Příprava kovů a jejich použití

Navzdory skutečnosti, že materiály vytvořené uměleckými díly se stále častěji používají v průmyslu a v každodenním životě, není možné opustit používání kovů. Mají jedinečnou kombinaci vlastností a slitiny umožňují maximální využití jejich potenciálu. V jakých oblastech je výroba a používání kovů?

Charakteristika skupiny prvků

Kovem se rozumí soubor anorganických chemikálií, které mají charakteristické vlastnosti. Obvykle obsahují následující:

• vysoká tepelná vodivost;
• plasticita, poměrně snadná obrábění;
• relativně vysoká teplota tání;
• dobrá elektrická vodivost;
• charakteristický "kovový" lesk;
• role redukčního činidla v reakcích;
• vysoká hustota.

Samozřejmě, že ne všechny prvky této skupiny mají všechny tyto vlastnosti, například rtuti při teplotě místnosti, se kapalina galia se taví teplem lidské ruky, a vizmut sotva poddajný. Ale obecně jsou všechny tyto rysy vysledovány v souhrnu kovů.

Interní klasifikace

Kovy jsou obvykle rozděleny do několika kategorií, z nichž každá kombinuje prvky nejbližší mezi sebou v různých parametrech. Existují následující skupiny:

• alkalické - 6;
• alkalická zemina - 4;
• přechodná - 38;
• plic - 7;
• semimetaly - 7;
• lanthanidy - 14 + 1;
• aktinidy - 14 + 1;

Mimo skupin existují další dvě: beryllium a hořčík. V současné době je mezi všemi otevřenými prvky 94 vědců označovaných jako kovy.

Kromě toho je třeba zmínit, že existují i ​​jiné klasifikace. Podle nich samostatně považovány za drahé, kovy platinové skupiny, po přechodu, žáruvzdorné, černé a barevné a t. D. Tento přístup má smysl pouze pro určité účely je vhodnější použít konvenční klasifikaci.

Historie přijetí

Lidstvo na celém svém vývoji bylo úzce spojeno se zpracováním a používáním kovů. Kromě toho, že jsou nejčastějšími prvky, mohly by být použity k výrobě různých výrobků pouze pomocí mechanického zpracování. Protože nebyli schopni pracovat s rudou, zpočátku jsme mluvili jen o použití nugetů. Zpočátku to byl měkký kov, který dal název měděnému věku, který nahradil kámen. Během tohoto období byla vyvinuta metoda kování za studena. V některých civilizacích bylo možné tavení. Postupně lidé zvládli výrobu neželezných kovů, jako je zlato, stříbro, cín.

Později měď byla nahrazena bronzový věk. Trvalo to zhruba 20 tisíc let a stalo se zlomem pro lidstvo, protože během tohoto období bylo možné získat slitiny. Postupně se rozvíjí metalurgie a zlepšuje se metody získávání kovů. Nicméně, v 13.-12. Století, BC. e. došlo k tzv. bronzovému kolapsu, který znamenal začátek Železná doba. To je pravděpodobně způsobeno vyčerpáním zásob cínu. A olovo a rtuť, objevené v této době, se nemohly stát náhradou bronzu. Takže lidé museli rozvíjet výrobu kovů z rud.

Následující období trvalo relativně krátkou dobu - méně než tisíciletí, ale v historii zanechalo jasnou známku. Navzdory skutečnosti, že železo bylo znáno mnohem dříve, bylo téměř nevyužíváno kvůli jeho nevýhodám ve srovnání s bronzem. Navíc bylo mnohem snazší získat, zatímco tavení rudy bylo více pracovních sil. Věc je, že domorodé železo je vzácné, takže není divu, že odmítnutí bronzu nastalo tak pomalu.

Význam dovedností v těžbě kovů

Analogicky s tím, jak člověk předchůdce první vyrobený nástroj práce, vázání ostrý kámen na špejli, přechod na nový materiál se ukázalo být stejně grandiózní. Hlavními výhodami kovových výrobků spočívala v tom, že jsou snadněji vyrobit, a to bylo možné opravit. Kámen neměl plasticitu a kujnost, takže jakákoliv zbraň z ní lze provést pouze z nuly, opravit jim nefungoval.

Proto byl přechod na používání kovů veden k dalšímu zlepšení nástrojů práce, vzhledu nových předmětů každodenního života, ozdob, které nebylo možné předtím vyrobit. To vše podnítilo technický pokrok a položilo základy pro rozvoj hutnictví.

Moderní metody

Pokud v dávných dobách lidé byli obeznámeni pouze s získáváním kovů z rud, nebo by mohli být spokojeni s nugetami, pak existují i ​​jiné způsoby. Staly se možné kvůli vývoji chemie. Existovaly tedy dva hlavní směry:

• Pyrometallurgy. Zahájil vývoj dříve a je spojen s vysokými teplotami potřebnými pro zpracování materiálu. Moderní technologie v této oblasti také umožňují použití plazmatu.
• Hydrometalurgie. Tento směr se zabývá těžbou prvků z rud, odpadů, koncentrátů apod. Pomocí vodních a chemických činidel. Například metoda zahrnující výrobu kovů elektrolýzou je velmi běžná a také metoda cementace je docela populární.

Existuje další zajímavá technologie. Výroba drahých kovů s vysokou čistotou as minimálními ztrátami byla díky tomu možná. Jedná se o rafinování. Tento proces je jedním z typů rafinace, tedy postupné oddělování nečistot. Například v případě zlata se používá nasycení taveniny chlorem a platina je rozpuštěna v minerálních kyselinách, následovaná izolací činidly.

Mimochodem, nejčastěji se používá výroba kovů elektrolýzou, pokud je tavení nebo zotavení ekonomicky nevýnosné. To je případ hliníku a sodíku. Existuje také více inovativních technologií, které umožňují výrobu neželezných kovů i z poměrně chudých rud bez významných nákladů, ale o tom budeme diskutovat o něco později.

O slitinách

Většina kovů známých ve starověku ne vždy splňovala určité potřeby. Koroze, nedostatečná tvrdost, křehkost, křehkost, křehkost - každý prvek ve své čisté podobě má své nevýhody. Proto bylo nutné nalézt nové materiály, které by spojovaly výhody známých materiálů, tj. Najít způsoby výroby kovových slitin. K dnešnímu dni existují dvě hlavní metody:

• Casting. Tavenina směsných složek se ochladí a krystalizuje. Právě tato metoda umožnila získat první vzorky slitin: bronz a mosaz.
• Stisknutí. Směs prášků prochází vysokým tlakem a pak je slinutá.

Další zlepšení

V posledních desetiletích se zdá, že nejslibnější je výroba kovů využívajících biotechnologii, především pomocí bakterií. Již bylo možné extrahovat měď, nikl, zinek, zlato a uran ze sulfidových surovin. Vědci doufají, že spojují mikroorganismy s takovými procesy, jako je vyluhování, oxidace, sorpce a srážení. Kromě toho je problém čištění hlubokých odpadních vod extrémně aktuální, protože se také snaží najít řešení zahrnující účast bakterií.

Aplikace

Bez kovů a slitin by život nebyl možný ve formě, v níž je nyní známo lidstvu. Vysoké nadmořské výšky domů, letadla, nádobí, zrcadla, elektrické spotřebiče, auta a mnoho dalších věcí existují pouze díky vzdálenému přechodu lidí z kamene na měď, bronz a železo.

Díky svému výjimečnému elektrickému a kovy tepelné vodivosti Používají se v drátech a kabelech pro různé účely. Zlato se používá k výrobě neoxidovatelných kontaktů. Kvůli své síle a tvrdost kovů široce používaný ve stavebnictví a pro získání různých návrhů. Další oblastí použití je instrumentální. Na výrobu pracovní části, například řezné části, se často používají slitiny tvrdých kovů a speciální druhy oceli. Nakonec jsou vzácné kovy vysoce ceněny jako materiál pro šperky. Takže existuje spousta aplikací.

Zajímavé o kovu a slitinách

Používání těchto prvků je tak rozšířené a má tak dlouhou historii, že není divu, že vznikají různé zvláštní situace. Oni a jen pár zajímavých skutečností a měli by být přineseni do konce:

• Před širokým používáním byl hliník vysoce ceněn. Příbory, které Napoleon III přijímal hosty, byly vyrobeny z tohoto materiálu a byly pýchou monarchy.
• Název platiny ve španělštině znamená "stříbro". Takový neohlášený název byl přijat kvůli relativně vysokému bodu tání a v důsledku toho jeho neschopnosti dlouhého použití.
• V čisté podobě je zlato měkké a může se snadno škrábat nehty. To je důvod, proč dělat šperky to je spojeno se stříbrem nebo mědí.
• Existují slitiny s zvláštní vlastností termoelasticity, tj. "Paměťovým" účinkem tvaru. Při deformaci a následném ohřevu se vrátí do původního stavu.