انواع فلزات غیرآهنی، گرانبها و آهنی و خصوصیات آنها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

فلزات گروه بزرگی از عناصر ساده با ویژگی های مشخصه ای مانند هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، ضریب دمایی مثبت و غیره هستند. برای طبقه بندی صحیح و درک اینکه چه چیزی چیست، باید با تمام تفاوت های ظریف مقابله کنید. بیایید سعی کنیم با شما انواع اساسی فلزات مانند آهنی، غیر آهنی، گرانبها و همچنین آلیاژها را در نظر بگیریم. این یک موضوع کاملاً گسترده و پیچیده است، اما ما سعی خواهیم کرد همه چیز را در قفسه بگذاریم.

چه همه باید بدانند؟

قبل از دسته بندی فلزات به گروه ها، شناخت ویژگی های اصلی ضروری است. موارد اولیه شامل ضریب هدایت الکتریکی منفی است. این نشان می دهد که با کاهش دما، رسانایی افزایش می یابد و برخی رساناها به ابررسانا تبدیل می شوند. در همان زمان، افزایش دما منجر به جزئی می شودیا از دست دادن کامل پهنای باند. ویژگی های ثانویه شامل درخشندگی فلزی و همچنین نقطه ذوب بالا است. علاوه بر این، برخی از فلزات به شکل ترکیبات نقش یک عامل کاهنده را در واکنش های ردوکس ایفا می کنند. لطفاً توجه داشته باشید که فلزات خالص عملاً هرگز در طبیعت یافت نمی شوند، بنابراین نباید سنگ معدن و قطعات را نیز فراموش کنید.

درباره فلزات آهنی

این گروه شامل آهن و همچنین آلیاژهای آن (چدن، فروآلیاژها) می شود. در واقع فلزات آهنی آلیاژی از آهن و کربن هستند، اما علاوه بر این عناصر شیمیایی دیگری مانند گوگرد، فسفر، سیلیسیم و غیره وجود دارند که اغلب مس، کروم یا نیکل هستند. همه انواع فلزات آهنی بر اساس محتوای کربن طبقه بندی می شوند. بنابراین، آلیاژهای زیر وجود دارد:

• چدن - مقدار کربن از 2 تا 4.3٪ متغیر است، در برخی موارد به سطح بحرانی 5٪ می رسد. عناصر شیمیایی مختلف به طور مستقیم بر خواص محصول تأثیر می گذارد. بنابراین، گوگرد با فسفر شکنندگی را افزایش می‌دهد، در حالی که افزودنی‌های کروم و نیکل، چدن را در برابر حرارت مقاوم‌تر و در برابر خوردگی مقاوم می‌کنند.
• فولاد - محتوای کربن تا 2٪. از نظر شکل پذیری بالا و همچنین عملکرد تکنولوژیکی بالا (فرآوری آسان تر) با چدن متفاوت است.

ویژگی های چدن و فولاد در جزئیات

در حال حاضر وجود داردچندین نوع چدن که در زندگی روزمره و همچنین در صنعت استفاده می شود: ریخته گری (خاکستری) و تبدیلی (سفید). دومی با نوع اول تفاوت دارد زیرا کربن در حالت محدود به شکل سیمان است، در حالت اول - در حالت آزاد به شکل گرافیت. کاهش استحکام این ماده به این دلیل است که صفحات گرافیتی ساختار فلز را می شکنند و در نتیجه آن را ضعیف می کنند. چدن خاکستری اصلاح شده وجود دارد. از ویژگی های آن کروی بودن گرافیت است که باعث افزایش خواص مکانیکی محصول می شود.

احتمالاً قبلاً متوجه شده اید که به دلیل کربن کم در ترکیب، همه کاره تر شده اند. بنابراین، فولادهای ساختاری حاوی 0.02 تا 0.85 درصد کربن هستند و برای ساخت و ساز استفاده می شوند. مزیت اصلی آنها انعطاف پذیری خوب است. درجه شکنندگی کم است. ابزاری نیز وجود دارد که در آنها محتوای کربن کمی بالاتر است - از 0.65 تا 1.4٪، بنابراین، آلیاژ قوی تر، اما شکننده است. همانطور که از نام آن پیداست، به عنوان یک فضای خالی برای ایجاد ابزار (برش، اره کردن قطعات کار ماشین ها و مجموعه ها) استفاده می شود. در اینجا ما به انواع فلزات آهنی نگاه کرده ایم، پس بیایید جلوتر برویم.

فلزات گرانبها

این گروه شامل آلیاژهای شیمیایی پایدار است که در آب و هوا اکسید نمی شوند. شایان ذکر است که تعداد چنین فلزاتی در کل سیاره نسبتاً کم است و فرآیند استخراج و فرآوری آن بسیار پیچیده و زمان بر است. اگر برای مدت طولانی بشر فقط 7 گروه را می شناخت، امروزه چندین مورد از آنها وجود دارد.بیشتر. بنابراین، معروف ترین انواع فلزات گرانبها: طلا، نقره، پلاتین، اوسمیم، رودیوم، پالادیوم، ایریدیوم و غیره که همه آنها در طبیعت یافت می شوند. به اصطلاح ایزوتوپ نیز وجود دارد. آنها در آزمایشگاه ها با واکنش های شیمیایی پیچیده به دست می آیند. گرانترین این فلز کالیفرنیوم-252 است که هر گرم آن 500000 دلار است. اوسمیوم-187 که در آزمایشگاه‌های مدرن به دست می‌آید، از جمله مواردی است که بیشترین تقاضا را دارد.

درباره نقره و طلا

از عصر حجر، مردم با فلزی مانند طلا آشنا بوده اند. به جرات می توان گفت که این مهم ترین فلز گرانبها در جهان است. در طبیعت، اغلب به صورت تکه هایی با مقدار کمی ناخالصی یا در آلیاژی با نقره یافت می شود. ویژگی های استثنایی شامل هدایت حرارتی و مقاومت بسیار کم است. البته، نمی توان از چکش خواری طلا غافل شد، به همین دلیل است که یک ماده بسیار محبوب برای ساخت جواهرات است. واقعیت جالب: بزرگترین قطعه طلا در استرالیا پیدا شد. او حدود 90 کیلوگرم وزن داشت.

اگر انواع اصلی فلزات گرانبها را در نظر بگیریم، در مورد نقره نمی توان گفت. در طبیعت این ماده به صورت بومی (سنگ نقره) یافت می شود. اما شایان ذکر است که تولید اصلی از سنگ معدن پیچیده انجام می شود، جایی که نقره نسبتا کمی وجود دارد، اما رسوبات چنین مواد معدنی رایج تر است. این فلز بسیار نرم و انعطاف پذیر است که دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی استثنایی است.

رودیوم و پلاتین

رودیوم یک فلز است، نهبنابراین داشتن مواد معدنی خاص خود یکی از گرانترین هاست. برای هر گرم باید بیش از 220 دلار بپردازید. این فلز نجیب دارای رنگ نقره ای با ته مایل به آبی است. به دلیل مقاومت در برابر تأثیرات شیمیایی و حرارتی متمایز است، اما به دلیل شکنندگی آن در برابر آسیب های مکانیکی بسیار آسیب پذیر است. از آنجایی که بسیار گران است، فقط در مواردی استفاده می شود که یافتن آنالوگ غیرممکن باشد.

اگر انواع و انواع فلزات را در نظر بگیریم، در مورد پلاتین که در سال 1952 توسط یک شیمیدان سوئدی کشف شد، نمی توان گفت. این ماده نسبتاً کمیاب است و در طبیعت فقط در ترکیب با آلیاژهای دیگر فلزات یافت می شود. فرآیند استخراج بسیار پر زحمت است و نیاز به سرمایه گذاری زیادی دارد، اما ارزش آن را دارد، زیرا هیچ اسیدی که تا به امروز شناخته شده است بر پلاتین تأثیر نمی گذارد. وقتی گرم می شود رنگش تغییر نمی کند و اکسید نمی شود.

انواع فلزات غیر آهنی

این گروه بیشترین تقاضا را دارد، زیرا بیشتر مواد، مواد اولیه برای تولید فلز نورد هستند. اگر در مورد دامنه صحبت کنیم، آنگاه کاملاً گسترده است، این است: مهندسی مکانیک، متالورژی، الکترونیک رادیویی، فناوری بالا و غیره. با توجه به خواص فیزیکی، انواع زیر از فلزات غیر آهنی وجود دارد:

• سنگین (سرب، روی، قلع، نیکل، و غیره)؛
• نور (آلومینیوم، تیتانیوم، منیزیم، و غیره).

بر اساس این طبقه بندی، متالورژی فلزات سبک و سنگین وجود دارد. بر کسی پوشیده نیست که می توان از این گروه کاملاً هر تکنیکی ساخت. لطفا توجه داشته باشید که برای رنگشامل انواع آلیاژهای فلزی به جز آهن می باشد. حالا بیایید ادامه دهیم.

انواع اصلی فلزات سنگین

تا به امروز، تقریباً 40 تعریف از مفهوم این گروه از مواد وجود دارد. از جمله ویژگی‌های متمایز، وزن اتمی چشمگیر است که معمولاً بیش از 50 است. از این نتیجه می‌توان نتیجه گرفت که هر چیزی که بعد از وانادیوم می‌آید (بدون توجه به چگالی) باید در لیست گنجانده شود. اما اگر از تعریف دیگری استفاده شود، پارامتر تعیین کننده ممکن است چگالی باشد که باید بیشتر از چگالی آهن باشد (8 گرم در سانتی متر3). در این صورت لیست شامل موارد زیر خواهد بود: سرب، جیوه، مس، اما قلع پشت لیست خواهد بود. امروزه موضوع آلودگی محیط زیست توسط این گروه به شدت حاد است. این به این دلیل است که بسیاری از فلزات در صنایع سنگین استفاده می شود و همراه با فاضلاب به اقیانوس ها ختم می شود. مشکل اصلی سمیت بالای جیوه، سرب، کادمیوم است. علاوه بر این، برخی از انواع فلزات سنگین تمایل به تجمع در موجودات زنده دارند. بنابراین، به دلیل مسمومیت با جیوه در سال 1977، بیش از 2300 قربانی وجود داشت.

جیوه، سرب و کادمیوم

اینها خطرناک ترین فلزات غیرآهنی سنگین هستند. آنها اصلی ترین آلاینده های زیست محیطی هستند. جیوه یک فلز بسیار سمی برای انسان است که از طریق جو و با فاضلاب وارد اقیانوس می شود. هنگامی که زغال سنگ در نیروگاه ها سوزانده می شود، ترکیبات جیوه در اتمسفر آزاد می شود و سپس به عنوان بارش به اقیانوس می ریزد. علاوه بر این، بسیاری از آب شیرین و حیات دریایی در آنها تجمع می یابدمقدار قابل توجهی جیوه در بدن که بیش از یک بار منجر به مسمومیت انسان و حتی مرگ شده است.

کادمیم یک عنصر پراکنده و نسبتاً کمیاب است که همراه با فاضلاب صنایع متالورژی و سنگ‌سازی وارد اقیانوس می‌شود. لازم به ذکر است که کادمیوم در بدن انسان وجود دارد اما بسیار کم است. در مسمومیت های مزمن، استخوان ها از بین می روند و کم خونی شروع می شود. در مورد سرب، این فلز در حالت پراکنده تقریباً در همه جا یافت می شود. چنین فلزاتی که عکس‌هایی از آن‌ها در بالا آورده‌ایم، اما به آرامی از بدن دفع می‌شوند، بنابراین زیاده‌روی آن‌ها مشکلات جدی برای سلامتی ایجاد می‌کند. همراه با گرد و غبار قاره ای، تقریباً 25000 تن سرب همراه با بارندگی وارد اقیانوس می شود.

یادداشت

همانطور که می بینید، فلزات انواع و خواص مختلفی دارند. چیزی اصلا خطرناک نیست و هر روز یک صلیب نقره و یک انگشتر طلا به دستمان می زنیم. مواد رادیواکتیو می توانند انسان را بکشند، بنابراین فعالان محیط زیست در سراسر جهان در تلاش هستند تا تا حدی مسئله انتشار فلزات خطرناک در اقیانوس و جو را حل کنند. البته حل چنین مشکلاتی بسیار دشوار است، مخصوصاً با توجه به اینکه اکثر کارآفرینان اصلاً ارتباط برقرار نمی کنند. با این وجود، فراموش نکنید که بدون هادی ها، که از فلز نیز تشکیل شده اند، مدارهای الکتریکی غیرممکن است و بدون آهن، هیچ ماشین و چیزهای آشنا برای ما وجود نخواهد داشت.

ما به گروه فلزات به اصطلاح رادیواکتیو جدول تناوبی مندلیف اشاره نکرده ایم. اینجاعبارتند از: تکنسیوم، پلونیوم، پرومتیم و غیره. هدف اصلی استفاده در راکتورها و سلاح های هسته ای است که آنها را بسیار خطرناک می کند.

نتیجه گیری

حتما متوجه شده اید که انواع مختلفی از فلزات وجود دارد. در طبیعت بیشتر آنها به صورت سنگ معدنی وجود دارند و سولفیدها، کربنات ها و سایر ترکیبات شیمیایی را تشکیل می دهند. برای به دست آوردن فلزات خالص و استفاده بیشتر از آنها، از خطوط مدرن تمیز کردن و غنی سازی استفاده می شود. مطمئناً برای شما جالب خواهد بود که بدانید بدن انسان نیز حاوی مقدار کمی از ترکیبات فلزی - حدود 3٪ است. بنابراین، کلسیم در استخوان‌ها، آهن در خون، منیزیم دائماً در ماهیچه‌ها جمع می‌شود و مس در کبد وجود دارد.

خب، در اصل، این تنها چیزی است که می توان در مورد انواع آلیاژهای فلزی گفت. با وجود این واقعیت که این موضوع نسبتاً پیچیده است، ممکن است برای کسانی که به متالورژی علاقه دارند جالب باشد.