeći korak bit će legiranje i završna obrada.
U industrijskoj metalurgiji razlikuju se rude željeza i obojenih metala. Prvi su izgrađeni na bazi željeznih spojeva, a drugi na drugim metalima. Platina, zlato i srebro smatraju se plemenitim metalima. Većina ih je u zemljinoj kori. Međutimu manjoj mjeri, morska voda također čini mali udio.
Čak i u živim organizmima postoje plemeniti elementi. Osoba sadrži oko 3% metalnih spojeva. Većim dijelom tijelo sadrži natrij i kalcij, koji djeluju kao međustanični elektrolit. Magnezij je neophodan za normalno funkcioniranje središnjeg živčanog sustava i mišićne mase, željezo je dobro za krv, bakar je dobar za jetru.
Pronalaženje metalnih spojeva
Većina elemenata se posvuda nalazi ispod gornjeg sloja tla. Najčešći metal u zemljinoj kori je aluminij. Njegov postotak varira unutar 8,2%. Pronaći najčešći metal u zemljinoj kori nije teško, jer se javlja u obliku ruda.
Željezo i kalcij su nešto rjeđe u prirodi. Njihov postotak je 4,1%. Slijede magnezij i natrij - po 2,3%, kalij - 2,1%. Preostali metali u prirodi ne zauzimaju više od 0,6%. Važno je napomenuti da se magnezij i natrij mogu jednako kopati iu zemlji iu morskoj vodi.
Metalni elementi u prirodi se nalaze u obliku ruda ili u izvornom stanju, poput bakra ili zlata. Postoje tvari koje je potrebno dobiti iz oksida i sulfida, na primjer, hematit, kaolin, magnetit, galenit, itd.
Proizvodnja metala
Procedura vađenja elemenata svodi se na vađenje minerala. Pronalaženje metala u prirodi u obliku ruda je najjednostavniji i najčešći proces u općoj industriji. Za traženjekristalnih naslaga, posebna geološka oprema se koristi za analizu sastava tvari u pojedinom komadu zemlje. U rjeđim slučajevima, prisutnost metala u prirodi se svodi na banalnu podzemnu metodu otvorenog kopa.
Nakon rudarenja počinje faza obogaćivanja, kada se koncentrat rude odvaja od izvornog minerala. Za razlikovanje elemenata koriste se vlaženje, električna struja, kemijske reakcije, toplinska obrada. Najčešće se oslobađanje metalne rude događa kao posljedica taljenja, odnosno zagrijavanja uz oporavak.
vađenje aluminija
Obojena metalurgija je uključena u ovaj proces. Po potrošnji i proizvodnji vodeća je među ostalim granama teške industrije. Najčešći metal u zemljinoj kori vrlo je tražen u suvremenom svijetu. Po proizvodnji, aluminij je drugi nakon čelika.
Ovaj element se prije svega koristi u zrakoplovnoj, automobilskoj i elektro industriji. Važno je napomenuti da se najčešći metal u zemljinoj kori također može dobiti "umjetnim" sredstvima. Za takvu kemijsku reakciju potrebni su boksiti. Oni tvore glinicu. Kombinacijom ove tvari s ugljičnim elektrodama i fluoridnom soli pod djelovanjem električne struje možete dobiti najčišću aluminijsku rudu.
Kina je vodeća zemlja među proizvođačima ove komponente. Godišnje se tamo pretopi do 18,5 milijuna tona metala. Rusko-švicarska udruga UC RUSAL vodeća je u sličnoj ocjeni rudarstva aluminija.
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 kućanskih predmeta.
Metali su idealni materijali za konstrukciju i alate. U građevinarstvu se koriste čiste i kombinirane legure. U strojarstvu i zrakoplovstvu, glavne veze su čelik i tvrđe veze.
