على الرغم من حقيقة أن أكثر وأكثر في الصناعة وتستخدم المواد المصطنعة في الحياة اليومية ؛ فليس من الممكن بعد التخلي عن استخدام المعادن. لديهم مجموعة فريدة من الخصائص ، والسبائك تسمح لك بتعظيم إمكاناتها. في أي المناطق يتم إنتاج واستخدام المعادن؟
بواسطة المعادن يعني مزيج من المواد الكيميائية غير العضوية مع الخصائص المميزة. عادةً ما تشمل ما يلي:
بالطبع ، ليست كل عناصر هذه المجموعة تمتلكهاكل هذه الخصائص ، على سبيل المثال ، الزئبق السائل في درجة حرارة الغرفة ، يذوب الغاليوم من حرارة الأيدي البشرية ، وبالكاد يمكن تسمية البزموت بالبلاستيك. ولكن بشكل عام ، يمكن تتبع كل هذه الميزات في مجموع المعادن.
تقسم المعادن تقليديًا إلى عدة فئات ، تجمع كل منها العناصر الأقرب إلى بعضها البعض في مختلف المعلمات. المجموعات التالية مميزة:
خارج المجموعات ، لا يزال هناك مجموعتان أخريان: البريليوم والمغنيسيوم. وهكذا ، في الوقت الحاضر ، من بين جميع العناصر المفتوحة ، ينسب 94 عالمًا إلى المعادن.
بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هناك آخرينالتصنيف. وفقا لهم ، يتم النظر في المعادن النبيلة للمجموعة البلاتينية ، ما بعد الانتقال ، الحرارية ، الحديدية وغير الحديدية ، بشكل منفصل ، وهذا النهج منطقي فقط لأغراض معينة ، لذلك هو أكثر ملاءمة لاستخدام التصنيف المقبول عموما.
الإنسانية طوال تطورهاكان مرتبطا بشكل وثيق مع معالجة واستخدام المعادن. إلى جانب حقيقة أنها تحولت إلى أكثر العناصر شيوعًا ، لا يمكن تصنيع منتجات مختلفة منها إلا بمساعدة المعالجة الميكانيكية. نظرًا لعدم وجود مهارات في التعامل مع الركاز ، في البداية كان الأمر يتعلق فقط باستخدام شذرات. في البداية ، كان المعدن اللين ، الذي أعطى الاسم لعصر النحاس ، الذي حل محل الحجر. خلال هذه الفترة ، تم تطوير طريقة تزوير الباردة. في بعض الحضارات ، أصبح الصهر ممكنًا. تدريجيا ، يتقن الناس إنتاج المعادن غير الحديدية ، مثل الذهب والفضة والقصدير.
فيما بعد ، استبدل العصر البرونزي العصر النحاسي.استمرت حوالي 20 ألف سنة وأصبحت نقطة تحول للبشرية ، لأنه خلال هذه الفترة أصبح من الممكن الحصول على السبائك. هناك تطور تدريجي للمعادن ، وتحسين طرق إنتاج المعادن. ومع ذلك ، في 13-12 قرون. BC. ه. حدث ما يسمى انهيار البرونز ، والذي يمثل بداية العصر الحديدي. وكان هذا بسبب نفاد احتياطيات القصدير. والرصاص والزئبق المكتشفان في هذا الوقت لا يمكن أن يصبحا بديلاً للبرونز. لذلك كان على الناس تطوير إنتاج المعادن من الخامات.
الفترة المقبلة لم تدم طويلا -أقل من ألف عام ، لكنه ترك علامة مشرقة في التاريخ. على الرغم من حقيقة أن الحديد كان معروفًا في وقت مبكر ، إلا أنه لم يستخدم أبدًا بسبب عيوبه مقارنة بالبرونز. بالإضافة إلى ذلك ، كان الحصول على الأخير أسهل بكثير ، في حين أن صهر خام كان مهمة أكثر شاقة. الشيء هو أن الحديد الأصلي نادر جدًا ، لذلك ليس من المستغرب أن يكون رفض البرونز بطيئًا للغاية.
قياسا كيف سلف الإنسان أولاصنع أداة ، وربط الحجر الحاد بالعصا ، وكان الانتقال إلى مادة جديدة بنفس القدر من الفخامة. كانت المزايا الرئيسية للمنتجات المعدنية هي سهولة صنعها ، وكان هناك أيضًا إمكانية الإصلاح. لا يحتوي الحجر على اللدونة والرشاقة ، لذلك لا يمكن إصلاح أي أدوات منه مرة أخرى ، ولا يمكن إصلاحها.
وبالتالي ، فهو الانتقال للاستخدامأدت المعادن إلى مزيد من التحسين في الأدوات ، وظهور أدوات منزلية جديدة ، والمجوهرات ، التي كان من المستحيل تصنيعها سابقًا. كل هذا أعطى قوة دفع للتقدم التكنولوجي ووضع الأساس لتطوير المعادن.
إذا عرف الناس في العصور القديمة فقطالحصول على المعادن من الخامات ، أو يمكن أن تكون راضية عن شذرات ، توجد طرق أخرى موجودة حاليًا. أصبحت ممكنة بفضل تطور الكيمياء. وهكذا ، ظهر اتجاهان رئيسيان:
هناك تكنولوجيا أخرى مثيرة للاهتمام.أصبح استلام المعادن الثمينة عالية النقاء وبأقل الخسائر ممكنًا بفضلها على وجه التحديد. إنه عن التكرير. هذه العملية هي أحد أنواع التكرير ، أي الفصل التدريجي للشوائب. على سبيل المثال ، في حالة الذهب ، تكون المادة المنصهرة مشبعة بالكلور ، ويتم إذابة البلاتين في الأحماض المعدنية ، يليها العزل مع الكواشف.
بالمناسبة ، الحصول على المعادن عن طريق التحليل الكهربائي في كثير من الأحيانينطبق فقط إذا كان الصهر أو الانتعاش غير مواتٍ اقتصاديًا. هذا هو بالضبط ما يحدث مع الألومنيوم والصوديوم. هناك المزيد من التقنيات المبتكرة التي تجعل من الممكن الحصول على المعادن غير الحديدية حتى من الخامات الفقيرة إلى حد ما دون تكاليف كبيرة ، ولكن سيتم مناقشتها بعد ذلك بقليل.
معظم المعادن المعروفة في العصور القديمة لا تفعل ذلكأجاب دائما على بعض الاحتياجات. التآكل ، الصلابة غير الكافية ، الهشاشة ، الهشاشة ، الهشاشة - كل عنصر في شكله النقي له عيوبه. لذلك ، أصبح من الضروري العثور على مواد جديدة تجمع بين مزايا تلك المعروفة ، أي إيجاد طرق لإنتاج السبائك المعدنية. اليوم ، هناك طريقتان رئيسيتان:
في العقود الأخيرة ، الأكثر واعدةيبدو أن الحصول على المعادن باستخدام التكنولوجيا الحيوية ، في المقام الأول بمساعدة البكتيريا. لقد أصبح من الممكن بالفعل استخراج النحاس والنيكل والزنك والذهب واليورانيوم من المواد الخام للكبريتيد. يأمل العلماء في ربط الكائنات الحية الدقيقة بعمليات مثل الترشيح ، والأكسدة ، والامتزاز ، والأمطار. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مشكلة المعالجة العميقة لمياه الصرف الصحي ملحة للغاية ؛ فهم يحاولون أيضًا إيجاد حل لها يشمل البكتيريا.
بدون معادن وسبائك الحياةالشكل الذي يعرف به الآن للبشرية. المباني الشاهقة والطائرات والأطباق والمرايا والأجهزة الكهربائية والسيارات وغيرها الكثير موجودة فقط بسبب الانتقال البعيد للأشخاص من الحجر إلى النحاس والبرونز والحديد.
بسبب الكهربائية استثنائية وتستخدم معادن الموصلية الحرارية في الأسلاك والكابلات لأغراض مختلفة. يستخدم الذهب لإجراء اتصالات غير قابلة للأكسدة. نظرًا لقوتها وصلابتها ، يتم استخدام المعادن على نطاق واسع في البناء ومجموعة متنوعة من الهياكل. مجال آخر للتطبيق مفيد. لتصنيع عمل ، على سبيل المثال ، غالبًا ما يتم استخدام قطع القطع والكربيد وأنواع خاصة من الفولاذ. وأخيرًا ، تعتبر المعادن النبيلة مادة للمجوهرات. لذلك هناك الكثير من التطبيقات.
استخدام هذه العناصر على نطاق واسع ولديها تاريخ طويل لدرجة أنه ليس من المستغرب أن تنشأ حالات غريبة مختلفة. يجب أن ينتهي بهم الأمر مع بضع حقائق غريبة:
