מתכות מקיפות אותנו תמיד ובכל מקום. היום זה חלק בלתי נפרד מהרבה דברים שאנחנו משתמשים בהם כל יום. מספיק רק להסתכל סביב החדר שבו אתה נמצא כדי להבין שזה באמת כך.
מאז בית הספר, אנחנו יודעים שכל המינרלים האלה מחולקים לשתי קבוצות גדולות - מתכות ברזליות ומתכות לא ברזליות. מי מהם שייך לאיזו קבוצה, עלינו לברר. אילו מתכות לא ברזליות קיימות על הפלנטה שלנו?
מה זה בלאק מטאל
הקטגוריה של "מתכות ברזליות" כוללת ברזל וכל סגסוגותיו הקיימות כיום. בצורתו הטהורה, ברזל נמצא רק במעבדות מחקר. זה בעיקר פלדה.
מתכת מסוג זה נוצרת על ידי שילוב של ברזל עם פחמן והוספת יסודות נוספים המקנים למתכת שנוצרת תכונות מסוימות הנחוצות בייצור מסוים (לדוגמה, מגנטית).
ברזל ופלדה
ככלל, בייצור מתכות ברזליות, ישנם מספר שלבים סטנדרטיים: הפקת עפר ועיבודה בכבשן פיצוץ. לאחר מכן, ברזל יצוק מתקבל, שממנו מקבלים לאחר מכןכל סוג של פלדה וסגסוגות ברזל. האחרונים משמשים לעתים קרובות יותר בתעשייה הכבדה. בניגוד אליהם, מתכות לא ברזליות הן חומר רך יותר עם תכונות מעט שונות, הם משמשים באזור אחר.
הרכב ברזל יצוק כולל 93% ברזל וכ-3-5% פחמן, בתוספת יסודות שיוריים בכמויות קטנות. חומר זה משמש לעתים רחוקות לייצור כי הוא שביר. זה יכול להימצא בייצור של סוגים מסוימים של צינורות, שסתומים או שסתומים. אבל רוב הברזל המיוצר (מעל 90%) מעובד לפלדה.
סוגי הפלדה העיקריים שעשויים מברזל הם: פלדה פחמן ודלת פחמן (מוקשה), נירוסטה, פריט-כרום, כרום, מרטנסיט-כרום, כרום-ונדיום, סגסוגת, ניקל, טונגסטן, מוליבדן ופלדת מנגן.
עפרת ברזל
בצורתו הטהורה, יסוד זה בטבלה המחזורית בקרום כדור הארץ כלול בכמויות קטנות למדי (5.5% בלבד). אבל יש הרבה מזה בהרכב של עפרות ברזל שונות.
המרבצים המשמעותיים ביותר (השמורה היא יותר מ-30 טריליון טון) הם שכבות של קוורציטים פרוגיניים, שגילם הוא יותר משני מיליארד שנה. הם מופצים בעיקר במקומות כמו דרום וצפון אמריקה, אפריקה, הודו ומערב אוסטרליה.
מהן מתכות לא ברזליות
לקבוצה גדולה אחרת של מתכות, בניגוד לקודמתה, יש יותרתכונות רכות, הם רקיעים יותר, בעלי מוליכות תרמית וחשמלית, עמידות בפני קורוזיה ועוד רבים אחרים.
מתכות לא ברזליות הוא השם המשולב של כל המתכות והסגסוגות שלהן, למעט ברזל. אפשר לקרוא להן גם "מתכות לא ברזליות", וזה יהיה די הוגן.
מתכות לא ברזליות הן:
- זהב, כסף, פלטינה (מתכות יקרות);
- אלומיניום, טיטניום, מגנזיום, ליתיום, בריליום (קל);
- נחושת, פח, עופרת, אבץ, קובלט, ניקל (כבד);
- ניוביום, מוליבדן, זירקוניום, כרום, טונגסטן (עקשן);
- אינדיום, גליום, תליום (מפוזר);
- סקנדיום, איטריום וכל הלנתאנידים (אדמה נדירה);
- רדיום, טכנציום, אקטיניום, פולוניום, תוריום, פרנציום, אורניום ויסודות טרנס-אוראניים (רדיואקטיביים).
היסטוריה של מתכות אל-ברזליות
מתכות לא ברזליות נמצאות בשימוש פעיל כיום בהנדסה, בתעשייה כימית, בבנייה ובתחומי ייצור רבים אחרים. הודות להתקדמות מדעית וטכנולוגית, היקף החומר הזה מתרחב כל הזמן, וטכנולוגיות כריית מתכות ממשיכות להשתפר.
עם הזמן גדל השימוש במתכות לא ברזליות, מה שהוביל לגילוי של יסודות ושמות חדשים. יותר ויותר מתכות החלו לשמש בייצור. בתחילת המאה ה-20 נעשה שימוש בכ-15 פריטים ולאחר 50 שנה - פי שניים. נכון להיום, נעשה שימוש ביותר מ-70 מתכות שונות, שהן הרוב בקרב הנוכחייםמפורסם.
הגידול ברמת הביקוש למתכות לא ברזליות כבדות נבעה מהצרכים ההולכים וגדלים של התעשייה הצבאית (לייצור תחמושת), אך בתעשייה האווירית נעשה שימוש בקבוצה של קלות.
הקבוצה האצילית הייתה בשימוש נרחב לייצור תכשיטים וקישוטים מאז ימי קדם. בשנות ה-90 של המאה ה-20, 78% מזהב, 36% פלטינה ו-15% כסף שימשו למטרות אלו. אם ניקח אזורים אחרים שבהם נעשה שימוש במתכות יקרות שאינן ברזליות, אלה הם ייצור אלקטרוני (מגעי זהב במכשירים), ייצור רכב (כ-43% פלטינה), וכסף שימש לייצור סרטים וחומרי צילום.
תכונות של מתכות לא ברזליות
לכל אחת מהמתכות של קבוצה זו יש תכונות שקובעות במידה רבה את השתייכותה אליה. זה מוביל גם לשימוש במתכות לא ברזליות בתעשיות רבות.
אז, למשל, לרובם יש יכולת חום גבוהה ומוליכות תרמית, מה שמקנה להם יכולת להתקרר במהירות לאחר הריתוך. יש בכך חיסרון: בעבודה עם מתכות כמו מגנזיום ונחושת צריך לחמם אותן מיד לפני הריתוך, ובתהליך עצמו צריך להשתמש במקורות חום חזקים כדי שלא יתקררו.
תכונה אופיינית נוספת היא הפחתה של תכונות מכניות. לאור זאת, יש צורך לעבוד איתם בזהירות כדי למנוע דפורמציה.
מתכות לא ברזליות בתהליך חימום פעיללהגיב עם גזים. טיטניום, מוליבדן וטנטלום מדגימים בבירור תכונה זו.
ניתן להשתמש בקבוצת מתכות זו לאורך זמן, אך יש להגן עליהן מפני חמצן, אשר הורס מתכות. לשם כך, המוליכים, למשל, מכוסים בלכה מגן. בעבר, המתכת מתאימה את עצמה להליך הפרימינג בשתי שכבות.
עפרות נחושת
סוג זה של עפרות הוא הנפוץ ביותר בקטגוריה הלא-ברזלית. למתכת זו גם תחום השימוש הרחב ביותר: בנייה, אנרגיה תעשייתית, ייצור מטוסים, רפואה, ייצור מחליפי חום יעילים ועוד רבים אחרים.
מקומות של מרבצי נחושת הם גם מגוונים. כיום מיוחסת חשיבות רבה לעפרות מפוזרות עניות (סוג פורפיר), הנכרות בפתחי הרי געש. יסוד כימי נוצר מתמיסה חמה שהגיעה מתאי מאגמה. מאגר גדול של עפרות כאלה נמצא בצפון ודרום אמריקה.
סוג אחר של עפרות נחושת הוא פיריט, שנכרה מקרקעית הימים והאוקיינוסים. מקור - קרקעות באוראל.
ומקור ענק נוסף של עפרות כאלה הוא אבן חול נחושת (אזור צ'יטה ברוסיה, קטנגה באפריקה).
לכן, מתכות לא ברזליות הן חומר הכרחי לייצור של דברים רבים שמקיפים אותנו.
