A pesar de que los materiales creados artificialmente se utilizan cada vez más en la industria y en la vida cotidiana, todavía no es posible rechazar el uso de metales. Tienen una combinación única de propiedades y las aleaciones le permiten maximizar su potencial. ¿En qué áreas se encuentra la producción y uso de metales?
Característica de un grupo de elementos
Los metales se entienden como un conjunto de sustancias químicas inorgánicas con propiedades características. Normalmente incluyen lo siguiente:
- alta conductividad térmica;
- ductilidad, relativa facilidad de mecanizado;
- punto de fusión relativamente alto;
- buena conductividad eléctrica;
- brillo "metálico" característico;
- papel del agente reductor en las reacciones;
- alta densidad.
Por supuesto, no todos los elementos de este grupo tienen todas estas propiedades, por ejemplo, el mercurio es líquido a temperatura ambiente, el galio se derrite por el calor de las manos humanas y el bismuto difícilmente puede llamarse plástico. Pero, en general, todas estas características se pueden rastrear en la totalidad de los metales.
Clasificación interna
Los metales se dividen condicionalmente en varias categorías, cada una de las cuales combina elementos que están más cerca entre sí en varios parámetros. Se distinguen los siguientes grupos:
- alcalina - 6;
- tierra alcalina - 4;
- transicional - 38;
- luz - 7;
- semimetales - 7;
- lantánidos - 14+1;
- actínidos - 14+1;
Fuera de los grupos hay dos más: berilio y magnesio. Así, por el momento, de todos los elementos descubiertos, 94 científicos atribuyen a los metales.
Además, cabe mencionar que existen otras clasificaciones. Según ellos, los metales nobles, los metales del grupo del platino, los metales postransición, refractarios, ferrosos y no ferrosos, etc., se consideran por separado. Este enfoque tiene sentido solo para ciertos fines, por lo que es más conveniente utilizar la clasificación generalmente aceptada..
Historial de recibos
La humanidad a lo largo de su desarrollo ha estado estrechamente asociada con el procesamiento y uso de los metales. Además de ser los elementos más comunes, podían convertirse en varios productos solo con la ayuda de un procesamiento mecánico. Como no había habilidades para trabajar con minerales, al principio solo se trataba del uso de pepitas. En un principio fue un metal blando, que dio nombre a la edad del cobre, que reemplazó a la de piedra. Durante este período, se desarrolló el método de forja en frío. La fundición se ha hecho posible en algunas civilizaciones. Gradualmente, la gente aprendió a teñirsemetales como oro, plata, estaño.
Más tarde, la Edad del Bronce reemplazó a la Edad del Cobre. Duró alrededor de 20 milenios y se convirtió en un punto de inflexión para la humanidad, ya que fue durante este período cuando se hizo posible obtener aleaciones. Hay un desarrollo gradual de la metalurgia, se están mejorando los métodos de obtención de metales. Sin embargo, en los siglos 13-12. antes de Cristo mi. se produjo el llamado colapso del bronce, que marcó el inicio de la Edad del Hierro. Esto se debió presumiblemente al agotamiento de las reservas de estaño. Y el plomo y el mercurio, descubiertos en ese momento, no podían reemplazar al bronce. Entonces la gente tuvo que desarrollar la producción de metales a partir de minerales.
El siguiente período no duró mucho - menos de un milenio, pero dejó una marca brillante en la historia. A pesar de que el hierro se conocía mucho antes, casi nunca se usaba debido a sus deficiencias en comparación con el bronce. Además, este último era mucho más fácil de obtener, mientras que la fundición del mineral requería más mano de obra. El hecho es que el hierro nativo es bastante raro, por lo que no es de extrañar que el abandono del bronce haya sido tan lento.
Significado de las habilidades de extracción de metales
De manera similar a cómo el antepasado humano fabricó por primera vez una herramienta atando una piedra afilada a un palo, la transición a un nuevo material resultó ser igual de grandiosa. Las principales ventajas de los productos metálicos eran que eran más fáciles de fabricar y reparar. La piedra no tiene plasticidad y maleabilidad, por lo quecualquier arma de él solo se puede hacer de nuevo, no se puede reparar.
Así, fue la transición al uso de metales lo que condujo a una mayor mejora de las herramientas, la aparición de nuevos artículos para el hogar, decoraciones, que antes eran imposibles de hacer. Todo esto dio impulso al progreso tecnológico y sentó las bases para el desarrollo de la metalurgia.
Métodos modernos
Si en la antigüedad las personas solo estaban familiarizadas con la obtención de metales a partir de minerales, o podían contentarse con pepitas, entonces en la actualidad existen otras formas. Se hicieron posibles gracias al desarrollo de la química. Así, aparecieron dos direcciones principales:
- Pirometalurgia. Comenzó su desarrollo antes y está asociado con las altas temperaturas requeridas para procesar el material. La tecnología moderna en esta área también permite el uso de plasma.
- Hidrometalurgia. Esta dirección se dedica a la extracción de elementos de minerales, residuos, concentrados, etc. utilizando agua y reactivos químicos. Por ejemplo, un método que involucra la producción de metales por electrólisis es extremadamente común, y el método de cementación también es bastante popular.
Hay otra tecnología interesante. Gracias a ella se hizo posible la obtención de metales preciosos de gran pureza y con pérdidas mínimas. Se trata de refinamiento. Este proceso es uno de los tipos de refinado, es decir, la separación gradual de las impurezas. Por ejemplo, en el caso del oro, se utiliza la saturación de la masa fundida con cloro y el platino se disuelve enácidos minerales seguido de aislamiento con reactivos.
Por cierto, la obtención de metales por electrólisis se usa con mayor frecuencia si la fundición o la recuperación no son económicamente viables. Esto es exactamente lo que sucede con el aluminio y el sodio. También existen tecnologías más innovadoras que permiten obtener metales no ferrosos incluso a partir de minerales bastante pobres sin costos significativos, pero hablaremos de esto un poco más adelante.
Acerca de las aleaciones
La mayoría de los metales conocidos en la antigüedad no siempre satisfacían algunas necesidades. Corrosión, dureza insuficiente, fragilidad, fragilidad, fragilidad: cada elemento en su forma pura tiene sus inconvenientes. Por lo tanto, se hizo necesario encontrar nuevos materiales que combinaran las ventajas de los conocidos, es decir, encontrar formas de obtener aleaciones metálicas. Hoy existen dos métodos principales:
- Reparto. La masa fundida de componentes mixtos se enfría y cristaliza. Fue este método el que permitió obtener las primeras muestras de aleaciones: bronce y latón.
- Presionando. La mezcla de polvos se somete a alta presión y luego se sinteriza.
Más mejoras
En las últimas décadas, lo más prometedor es la producción de metales mediante biotecnología, principalmente con la ayuda de bacterias. Ya es posible extraer cobre, níquel, zinc, oro y uranio a partir de materias primas de sulfuro. Los científicos esperan conectar los microorganismos con procesos como la lixiviación, la oxidación, la sorción y la precipitación. Además, es sumamente importanteproblema del tratamiento profundo de aguas residuales, para esto también se está tratando de encontrar una solución que involucre la participación de bacterias.
Solicitud
Sin metales y aleaciones, la vida en la forma en que ahora la humanidad la conoce sería imposible. Los edificios de gran altura, los aviones, los utensilios, los espejos, los electrodomésticos, los automóviles y mucho más existen solo gracias a la transición lejana de las personas de la piedra al cobre, el bronce y el hierro.
Debido a su excepcional conductividad eléctrica y térmica, los metales se utilizan en alambres y cables para una amplia variedad de propósitos. El oro se utiliza para hacer contactos no oxidantes. Debido a su resistencia y dureza, los metales son muy utilizados en la construcción y para una gran variedad de estructuras. Otra área de aplicación es instrumental. Para la fabricación de una pieza de trabajo, por ejemplo, piezas de corte, a menudo se utilizan aleaciones duras y tipos especiales de acero. Finalmente, los metales nobles son muy apreciados como material para joyería. Así que hay muchas aplicaciones.
Interesante sobre metales y aleaciones
El uso de estos elementos está tan extendido y tiene una historia tan larga que no es de extrañar que surjan diversas situaciones curiosas. Ellos y solo un par de datos interesantes deben mencionarse al final:
- Antes de su uso generalizado, el aluminio era muy apreciado. La cubertería, que utilizaba Napoleón III para recibir invitados, estaba hecha de este material y fue objeto deorgullo del monarca.
- El nombre platino en español significa "plata". El elemento recibió un nombre tan poco halagador debido al punto de fusión relativamente alto y, por lo tanto, a la imposibilidad de usarlo durante mucho tiempo.
- En su forma más pura, el oro es suave y se raya fácilmente con la uña. Por eso se alea con plata o cobre para hacer joyas.
- Hay aleaciones con una curiosa propiedad de termoelasticidad, es decir, el efecto memoria de forma. Cuando se deforman y luego se calientan, vuelven a su estado original.
