Színes-, nemes- és vasfémek és jellemzőik

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A fémek egyszerű elemek nagy csoportját alkotják, amelyek olyan jellegzetes tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a magas hő- és elektromos vezetőképesség, pozitív hőmérsékleti együttható stb. A megfelelő osztályozáshoz és annak megértéséhez, hogy mi az, meg kell küzdenie az összes árnyalattal. Próbáljuk meg figyelembe venni az olyan alapvető fémtípusokat, mint a vas, a színesfém, a nemesfém, valamint az ötvözetek. Ez elég kiterjedt és összetett téma, de igyekszünk mindent a polcokra tenni.

Amit mindenkinek tudnia kell?

Mielőtt a fémeket csoportokba sorolnánk, meg kell érteni a főbb jellemzőket. Az elsődlegesek közé tartozik az elektromosság negatív vezetőképességi együtthatója. Ez arra utal, hogy a hőmérséklet csökkenésével a vezetőképesség nő, és egyes vezetők szupravezetővé válnak. Ugyanakkor a hőmérséklet emelkedése részlegesvagy a sávszélesség teljes elvesztése. A másodlagos jellemzők közé tartozik a fémes csillogás, valamint a magas olvadáspont. Ezenkívül egyes fémek vegyület formájában redukálószer szerepet játszanak a redox reakciókban. Felhívjuk figyelmét, hogy tiszta fémek gyakorlatilag soha nem találhatók meg a természetben, ezért ne feledkezzünk meg az ércről és a rögökről sem.

A vasfémekről

Ebbe a csoportba tartozik a vas, valamint ötvözetei (öntöttvas, vasötvözetek). Valójában a vasfémek vas és szén ötvözete, de ezen kívül vannak más kémiai elemek is, mint például a kén, foszfor, szilícium stb., amelyek leggyakrabban réz, króm vagy nikkel. A vasfémek minden típusát széntartalom szerint osztályozzák. Tehát a következő ötvözetek vannak:

• Öntöttvas - a szén mennyisége 2 és 4,3% között mozog, egyes esetekben eléri az 5% kritikus szintet. Különféle kémiai elemek közvetlenül befolyásolják a termék tulajdonságait. Tehát a kén a foszforral növeli a ridegséget, míg a króm és nikkel adalékok hőállóbbá és korrózióállóbbá teszik az öntöttvasat.
• Acél – széntartalom akár 2%. Az öntöttvastól nagy alakíthatóságában, valamint magas technológiai teljesítményében különbözik (könnyebben feldolgozható).

Az öntöttvas és acél jellemzői részletesen

Jelenleg léteziktöbbféle öntöttvas, amelyet a mindennapi életben, valamint az iparban használnak: öntöde (szürke) és átalakítás (fehér). Ez utóbbi abban különbözik az első típustól, hogy a szén kötött állapotban van cement formájában, az első esetben - szabad állapotban grafit formájában. Ennek az anyagnak a szilárdságának csökkenése annak a ténynek köszönhető, hogy a grafitlemezek megtörik a fémszerkezetet, ezáltal gyengítik azt. Van módosított szürkeöntvény. Jellemzői, hogy a grafit gömb alakú, ami növeli a termék mechanikai tulajdonságait.

Valószínűleg már rájöttél, hogy sokoldalúbbá váltak, mivel nem sok karbon van benne. Így a szerkezeti acélok 0,02-0,85% szenet tartalmaznak, és építkezésre használják. Fő előnyük a jó plaszticitás. A ridegség foka alacsony. Vannak olyan műszeresek is, amelyekben a széntartalom valamivel magasabb - 0,65-1,4%, ezért erősebb ötvözet, de törékeny. A nevének megfelelően nyersdarabként használják szerszámok készítéséhez (gépek és szerelvények munkarészeinek vágása, fűrészelése). Itt megvizsgáltuk a vasfémek típusait, tehát menjünk tovább.

Nemesfémek

Ebbe a csoportba tartoznak a kémiailag stabil ötvözetek, amelyek nem oxidálódnak vízben és levegőben. Érdemes megjegyezni, hogy az ilyen fémek száma az egész bolygón viszonylag kicsi, a kitermelés és a feldolgozás folyamata pedig rendkívül összetett és időigényes. Ha sokáig csak 7 csoportot ismert az emberiség, ma már több van belőlük.több. Tehát a nemesfémek leghíresebb típusai: arany, ezüst, platina, ozmium, ródium, palládium, irídium stb. Mindegyik megtalálható a természetben. Vannak úgynevezett izotópok is. Laboratóriumokban nyerik összetett kémiai reakciókkal. A legdrágább ilyen fém a kalifornium-252, grammonként 500 000 dollár értékű. A modern laboratóriumokban előállított ozmium-187 az egyik legkeresettebb.

Az ezüstről és az aranyról

A kőkorszak óta az emberek ismerik az olyan fémet, mint az arany. Nyugodtan kijelenthetjük, hogy ez a világ legfontosabb nemesfémje. A természetben leggyakrabban kis mennyiségű szennyeződést tartalmazó rögként vagy ezüstöt tartalmazó ötvözetben található meg. A kivételes jellemzők közé tartozik a hővezető képesség és a nagyon alacsony ellenállás. Természetesen nem szabad figyelmen kívül hagyni az arany alakíthatóságát, ezért rendkívül népszerű anyag az ékszerkészítéshez. Érdekes tény: Ausztráliában találták a legnagyobb aranyrögöt. Körülbelül 90 kilogrammot nyomott.

Ha figyelembe vesszük a nemesfémek fő típusait, akkor nem mondhatjuk el az ezüstről. A természetben ez az anyag natív formában (ezüstérc) található. De érdemes megjegyezni, hogy a fő termelést összetett ércekből végzik, ahol viszonylag kevés ezüst van, de az ilyen ásványok lerakódásai gyakoribbak. Ez egy nagyon puha és képlékeny fém, amely kivételes elektromos és hővezető képességgel rendelkezik.

Ródium és platina

A ródium egy fém, nemsaját ásványokkal rendelkezik, ezért az egyik legdrágább. Több mint 220 dollárt kell fizetnie grammonként. Ez a nemesfém ezüstös színű, kékes árnyalattal. Kémiai és termikus hatásokkal szembeni ellenálló képessége jellemzi, de törékenysége miatt rendkívül érzékeny a mechanikai sérülésekre. Mivel meglehetősen drága, csak ott használják, ahol lehetetlen analógot találni.

Ha figyelembe vesszük a fémek típusait és típusait, akkor nem mondhatjuk el a platinát, amelyet 1952-ben fedezett fel egy svéd vegyész. Ez egy meglehetősen ritka anyag, és a természetben csak más fémekkel alkotott ötvözetekkel együtt található meg. A bányászat rendkívül munkaigényes és nagy beruházásokat igényel, de megéri, mert a platinára eddig ismert sav nincs hatással. Melegítéskor nem változtatja meg a színét és nem oxidálódik.

Színesfémek típusai

Ez a csoport a legkeresettebb, mivel az anyagok többsége hengerelt fémgyártás alapanyaga. Ha a hatókörről beszélünk, akkor ez elég kiterjedt, ez: gépészet, kohászat, rádióelektronika, csúcstechnológia stb. Fizikai tulajdonságok szerint a következő típusú színesfémek különböztethetők meg:

• nehéz (ólom, cink, ón, nikkel stb.);
• könnyű (alumínium, titán, magnézium stb.).

E besorolás szerint létezik könnyű- és nehézfémkohászat. Nem titok, hogy ebből a csoportból bármilyen technika elkészíthető. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a színminden típusú fémötvözetet magában foglal, kivéve a vasat. Most menjünk tovább.

A nehézfémek fő típusai

A mai napig körülbelül 40 definíciója létezik ennek az anyagcsoportnak. A megkülönböztető jellemzők közé tartozik a lenyűgöző atomtömeg, általában több mint 50. Ebből arra következtethetünk, hogy mindent, ami a vanádium után következik (sűrűségtől függetlenül), fel kell venni a listára. De ha más definíciót használunk, akkor a meghatározó paraméter a sűrűség lehet, aminek nagyobbnak kell lennie, mint a vasé (8 g/cm3). Ebben az esetben a listán szerepelni fog: ólom, higany, réz, de az ón a lista mögött lesz. Manapság az e csoport által okozott környezetszennyezés kérdése rendkívül akut. Ez annak köszönhető, hogy sok fémet a nehéziparban használnak fel, és a szennyvízzel együtt az óceánba kerülnek. A fő probléma a higany, ólom, kadmium magas toxicitása. Ezenkívül bizonyos típusú nehézfémek hajlamosak felhalmozódni az élő szervezetekben. Tehát az 1977-es higanymérgezésnek több mint 2300 áldozata volt.

Higany, ólom és kadmium

Ezek a legveszélyesebb nehéz, színesfémek. Ezek a fő környezetszennyező anyagok. A higany nagyon mérgező fém az emberre, a légkörön keresztül és a szennyvízzel kerül az óceánba. Amikor az erőművekben szenet égetnek el, higanyvegyületek kerülnek a légkörbe, majd csapadékként az óceánba esnek. Ezenkívül sok édesvízi és tengeri élőlény halmozódik fel bennükjelentős mennyiségű higany a szervezetben, ami nemegyszer emberi mérgezéshez, sőt halálhoz is vezetett.

A kadmium egy szétszórt és meglehetősen ritka elem, amely a kohászati és ércfeldolgozás szennyvízével együtt kerül az óceánba. Meg kell jegyezni, hogy a kadmium jelen van az emberi szervezetben, de nagyon kicsi. Krónikus mérgezés esetén a csontok elpusztulnak, és vérszegénység kezdődik. Ami az ólmot illeti, ez a fém diszpergált állapotban szinte mindenhol megtalálható. Az ilyen típusú fémek, amelyekről fentebb közöltük a fotókat, kiürülnek a szervezetből, de meglehetősen lassan, így feleslegük komoly egészségügyi problémákat okoz. A kontinentális porral együtt körülbelül 25 000 tonna ólom kerül az óceánba a csapadékkal együtt.

Megjegyzés

Amint látja, a fémeknek többféle típusa és tulajdonsága létezik. Valami egyáltalán nem veszélyes, és mindennap viselünk egy ezüst keresztet és egy aranygyűrűt a kezünkön. A radioaktív anyagok megölhetik az embert, ezért a környezetvédők szerte a világon próbálják részben megoldani a veszélyes fémek óceánba és légkörbe jutásának kérdését. Az ilyen problémákat persze nagyon nehéz megoldani, főleg, ha figyelembe vesszük, hogy a legtöbb vállalkozó egyáltalán nem veszi fel a kapcsolatot. Mindazonáltal ne felejtsük el, hogy vezetékek nélkül, amelyek szintén fémből állnak, az elektromos áramkörök lehetetlenek, és vas nélkül nem lesznek autók és más számunkra ismerős dolgok.

Mengyelejev periódusos rendszerének úgynevezett radioaktív fémeinek csoportját nem érintettük. Ittide tartozik: technécium, polónium, prométium stb. A fő cél az atomreaktorokban és fegyverekben való felhasználás, ami nagyon veszélyessé teszi őket.

Következtetés

Bizonyára észrevette, hogy sokféle fém létezik. A természetben a legtöbbjük érc formájában van jelen, és különféle szulfidokat, karbonátokat és egyéb kémiai vegyületeket képez. A tiszta fémek előállításához és további felhasználásához modern technológiai tisztító- és dúsítósorokat alkalmaznak. Bizonyára érdekelni fogja, hogy az emberi szervezet is tartalmaz egy kis mennyiségű fémvegyületet - körülbelül 3%. Tehát van kalcium a csontokban, vas a vérben, a magnézium folyamatosan felhalmozódik az izmokban, és van réz a májban.

Nos, elvileg ennyit lehet mondani arról, hogy milyen típusú fémötvözetek léteznek. Annak ellenére, hogy ez egy meglehetősen bonyolult téma, érdekes lehet a kohászat kedvelői számára.