Незважаючи на те що все частіше в промисловості іпобуті використовуються штучно створені матеріали, відмовитися від застосування металів поки не представляється можливим. Вони володіють унікальним поєднанням властивостей, а сплави дозволяють максимально використовувати їх потенціал. У яких областях відбувається отримання і застосування металів?
Під металами розуміють сукупність неорганічних хімічних речовин, що володіють характерними властивостями. Як правило, вони включають наступне:
Зрозуміло, не всі елементи цієї групи маютьвсіма цими властивостями, наприклад, ртуть при кімнатній температурі рідка, галій плавиться від тепла людських рук, а вісмут навряд чи можна назвати пластичним. Але в загальному і цілому всі ці риси простежуються в сукупності металів.
Метали умовно ділять на кілька категорій, кожна з яких об'єднує елементи, найбільш близькі один одному за різними параметрами. Розрізняють такі групи:
Поза груп залишається ще два: берилій і магній. Таким чином, на даний момент з усіх відкритих елементів 94 вчені відносять до металів.
Крім того, варто згадати, що є й іншікласифікації. Згідно з ними, окремо розглядаються благородні, метали платинової групи, пост-перехідного, тугоплавкі, чорні і кольорові і т. Д. Такий підхід має сенс лише при певній меті, так що зручніше використовувати загальноприйняту класифікацію.
Людство протягом всього свого розвиткубуло тісно пов'язано з обробкою та використанням металів. Крім того що вони виявилися найбільш поширеними елементами, з них можна було виготовляти різні вироби лише за допомогою механічної обробки. Оскільки навичок роботи з рудою ще не було, спочатку мова йшла лише про використання самородків. Спочатку це був м'який метал, що дав назву мідному віку, який змінив кам'яний. У цей період був розроблений метод холодного кування. У деяких цивілізаціях стала можливою виплавка. Поступово люди освоїли отримання кольорових металів, таких як золото, срібло, олово.
Пізніше на зміну мідному прийшов бронзовий вік.Він тривав приблизно 20 тисячоліть і став переломним моментом для людства, оскільки саме в цей період стало можливим отримувати сплави. Відбувається поступовий розвиток металургії, удосконалюються способи отримання металів. Однак в 13-12 ст. до н. е. стався так званий бронзовий колапс, який поклав початок залізного віку. Це імовірно сталося через виснаження запасів олова. А свинець і ртуть, відкриті в цей час, не змогли стати заміною бронзі. Так що людям треба було розвивати отримання металів з руд.
Наступний період тривав відносно недовго -менше тисячоліття, але залишив яскравий слід в історії. Незважаючи на те що залізо було відомо набагато раніше, воно майже не застосовувалося через своїх недоліків в порівнянні з бронзою. Крім того, останню було набагато простіше отримати, в той час як виплавка руди була більш трудомістким заняттям. Вся справа в тому, що самородне залізо зустрічається досить рідко, так що не дивно, що відмова від бронзи відбувався настільки повільно.
За аналогією з тим, як предок людини впершевиготовив знаряддя праці, прив'язавши гострий камінь до палиці, перехід до нового матеріалу виявився настільки ж грандіозний. Основні переваги металевих виробів полягали в тому, що їх було легше зробити, а також існувала можливість лагодження. Бо камінь не володіє пластичністю і ковкість, так що будь-які знаряддя з нього можна було зробити тільки заново, відремонтувати їх не виходило.
Таким чином, саме перехід до використанняметалів привів до подальшого вдосконалення знарядь праці, появи нових предметів побуту, прикрас, виготовити які було раніше неможливо. Все це дало поштовх технічному прогресу і заклало фундамент для розвитку металургії.
Якщо в давнину людям було знайоме лишеотримання металів з руд, або вони могли задовольнятися самородками, то в даний час існують і інші способи. Вони стали можливими завдяки розвитку хімії. Таким чином, з'явилося два основних напрямки:
Є і ще одна цікава технологія.Отримання дорогоцінних металів високої чистоти і з мінімальними втратами стало можливо саме завдяки їй. Мова про аффінажу. Цей процес - один з видів рафінування, тобто поступового відділення домішок. Наприклад, у випадку з золотом використовується насичення розплаву хлором, а платину розчиняють в мінеральних кислотах з подальшим виділенням реагентами.
До речі, отримання металів електролізом частішезастосовується, якщо виплавка або відновлення економічно невигідні. Саме так відбувається з алюмінієм і натрієм. Є і більш інноваційні технології, які роблять можливих отримання кольорових металів навіть з досить бідних руд без значних витрат, але мова про це піде трохи пізніше.
Велика частина металів, відомих в стародавності, незавжди відповідала деяким потребам. Корозія, недостатня твердість, ламкість, крихкість, недовговічність - у кожного елемента в чистому вигляді є свої недоліки. Тому постала необхідність знайти нові матеріали, які об'єднують в собі переваги відомих, тобто знайти способи отримання сплавів металів. На сьогоднішній день існує два основні методи:
В останні десятиліття найбільш перспективнимздається отримання металів із застосуванням біотехнологій, в першу чергу за допомогою бактерій. Уже стало можливим витяг з сульфідної сировини міді, нікелю, цинку, золота, урану. Вчені сподіваються підключити мікроорганізми до таких процесів, як вилуговування, окислення, сорбції та осадження. Крім того, вкрай актуальною є проблема очищення глибоких стічних вод, для неї теж намагаються знайти рішення, яке передбачає участь бактерій.
Без металів і сплавів було б неможливе життя втому вигляді, в якому вона зараз відома людству. Висотні будинки, літаки, посуд, дзеркала, електроприлади, автомобілі та багато іншого існує лише завдяки далекому переходу людей від каменя до міді, бронзі та залізу.
Через свою виняткову електро- ітеплопровідності метали використовуються в проводах і кабелях самого різного призначення. Золото застосовується для виготовлення неокісляющуюся контактів. Завдяки своїй міцності і твердості метали широко використовуються в будівництві і для отримання найрізноманітніших конструкцій. Ще одна область застосування - інструментальна. Для виготовлення робочої, наприклад, ріжучої частини часто використовуються тверді сплави і спеціальні види стали. Нарешті, благородні метали високо цінуються як матеріал для ювелірних виробів. Так що областей застосування більш ніж достатньо.
Використання цих елементів настільки широко імає таку довгу історію, що не дивно виникнення різних курйозних ситуацій. Їх і просто пару цікавих фактів і варто привести наостанок:
