Njeriu modern është i rrethuar nga metale të ndryshme në jetën e tij të përditshme. Shumica e artikujve që përdorim përmbajnë këto kimikate. E gjithë kjo ndodhi sepse njerëzit gjetën mënyra të ndryshme për të marrë metale.
Çfarë janë metalet
Kimia inorganike merret me këto substanca të vlefshme për njerëzit. Marrja e metaleve i lejon një personi të krijojë gjithnjë e më shumë teknologji të përsosur që përmirëson jetën tonë. Cilat janë ato? Para se të shqyrtojmë metodat e përgjithshme për marrjen e metaleve, është e nevojshme të kuptojmë se cilat janë ato. Metalet janë një grup elementësh kimikë në formën e substancave të thjeshta me veti karakteristike:
• përçueshmëri termike dhe elektrike;
• duktilitet i lartë;
• vezullim.
Një person mund t'i dallojë lehtësisht nga substancat e tjera. Një tipar karakteristik i të gjitha metaleve është prania e një shkëlqimi të veçantë. Përftohet duke reflektuar rrezet e dritës rënëse në një sipërfaqe që nuk i transmeton ato. Shkëlqimi është një pronë e përbashkët e të gjitha metaleve, por më e theksuar është te argjendi.
AktivDeri më sot, shkencëtarët kanë zbuluar 96 elementë të tillë kimikë, megjithëse jo të gjithë njihen nga shkenca zyrtare. Ato ndahen në grupe në varësi të vetive të tyre karakteristike. Metalet e mëposhtme janë izoluar në këtë mënyrë:
• alkaline – 6;
• tokë alkaline – 6;
• kalimtare – 38;
• dritë – 11;
• gjysmëmetale – 7;
• Lanthanidet – 14;
• aktinide – 14.
Marrja e metaleve
Për të bërë një aliazh, fillimisht duhet të përftoni metal nga xeherori natyror. Elementet vendase janë ato substanca që gjenden në natyrë në gjendje të lirë. Këto përfshijnë platin, ari, kallaj, merkur. Ato ndahen nga papastërtitë mekanikisht ose me ndihmën e reagentëve kimikë.
Metalet e tjera nxirren duke përpunuar përbërjet e tyre. Ato gjenden në fosile të ndryshme. Xeherorët janë minerale dhe shkëmbinj, të cilët përfshijnë komponime metalike në formën e oksideve, karbonateve ose sulfideve. Për marrjen e tyre përdoret përpunimi kimik.
Metodat për marrjen e metaleve:
• reduktimi i oksideve me qymyr;
• marrja e kallajit nga guri i kallajit;
• shkrirja e mineralit të hekurit;
• djegia e përbërjeve të squfurit në furra speciale.
Për të lehtësuar nxjerrjen e metaleve nga shkëmbinjtë xeherorë, atyre u shtohen substanca të ndryshme të quajtura flukse. Ato ndihmojnë në largimin e papastërtive të padëshiruara si b alta, guri gëlqeror, rëra. Si rezultat i këtij procesi, përftohen komponime të shkrirë,i quajtur skorje.
Në prani të një sasie të konsiderueshme papastërtish, minerali pasurohet përpara shkrirjes së metalit duke hequr një pjesë të madhe të përbërësve të panevojshëm. Metodat më të përdorura për këtë trajtim janë flotacioni, magneti dhe graviteti.
Metalet alkaline
Prodhimi masiv i metaleve alkali është një proces më kompleks. Kjo për faktin se ato gjenden në natyrë vetëm në formën e përbërjeve kimike. Duke qenë se janë agjentë reduktues, prodhimi i tyre shoqërohet me kosto të larta energjie. Ka disa mënyra për të nxjerrë metale alkali:
• Litiumi mund të merret nga oksidi i tij në vakum ose nga elektroliza e shkrirjes së klorurit të tij, e formuar gjatë përpunimit të spodumenit.
• Natriumi nxirret nga kalcinimi i sodës me qymyr në kavanoza të mbyllura mirë ose nga elektroliza e një shkrirjeje kloridi me shtimin e kalciumit. Metoda e parë kërkon më shumë kohë.
• Kaliumi përftohet nga elektroliza e një shkrirjeje të kripërave të tij ose nga kalimi i avullit të natriumit përmes klorurit të tij. Ai formohet gjithashtu nga ndërveprimi i hidroksidit të kaliumit të shkrirë dhe natriumit të lëngshëm në një temperaturë prej 440 ° C.
• Ceziumi dhe rubidiumi nxirren duke reduktuar kloruret e tyre me kalcium në 700–800 °C ose zirkon në 650 °C. Marrja e metaleve alkali në këtë mënyrë është jashtëzakonisht energjike dhe e shtrenjtë.
Dallimet midis metaleve dhe lidhjeve
Një kufi thelbësisht i qartë midis metaleve dhe lidhjeve të tyre praktikisht nuk ekziston, pasi edhe substancat më të pastra dhe më të thjeshta kanëdisa sasi papastërtish. Pra, cili është ndryshimi midis tyre? Pothuajse të gjitha metalet e përdorura në industri dhe në sektorë të tjerë të ekonomisë kombëtare përdoren në formën e lidhjeve të marra me qëllim duke shtuar përbërës të tjerë në elementin kryesor kimik.
Lidhjet
Teknologjia ka nevojë për një shumëllojshmëri materialesh metalike. Në të njëjtën kohë, elementët kimikë të pastër praktikisht nuk përdoren, pasi ato nuk kanë vetitë e nevojshme për njerëzit. Për nevojat tona, ne kemi shpikur mënyra të ndryshme për të marrë lidhjet. Ky term i referohet një materiali makroskopik homogjen që përbëhet nga 2 ose më shumë elementë kimikë. Në këtë rast, përbërësit metalikë mbizotërojnë në aliazh. Kjo substancë ka strukturën e vet. Në lidhjet dallohen përbërësit e mëposhtëm:
• bazë e përbërë nga një ose më shumë metale;
• shtesa të vogla të elementeve modifikuese dhe aliazhuese;
• papastërti të pa hequra (teknologjike, natyrale, të rastësishme).
Lidhjet metalike janë materiali kryesor strukturor. Në teknologji, ka më shumë se 5000 prej tyre.
Llojet e lidhjeve
Megjithë një shumëllojshmëri të tillë lidhjesh, ato të bazuara në hekur dhe alumin janë të një rëndësie më të madhe për njerëzit. Janë më të zakonshmet në jetën e përditshme. Llojet e lidhjeve janë të ndryshme. Për më tepër, ato ndahen sipas disa kritereve. Pra, përdoren metoda të ndryshme të prodhimit të lidhjeve. Sipas këtij kriteri ato ndahen në:
• Cast, i cilie fituar nga kristalizimi i shkrirë i përbërësve të përzier.
• Pluhur, i krijuar duke shtypur një përzierje pluhurash dhe më pas shkrirje në temperaturë të lartë. Për më tepër, shpesh përbërësit e lidhjeve të tilla nuk janë vetëm elementë të thjeshtë kimikë, por edhe komponime të ndryshme të tyre, si karbidet e titanit ose tungstenit në lidhjet e forta. Shtimi i tyre në sasi të caktuara ndryshon vetitë e materialeve metalike.
Metodat për marrjen e lidhjeve në formën e një produkti të përfunduar ose bosh ndahen në:
• shkritore (silumin, gize);
• i përpunuar (çelik);
• pluhur (titan, tungsten).
Llojet e lidhjeve
Metodat për marrjen e metaleve janë të ndryshme, ndërsa materialet e bëra falë tyre kanë veti të ndryshme. Në gjendjen e ngurtë të grumbullimit, lidhjet janë:
• Homogjen (uniform), i përbërë nga kristale të të njëjtit lloj. Ato shpesh quhen njëfazore.
• Heterogjene (heterogjene), e quajtur shumëfazore. Kur përftohen, si bazë e aliazhit merret një tretësirë e ngurtë (faza e matricës). Përbërja e substancave heterogjene të këtij lloji varet nga përbërja e elementeve kimike të tij. Lidhjet e tilla mund të përmbajnë përbërësit e mëposhtëm: tretësira të ngurta të intersticialeve dhe të zëvendësimit, përbërje kimike (karbide, intermetalide, nitride), kristalite të substancave të thjeshta.
Vetitë e aliazhit
Pavarësisht se çfarë metodash përdoren për marrjen e metaleve dhe lidhjeve, vetitë e tyre përcaktohen plotësisht nga kristalorjastruktura fazore dhe mikrostruktura e këtyre materialeve. Secila prej tyre është e ndryshme. Vetitë makroskopike të lidhjeve varen nga mikrostruktura e tyre. Në çdo rast, ato ndryshojnë nga karakteristikat e fazave të tyre, të cilat varen vetëm nga struktura kristalore e materialit. Homogjeniteti makroskopik i lidhjeve heterogjene (shumëfazore) është marrë si rezultat i një shpërndarjeje uniforme të fazave në matricën metalike.
Vetia më e rëndësishme e lidhjeve është saldimi. Përndryshe, ato janë identike me metalet. Pra, lidhjet kanë përçueshmëri termike dhe elektrike, duktilitet dhe reflektim (shkëlqim).
Varietetet e lidhjeve
Metodat e ndryshme të përftimit të lidhjeve i kanë lejuar njeriut të shpikë një numër të madh materialesh metalike me veti dhe karakteristika të ndryshme. Sipas qëllimit të tyre, ato ndahen në grupet e mëposhtme:
• Strukturore (çelik, duralumin, gize). Në këtë grup bëjnë pjesë edhe lidhjet me veti të veçanta. Pra, ato dallohen nga siguria e brendshme ose vetitë kundër fërkimit. Këto përfshijnë bronzin dhe bronzin.
• Për derdhje kushinetash (babbit).
• Për ngrohjen elektrike dhe pajisjet matëse (nikrom, manganinë).
• Për prodhimin e veglave prerëse (fitore).
Në prodhim, njerëzit përdorin gjithashtu lloje të tjera materialesh metalike, të tilla si aliazhe të shkrirë, rezistente ndaj nxehtësisë, rezistente ndaj korrozionit dhe amorfe. Magnetët dhe termoelektrikët (teluride dhe selenide të bismutit, plumbit, antimonit dhe të tjerëve) përdoren gjithashtu gjerësisht.
Lidhje hekuri
Praktikisht i gjithë hekuri i shkrirë në Tokë është i drejtuar për prodhimin e çeliqeve të thjeshtë dhe të lidhur. Përdoret gjithashtu në prodhimin e hekurit. Lidhjet e hekurit kanë fituar popullaritetin e tyre për faktin se ato kanë veti që janë të dobishme për njerëzit. Ato janë marrë duke shtuar përbërës të ndryshëm në një element të thjeshtë kimik. Pra, përkundër faktit se lidhjet e ndryshme të hekurit bëhen në bazë të një substance, çeliqet dhe giza kanë veti të ndryshme. Si rezultat, ata gjejnë një shumëllojshmëri aplikimesh. Shumica e çeliqeve janë më të fortë se gize. Metoda të ndryshme për marrjen e këtyre metaleve ju lejojnë të merrni nota (marka) të ndryshme të këtyre lidhjeve të hekurit.
Përmirësoni vetitë e aliazhit
Duke shkrirë disa metale dhe elementë të tjerë kimikë, mund të përftohen materiale me karakteristika të përmirësuara. Për shembull, forca e rendimentit të aluminit të pastër është 35 MPa. Kur merret një aliazh i këtij metali me bakër (1,6%), zink (5,6%), magnez (2,5%), kjo shifër i kalon 500 MPa.
Duke kombinuar përmasa të ndryshme të kimikateve të ndryshme, mund të përftohen materiale metalike me veti të përmirësuara magnetike, termike ose elektrike. Rolin kryesor në këtë proces e luan struktura e aliazhit, që është shpërndarja e kristaleve të saj dhe lloji i lidhjeve ndërmjet atomeve.
Çeliqe dhe hekura
Këto aliazhe përftohen duke kombinuar hekurin dhe karbonin (2%). Në prodhimin e materialeve të aliazhuara, ato shtohennikel, krom, vanadium. Të gjithë çeliqet e zakonshëm ndahen në lloje:
• me karbon të ulët (0,25% karbon) i përdorur për struktura të ndryshme;
• Karbon i lartë (më shumë se 0,55%) i projektuar për veglat prerëse.
Shkalla të ndryshme çeliku të aliazhuar përdoren në inxhinierinë mekanike dhe produkte të tjera.
Lidhja e hekurit me karbon, përqindja e së cilës është 2-4%, quhet gizë. Ky material përmban edhe silikon. Produkte të ndryshme me veti të mira mekanike derdhen nga gize.
Metalet me ngjyra
Përveç hekurit, për prodhimin e materialeve të ndryshme metalike përdoren edhe elementë të tjerë kimikë. Si rezultat i kombinimit të tyre, fitohen lidhjet me ngjyra. Në jetën e njerëzve, materialet e bazuara në:kanë gjetur përdorimin më të madh
• Bakër, i quajtur bronz. Ato përmbajnë 5-45% zink. Nëse përmbajtja e tij është 5-20%, atëherë bronzi quhet i kuq, dhe nëse 20-36% - i verdhë. Ka lidhje të bakrit me silikon, kallaj, berilium, alumin. Ata quhen bronz. Ka disa lloje të këtyre lidhjeve.
• Plumbi, i cili është një lidhës i zakonshëm (tretnik). Në këtë aliazh, 2 pjesë kallaji bien mbi 1 pjesë të këtij kimikati. Kushinetat prodhohen duke përdorur babbitt, i cili është një aliazh i plumbit, kallajit, arsenikut dhe antimonit.
• Alumini, titani, magnezi dhe beriliumi, të cilat janë lidhje të lehta me ngjyra, me forcë të lartë dhe mekanike të shkëlqyerapronat.
Metodat e marrjes
Metodat kryesore për marrjen e metaleve dhe lidhjeve:
• Shkritore, në të cilën ngurtësohet një përzierje homogjene e përbërësve të ndryshëm të shkrirë. Për marrjen e lidhjeve përdoren metoda pirometalurgjike dhe elektrometalurgjike të përftimit të metaleve. Në variantin e parë, energjia termike e marrë në procesin e djegies së karburantit përdoret për ngrohjen e lëndës së parë. Metoda pirometalurgjike prodhon çelik në furrat me vatër të hapur dhe gize në furrat e zjarrit. Me metodën elektrometalurgjike, lëndët e para ngrohen në furra me induksion ose me hark elektrik. Në të njëjtën kohë, lënda e parë zbutet shumë shpejt.
• Pluhur, në të cilin pluhurat e përbërësve të tij përdoren për të bërë aliazhin. Falë presimit u jepet një formë e caktuar dhe më pas sinterohen në furra speciale.
