Neželezné, drahé a železné druhy kovov a ich vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Kovy sú veľkou skupinou jednoduchých prvkov s charakteristickými vlastnosťami, ako je vysoká tepelná a elektrická vodivosť, kladný teplotný koeficient a ďalšie. Ak chcete správne klasifikovať a pochopiť, čo je čo, musíte sa vysporiadať so všetkými nuansami. Pokúsme sa s vami zvážiť také základné druhy kovov, ako sú železné, neželezné, drahé, ako aj zliatiny. Toto je pomerne rozsiahla a zložitá téma, ale pokúsime sa dať všetko na policu.

Čo by mal vedieť každý?

Pred zaradením kovov do skupín je potrebné pochopiť hlavné črty. Medzi primárne patrí záporný koeficient vodivosti elektriny. To naznačuje, že so znižovaním teploty sa zvyšuje vodivosť a niektoré vodiče sa stávajú supravodičmi. Súčasne zvýšenie teploty vedie k čiastočnémualebo úplná strata šírky pásma. Medzi sekundárne vlastnosti patrí kovový lesk, ako aj vysoká teplota topenia. Okrem toho niektoré kovy vo forme zlúčenín zohrávajú pri redoxných reakciách úlohu redukčného činidla. Upozorňujeme, že čisté kovy sa v prírode prakticky nikdy nenachádzajú, takže by ste nemali zabúdať ani na rudu a nugety.

O železných kovoch

Do tejto skupiny patrí železo, ako aj jeho zliatiny (liatina, ferozliatiny). V skutočnosti sú železné kovy zliatinou železa a uhlíka, no okrem nich existujú aj ďalšie chemické prvky, ako je síra, fosfor, kremík atď., ktorými sú najčastejšie meď, chróm alebo nikel. Všetky druhy železných kovov sú klasifikované podľa obsahu uhlíka. Existujú teda nasledujúce zliatiny:

• Liatina - množstvo uhlíka sa pohybuje od 2 do 4,3%, v niektorých prípadoch dosahuje kritickú úroveň 5%. Rôzne chemické prvky priamo ovplyvňujú vlastnosti produktu. Takže síra s fosforom zvyšujú krehkosť, zatiaľ čo prísady chrómu a niklu robia liatinu odolnejšou voči teplu a korózii.
• Oceľ - obsah uhlíka do 2%. Od liatiny sa líši vysokou ťažnosťou, ako aj vysokým technologickým výkonom (jednoduchšie spracovanie).

Vlastnosti liatiny a ocele v detailoch

Momentálne existujeniekoľko druhov liatiny, ktoré sa používajú v každodennom živote, ako aj v priemysle: zlievareň (sivá) a konverzia (biela). Ten sa líši od prvého typu tým, že uhlík je vo viazanom stave vo forme cementu, v prvom prípade - vo voľnom stave vo forme grafitu. Pokles pevnosti tohto materiálu je spôsobený tým, že grafitové platne porušujú kovovú štruktúru, čím ju oslabujú. Je tam modifikovaná sivá liatina. Jeho vlastnosti spočívajú v tom, že grafit má guľovitý tvar, čo zvyšuje mechanické vlastnosti produktu.

Asi ste si už uvedomili, že sa stali všestrannejšími, pretože v zložení nie je toľko uhlíka. Konštrukčné ocele teda obsahujú od 0,02 do 0,85 % uhlíka a používajú sa na stavbu. Ich hlavnou výhodou je dobrá plasticita. Stupeň krehkosti je nízky. Existujú aj inštrumentálne, v ktorých je obsah uhlíka o niečo vyšší - od 0,65 do 1,4%, takže je to pevnejšia zliatina, ale krehká. Používa sa, ako už z názvu vyplýva, ako polotovar na vytváranie nástrojov (rezanie, pílenie pracovných častí strojov a zostáv). Tu sme sa pozreli na typy železných kovov, takže poďme ďalej.

Vzácne kovy

Do tejto skupiny patria chemicky stabilné zliatiny, ktoré neoxidujú vo vode a na vzduchu. Stojí za zmienku, že počet takýchto kovov na celej planéte je relatívne malý a proces ťažby a spracovania je mimoriadne zložitý a časovo náročný. Ak ľudstvo dlho poznalo len asi 7 skupín, dnes ich je niekoľko.viac. Takže najznámejšie druhy drahých kovov: zlato, striebro, platina, osmium, ródium, paládium, irídium atď. Všetky sa nachádzajú v prírode. Existujú aj takzvané izotopy. Získavajú sa v laboratóriách zložitými chemickými reakciami. Najdrahším takýmto kovom je kalifornium-252 v hodnote 500 000 dolárov za gram. Osmium-187, získané v moderných laboratóriách, patrí medzi najžiadanejšie.

O striebre a zlate

Od doby kamennej ľudia poznajú taký kov ako zlato. Dá sa povedať, že ide o najdôležitejší vzácny kov na svete. V prírode sa najčastejšie vyskytuje ako nugety s malým množstvom nečistôt alebo v zliatine so striebrom. Medzi výnimočné vlastnosti patrí tepelná vodivosť a veľmi nízky odpor. Samozrejme, nemožno si nevšimnúť kujnosť zlata, a preto je mimoriadne obľúbeným materiálom na výrobu šperkov. Zaujímavosť: najväčší zlatý nuget bol nájdený v Austrálii. Vážil asi 90 kilogramov.

Ak vezmeme do úvahy hlavné typy drahých kovov, potom nemôžeme povedať o striebre. V prírode sa tento materiál nachádza v natívnej forme (strieborná ruda). Je však potrebné poznamenať, že hlavná výroba sa vykonáva z komplexných rúd, kde je relatívne málo striebra, ale ložiská takýchto minerálov sú bežnejšie. Je to veľmi mäkký a tvárny kov, ktorý má výnimočnú elektrickú a tepelnú vodivosť.

Ródium a platina

Ródium je kov, niemať vlastné minerály je preto jedným z najdrahších. Za gram budete musieť zaplatiť viac ako 220 dolárov. Tento ušľachtilý kov má striebornú farbu s modrastým nádychom. Vyznačuje sa odolnosťou voči chemickým a tepelným vplyvom, ale je mimoriadne náchylný na mechanické poškodenie kvôli svojej krehkosti. Keďže je dosť drahý, používa sa len tam, kde nie je možné nájsť analóg.

Ak vezmeme do úvahy typy a typy kovov, potom nemôžeme povedať o platine, ktorú objavil v roku 1952 švédsky chemik. Ide o pomerne vzácny materiál, ktorý sa v prírode vyskytuje iba v kombinácii so zliatinami s inými kovmi. Proces ťažby je mimoriadne namáhavý a vyžaduje si veľké investície, ale stojí za to, pretože žiadna doteraz známa kyselina neovplyvňuje platinu. Pri zahrievaní nemení farbu a neoxiduje.

Druhy neželezných kovov

Táto skupina je najžiadanejšia, keďže väčšinu materiálov tvoria suroviny na výrobu valcovaného kovu. Ak hovoríme o rozsahu, tak ten je pomerne rozsiahly, ide o: strojárstvo, metalurgiu, rádioelektroniku, špičkové technológie atď. Podľa fyzikálnych vlastností rozlišujeme tieto druhy neželezných kovov:

• ťažké (olovo, zinok, cín, nikel atď.);
• ľahké (hliník, titán, horčík atď.).

Podľa tejto klasifikácie sa rozlišuje metalurgia ľahkých a ťažkých kovov. Nie je žiadnym tajomstvom, že z tejto skupiny je možné vyrobiť absolútne akúkoľvek techniku. Upozorňujeme, že pre farbuzahŕňa všetky druhy kovových zliatin okrem železa. Teraz poďme ďalej.

Hlavné typy ťažkých kovov

K dnešnému dňu existuje približne 40 definícií pojmu tejto skupiny materiálov. Medzi charakteristické znaky patrí pôsobivá atómová hmotnosť, zvyčajne viac ako 50. Z toho môžeme usúdiť, že všetko, čo nasleduje po vanádu (bez ohľadu na hustotu), by malo byť zahrnuté do zoznamu. Ak sa však použije iná definícia, potom môže byť určujúcim parametrom hustota, ktorá by mala byť väčšia ako hustota železa (8 g/cm3). V tomto prípade bude zoznam obsahovať: olovo, ortuť, meď, ale za zoznamom bude cín. Dnes je problém znečisťovania životného prostredia touto skupinou mimoriadne akútny. Je to spôsobené tým, že mnohé kovy sa využívajú v ťažkom priemysle a spolu s odpadovými vodami končia v oceáne. Hlavným problémom je vysoká toxicita ortuti, olova, kadmia. Okrem toho niektoré druhy ťažkých kovov majú tendenciu sa hromadiť v živých organizmoch. Takže v dôsledku otravy ortuťou v roku 1977 bolo viac ako 2300 obetí.

Ortuť, olovo a kadmium

Toto sú najnebezpečnejšie ťažké neželezné kovy. Sú hlavnými znečisťujúcimi látkami životného prostredia. Ortuť je pre človeka vysoko toxický kov, do oceánu sa dostáva cez atmosféru a odpadovými vodami. Pri spaľovaní uhlia v elektrárňach sa zlúčeniny ortuti uvoľňujú do atmosféry a potom padajú do oceánu ako zrážky. Okrem toho sa v nich hromadí veľa sladkovodných a morských živočíchovznačné množstvo ortuti v tele, ktoré viac ako raz viedlo k otrave človeka a dokonca k smrti.

Kadmium je rozptýlený a pomerne vzácny prvok, ktorý sa dostáva do oceánu spolu s odpadovými vodami z metalurgického priemyslu a priemyslu spracovania rúd. Treba si uvedomiť, že kadmium sa v ľudskom tele nachádza, no je ho veľmi málo. Pri chronickej otrave sú kosti zničené a začína sa anémia. Pokiaľ ide o olovo, tento kov v rozptýlenom stave sa nachádza takmer všade. Takéto druhy kovov, ktorých fotografie sme uviedli vyššie, sa z tela vylučujú, ale pomerne pomaly, takže ich nadbytok spôsobuje vážne zdravotné problémy. Spolu s kontinentálnym prachom sa spolu so zrážkami dostáva do oceánu približne 25 000 ton olova.

Poznámka

Ako vidíte, existuje množstvo druhov a vlastností kovov. Niečo nie je vôbec nebezpečné a každý deň nosíme na ruke strieborný krížik a zlatý prsteň. Rádioaktívne látky môžu zabiť človeka, preto sa ekológovia na celom svete snažia čiastočne vyriešiť problém úniku nebezpečných kovov do oceánu a atmosféry. Samozrejme, takéto problémy sa riešia veľmi ťažko, najmä vzhľadom na to, že väčšina podnikateľov vôbec nekontaktuje. Nezabúdajte však, že bez vodičov, ktoré pozostávajú aj z kovu, sú elektrické obvody nemožné a bez železa nebudú autá a iné nám známe veci.

Nedotkli sme sa skupiny takzvaných rádioaktívnych kovov Mendelejevovej periodickej tabuľky. Tuzahŕňajú: technécium, polónium, promethium atď. Hlavným účelom je použitie v jadrových reaktoroch a zbraniach, čo ich robí veľmi nebezpečnými.

Záver

Určite ste si všimli, že existuje veľa rôznych druhov kovov. V prírode sa väčšina z nich vyskytuje vo forme rúd a tvoria rôzne sulfidy, uhličitany a iné chemické zlúčeniny. Na získanie čistých kovov a ich ďalšie využitie slúžia moderné technologické linky čistenia a obohacovania. Určite vás bude zaujímať, že ľudské telo obsahuje aj malé množstvo zlúčenín kovov – asi 3 %. Takže vápnik máme v kostiach, železo v krvi, horčík sa neustále hromadí vo svaloch a meď je v pečeni.

To je v zásade všetko, čo sa dá povedať o tom, aké typy kovových zliatin existujú. Napriek tomu, že ide o pomerne komplikovanú tému, môže byť zaujímavá pre tých, ktorí majú radi metalurgiu.