Металите са група от елементи, които имат уникални свойства като електрическа проводимост, висок топлопренос, положителен коефициент на съпротивление, характерен блясък и относителна пластичност. Този тип вещество е просто по отношение на химичните съединения.
Класификация по групи
Металите са сред най-разпространените материали, използвани от човечеството през цялата му история. Повечето от тях са разположени в средните слоеве на земната кора, но има и такива, които са скрити дълбоко в планинските отлагания.
В момента металите заемат по-голямата част от периодичната таблица (94 от 118 елемента). От официално признатите групи си струва да се отбележат следните групи:
1. Алкални (литий, калий, натрий, франций, цезий, рубидий). При контакт с вода те образуват хидроксиди.
2. Алкалноземни (калций, барий, стронций, радий). Различават се по плътност и твърдост.
3. Светлина (алуминий, олово, цинк, галий, кадмий, калай, живак). Често се използва в сплави поради ниска плътност.
4. преходен (уран,злато, титан, мед, сребро, никел, желязо, кобалт, платина, паладий и др.). Те имат променлива степен на окисление.
5. Полуметали (германий, силиций, антимон, бор, полоний и др.). Те имат кристална ковалентна решетка в структурата си.
6. Актиниди (америций, торий, актиний, беркелий, кюрий, фермий и др.).
7. Лантаниди (гадолиний, самарий, церий, неодим, лутеций, лантан, ербий и др.).
Заслужава да се отбележи, че в земната кора има метали и такива, които не са дефинирани в групи. Те включват магнезий и берилий.
Нативни съединения
В природата съществува отделен клас кристално-химична кодификация. Тези елементи включват естествени метали. Това са минерали, които не са свързани помежду си. Най-често самородните метали в природата се образуват в резултат на геоложки процеси.
45 вещества са известни в кристално състояние в земната кора. Повечето от тях са изключително редки в природата, оттук и високата им цена. Делът на такива елементи е само 0,1%. Трябва да се отбележи, че намирането на тези метали също е трудоемък и скъп процес. Тя се основава на използването на атоми със стабилни обвивки и електрони.
Самородните метали също се наричат благородни. Те се характеризират с химическа инерция и стабилност на съединенията. Те включват злато, паладий, платина, иридий, сребро, рутений и др. Най-често медта се среща в природата. Желязото в самородно състояние присъства главно в планинските находища под формата на метеорити. от най-многоредки елементи от групата са олово, хром, цинк, индий и кадмий.
Основни функции
Почти всички метали при нормални условия са твърди и устойчиви. Изключение правят франций и живак, алкални метали. Температурата на топене за всички елементи от групата е различна. Диапазонът му варира от -39 до +3410 градуса по Целзий. Волфрамът се счита за най-устойчив на топене. Неговите съединения губят своята устойчивост само при температури над +3400 C. Оловото и калая трябва да се разграничават от лесно разтопените метали.
Също така елементите се разделят според плътността (леки и тежки) и пластичност (твърди и меки). Всички метални съединения провеждат електричество много добре. Това свойство се дължи на наличието на кристални решетки с активни електрони. Медта, среброто и алуминият имат максимална проводимост, натрият има малко по-ниска проводимост. Струва си да се отбележат високите термични свойства на металите. Среброто се счита за най-добрия топлопроводник, живакът е най-лошият.
Метали в околната среда
Най-често тези елементи могат да бъдат намерени под формата на съединения и руди. Металите в природата образуват сулфити, оксиди, карбонати. За пречистване на съединенията е необходимо първо да се изолират от състава на рудата. Следващата стъпка ще бъде легирането и окончателната обработка.
В промишлената металургия се разграничават черните и цветните руди. Първите са изградени на основата на железни съединения, а вторите на други метали. Платината, златото и среброто се считат за благородни метали. Повечето от тях са в земната кора. въпреки товав по-малка степен морската вода също заема малка част.
Има благородни елементи дори в живите организми. Човек съдържа около 3% метални съединения. В по-голямата си част тялото съдържа натрий и калций, които действат като междуклетъчен електролит. Магнезият е необходим за нормалното функциониране на централната нервна система и мускулната маса, желязото е полезно за кръвта, медта е полезна за черния дроб.
Намиране на метални съединения
Повечето елементи са разположени навсякъде под горния слой на почвата. Най-разпространеният метал в земната кора е алуминият. Процентът му варира в рамките на 8,2%. Намирането на най-разпространения метал в земната кора не е трудно, тъй като се среща под формата на руди.
Желязото и калцият са малко по-рядко срещани в природата. Процентът им е 4,1%. Следват магнезий и натрий - по 2,3%, калий - 2,1%. Останалите метали в природата заемат не повече от 0,6%. Трябва да се отбележи, че магнезият и натрият могат да се добиват еднакво както в земята, така и в морската вода.
Металните елементи в природата се намират под формата на руди или в естествено състояние, като мед или злато. Има вещества, които трябва да бъдат получени от оксиди и сулфиди, например хематит, каолин, магнетит, галенит и др.
Производство на метали
Процедурата за извличане на елементи се свежда до извличане на минерали. Намирането на метали в природата под формата на руди е най-простият и често срещан процес в общата индустрия. За търсенекристални отлагания, специално геоложко оборудване се използва за анализ на състава на веществата в определено парче земя. По-рядко наличието на метали в природата се свежда до банален открит подземен метод.
След добива започва етапът на обогатяване, когато рудният концентрат се отделя от първоначалния минерал. За разграничаване на елементите се използват намокряне, електрически ток, химични реакции, термична обработка. Най-често отделянето на метална руда става в резултат на топене, тоест нагряване с възстановяване.
Добив на алуминий
В този процес участва цветната металургия. По потребление и производство е лидер сред другите отрасли на тежката индустрия. Най-разпространеният метал в земната кора е много търсен в съвременния свят. По отношение на производството алуминият е на второ място след стоманата.
Най-вече този елемент се използва в авиационната, автомобилната и електрическата индустрия. Прави впечатление, че най-разпространеният метал в земната кора може да бъде получен и по „изкуствен“начин. За такава химическа реакция са необходими боксити. Те образуват алуминиев оксид. Комбинирайки това вещество с въглеродни електроди и флуорна сол под действието на електрически ток, можете да получите най-чистата алуминиева руда.
Китай е водещата страна сред производителите на този компонент. Годишно там се топят до 18,5 милиона тона метал. Руско-швейцарската асоциация UC RUSAL е лидер в подобен рейтинг за добив на алуминий.
Използване на метали
Всички елементи от групата са издръжливи, непропускливи и относително устойчиви на температура. Ето защо металите са толкова често срещани в ежедневието. Днес те се използват за направата на електрически проводници, резистори, уреди и домакински предмети.
Металите са идеални материали за конструкция и инструменти. В строителството се използват чисти и комбинирани сплави. В инженерството и авиацията основните връзки са стомана и по-твърди връзки.
