Metalen zijn een groep elementen met unieke eigenschappen zoals elektrische geleidbaarheid, hoge warmteoverdracht, positieve weerstandscoëfficiënt, karakteristieke glans en relatieve taaiheid. Dit type stof is eenvoudig in termen van chemische verbindingen.
Classificatie door groepen
Metalen behoren tot de meest gebruikte materialen door de mensheid in de loop van de geschiedenis. De meeste bevinden zich in de middelste lagen van de aardkorst, maar er zijn er ook die diep verborgen zijn in bergafzettingen.
Op dit moment nemen metalen het grootste deel van het periodiek systeem in beslag (94 van de 118 elementen). Van de officieel erkende groepen is het vermeldenswaard de volgende groepen:
1. Alkalisch (lithium, kalium, natrium, francium, cesium, rubidium). Wanneer ze in contact komen met water, vormen ze hydroxiden.
2. Alkalische aarde (calcium, barium, strontium, radium). Verschillen in dichtheid en hardheid.
3. Licht (aluminium, lood, zink, gallium, cadmium, tin, kwik). Vaak gebruikt in legeringen vanwege de lage dichtheid.
4. overgangsfase (uranium,goud, titanium, koper, zilver, nikkel, ijzer, kob alt, platina, palladium, enz.). Ze hebben een variabele oxidatietoestand.
5. Halfmetalen (germanium, silicium, antimoon, boor, polonium, enz.). Ze hebben een kristallijn covalent rooster in hun structuur.
6. Actiniden (americium, thorium, actinium, berkelium, curium, fermium, enz.).
7. Lanthaniden (gadolinium, samarium, cerium, neodymium, lutetium, lanthaan, erbium, enz.).
Het is vermeldenswaard dat er metalen in de aardkorst zijn en metalen die niet in groepen zijn gedefinieerd. Deze omvatten magnesium en beryllium.
Native verbindingen
In de natuur is er een aparte klasse van kristalchemische codering. Deze elementen omvatten inheemse metalen. Dit zijn mineralen die niet aan elkaar verwant zijn. Meestal worden inheemse metalen in de natuur gevormd als gevolg van geologische processen.
45 stoffen zijn bekend in de kristallijne toestand in de aardkorst. De meeste van hen zijn uiterst zeldzaam van aard, vandaar hun hoge kosten. Het aandeel van dergelijke elementen is slechts 0,1%. Opgemerkt moet worden dat het vinden van deze metalen ook een arbeidsintensief en duur proces is. Het is gebaseerd op het gebruik van atomen met stabiele schillen en elektronen.
Inheemse metalen worden ook wel edele metalen genoemd. Ze worden gekenmerkt door chemische inertie en stabiliteit van verbindingen. Deze omvatten goud, palladium, platina, iridium, zilver, ruthenium, enz. Koper wordt het vaakst in de natuur gevonden. IJzer in de oorspronkelijke staat is voornamelijk aanwezig in bergafzettingen in de vorm van meteorieten. door de meestenzeldzame elementen van de groep zijn lood, chroom, zink, indium en cadmium.
Basisfuncties
Bijna alle metalen zijn onder normale omstandigheden hard en resistent. De uitzondering is francium en kwik, alkalimetalen. De smelttemperatuur voor alle elementen van de groep is anders. Het bereik varieert van -39 tot +3410 graden Celsius. Wolfraam wordt beschouwd als het meest bestand tegen smelten. De verbindingen verliezen hun weerstand alleen bij temperaturen boven +3400 C. Lood en tin moeten worden onderscheiden van gemakkelijk gesmolten metalen.
De elementen worden ook verdeeld op basis van dichtheid (licht en zwaar) en plasticiteit (hard en zacht). Alle metaalverbindingen geleiden elektriciteit zeer goed. Deze eigenschap is te wijten aan de aanwezigheid van kristalroosters met actieve elektronen. Koper, zilver en aluminium hebben de maximale geleidbaarheid, natrium heeft een iets lagere geleidbaarheid. Het is vermeldenswaard de hoge thermische eigenschappen van metalen. Zilver wordt beschouwd als de beste warmtegeleider, kwik is de slechtste.
Metalen in het milieu
Meestal zijn deze elementen te vinden in de vorm van verbindingen en ertsen. Metalen in de natuur vormen sulfieten, oxiden, carbonaten. Om de verbindingen te zuiveren, is het eerst nodig om ze te isoleren uit de samenstelling van het erts. De volgende stap is het legeren en de eindverwerking.
In de industriële metallurgie worden ferro- en non-ferro-ertsen onderscheiden. De eerste zijn gebouwd op basis van ijzerverbindingen, de laatste op andere metalen. Platina, goud en zilver worden beschouwd als edele metalen. De meeste bevinden zich in de aardkorst. Echterin mindere mate is ook zeewater verantwoordelijk voor een klein deel.
Er zijn nobele elementen, zelfs in levende organismen. Een persoon bevat ongeveer 3% metaalverbindingen. Het lichaam bevat voor het grootste deel natrium en calcium, die fungeren als een intercellulaire elektrolyt. Magnesium is nodig voor de normale werking van het centrale zenuwstelsel en de spiermassa, ijzer is goed voor het bloed, koper is goed voor de lever.
Metaalverbindingen zoeken
De meeste elementen bevinden zich overal onder de bovenste laag aarde. Het meest voorkomende metaal in de aardkorst is aluminium. Het percentage varieert binnen 8,2%. Het vinden van het meest voorkomende metaal in de aardkorst is niet moeilijk, aangezien het voorkomt in de vorm van ertsen.
IJzer en calcium komen iets minder vaak voor in de natuur. Hun percentage is 4,1%. Vervolgens komen magnesium en natrium - elk 2,3%, kalium - 2,1%. De overige metalen in de natuur nemen niet meer dan 0,6% in beslag. Het is opmerkelijk dat magnesium en natrium in gelijke mate kunnen worden gewonnen, zowel in de grond als in zeewater.
Metalen elementen in de natuur worden gevonden in de vorm van ertsen of in een natuurlijke staat, zoals koper of goud. Er zijn stoffen die moeten worden verkregen uit oxiden en sulfiden, bijvoorbeeld hematiet, kaolien, magnetiet, galena, enz.
Metaalproductie
De procedure voor het extraheren van elementen komt neer op het extraheren van mineralen. Het vinden van metalen in de natuur in de vorm van ertsen is het eenvoudigste en meest voorkomende proces in de algemene industrie. voor zoekenkristallijne afzettingen, wordt speciale geologische apparatuur gebruikt om de samenstelling van stoffen in een bepaald stuk land te analyseren. Meer zelden wordt de aanwezigheid van metalen in de natuur gereduceerd tot een banale ondergrondse methode in open groeven.
Na de mijnbouw begint de verrijkingsfase, wanneer het ertsconcentraat wordt gescheiden van het oorspronkelijke mineraal. Bevochtiging, elektrische stroom, chemische reacties, warmtebehandeling worden gebruikt om elementen te onderscheiden. Meestal vindt het vrijkomen van metaalerts plaats als gevolg van smelten, dat wil zeggen verwarming met herstel.
Aluminium mijnbouw
Non-ferrometallurgie houdt zich bezig met dit proces. In termen van consumptie en productie is het een leider onder andere takken van de zware industrie. Het meest voorkomende metaal in de aardkorst is erg in trek in de moderne wereld. In termen van productie komt aluminium op de tweede plaats na staal.
Dit element wordt vooral gebruikt in de luchtvaart-, automobiel- en elektrische industrie. Het is opmerkelijk dat het meest voorkomende metaal in de aardkorst ook met "kunstmatige" middelen kan worden verkregen. Voor zo'n chemische reactie zijn bauxieten nodig. Ze vormen aluminiumoxide. Door deze stof te combineren met koolstofelektroden en fluoridezout onder invloed van een elektrische stroom, kunt u het zuiverste aluminiumerts krijgen.
China is het leidende land onder de producenten van dit onderdeel. Jaarlijks wordt er tot 18,5 miljoen ton metaal gesmolten. De Russisch-Zwitserse vereniging UC RUSAL is de leider in een vergelijkbare beoordeling van aluminiummijnen.
Gebruik van metalen
Alle elementen van de groep zijn duurzaam, ondoordringbaar en relatief temperatuurbestendig. Dat is de reden waarom metalen zo gewoon zijn in het dagelijks leven. Tegenwoordig worden ze gebruikt om elektrische draden, weerstanden, apparaten en huishoudelijke artikelen te maken.
Metalen zijn ideale constructie- en gereedschapsmaterialen. In de bouw worden zuivere en gecombineerde legeringen gebruikt. In engineering en luchtvaart zijn de belangrijkste verbindingen staal en hardere verbindingen.
