Zamonaviy inson kundalik hayotida turli metallar bilan o'ralgan. Biz foydalanadigan mahsulotlarning aksariyati ushbu kimyoviy moddalarni o'z ichiga oladi. Bularning barchasi odamlar metallarni olishning turli usullarini topgani uchun sodir bo'ldi.
Metallar nimalar
Noorganik kimyo odamlar uchun ushbu qimmatli moddalar bilan shug'ullanadi. Metalllarni olish insonga hayotimizni yaxshilaydigan tobora mukammal texnologiyani yaratishga imkon beradi. Nima ular? Metalllarni olishning umumiy usullarini ko'rib chiqishdan oldin ularning nima ekanligini tushunish kerak. Metalllar - xarakterli xususiyatlarga ega oddiy moddalar shaklidagi kimyoviy elementlar guruhi:
• issiqlik va elektr oʻtkazuvchanligi;
• yuqori egiluvchanlik;
• y altiroq.
Odam ularni boshqa moddalardan osongina ajrata oladi. Barcha metallarning o'ziga xos xususiyati - bu maxsus yorqinlikning mavjudligi. U tushayotgan yorug'lik nurlarini ularni o'tkazmaydigan sirtga aks ettirish orqali olinadi. Yorqinlik barcha metallarga xos xususiyatdir, lekin u kumushda eng aniq ifodalanadi.
YoiqBugungi kunga qadar olimlar 96 ta shunday kimyoviy elementni aniqladilar, garchi ularning hammasi ham rasmiy fan tomonidan tan olinmagan. Ular xarakterli xususiyatlariga ko'ra guruhlarga bo'linadi. Quyidagi metallar shu tarzda ajratiladi:
• ishqoriy – 6;
• ishqoriy yer – 6;
• oʻtish – 38;
• yorugʻlik – 11;
• yarim metallar – 7;
• Lantanidlar – 14;
• aktinidlar – 14.
Metallarni olish
Qitta olish uchun avvalo tabiiy rudadan metall olish kerak. Mahalliy elementlar tabiatda erkin holatda bo'lgan moddalardir. Bularga platina, oltin, qalay, simob kiradi. Ular aralashmalardan mexanik yoki kimyoviy reagentlar yordamida ajratiladi.
Boshqa metallar ularning birikmalarini qayta ishlash orqali qazib olinadi. Ular turli xil fotoalbomlarda topilgan. Rudalar - oksidlar, karbonatlar yoki sulfidlar shaklidagi metall birikmalarini o'z ichiga olgan minerallar va jinslar. Ularni olish uchun kimyoviy ishlovdan foydalaniladi.
Metallarni olish usullari:
• oksidlarni ko'mir bilan kamaytirish;
• qalay toshdan qalay olish;
• temir rudasini eritish;
• oltingugurt birikmalarini maxsus pechlarda yoqish.
Ruda jinslaridan metallarni ajratib olishni osonlashtirish uchun ularga fluxlar deb ataladigan turli moddalar qo'shiladi. Ular loy, ohaktosh, qum kabi kiruvchi kirlarni olib tashlashga yordam beradi. Ushbu jarayon natijasida eruvchan birikmalar olinadi,deb ataladi.
Ketarli miqdordagi aralashmalar mavjud bo'lganda, ruda keraksiz tarkibiy qismlarning katta qismini olib tashlash orqali metallni eritishdan oldin boyitiladi. Ushbu davolash uchun eng ko'p ishlatiladigan usullar flotatsiya, magnit va tortishishdir.
Alkali metallar
Ishqoriy metallarni ommaviy ishlab chiqarish ancha murakkab jarayon. Buning sababi shundaki, ular tabiatda faqat kimyoviy birikmalar shaklida uchraydi. Ular kamaytiruvchi vositalar bo'lgani uchun ularni ishlab chiqarish yuqori energiya xarajatlari bilan birga keladi. Ishqoriy metallarni olishning bir necha usullari mavjud:
• Litiyni vakuumdagi oksididan yoki spodumenni qayta ishlash jarayonida hosil boʻlgan xlorid eritmasini elektroliz qilish yoʻli bilan olish mumkin.
• Natriy mahkam yopilgan tigellarda sodani ko'mir bilan k altsiylash yoki k altsiy qo'shilishi bilan xlorid eritmasini elektroliz qilish orqali olinadi. Birinchi usul eng ko'p vaqt talab qiladi.
• Kaliy uning tuzlari eritmasini elektroliz qilish yoki uning xlorididan natriy bug'ini o'tkazish yo'li bilan olinadi. U erigan kaliy gidroksid va suyuq natriyning 440 ° C haroratda o'zaro ta'siridan ham hosil bo'ladi.
• Seziy va rubidiy xloridlarini 700–800 °C da k altsiy yoki 650 °C da sirkoniy bilan kamaytirish orqali qazib olinadi. Ishqoriy metallarni shu tarzda olish juda energiya talab qiladi va qimmat.
Metallar va qotishmalar orasidagi farqlar
Metallar va ularning qotishmalari oʻrtasida mutlaqo aniq chegara amalda mavjud emas, chunki hatto eng toza, eng oddiy moddalar hamma'lum miqdordagi iflosliklar. Xo'sh, ularning orasidagi farq nima? Sanoatda va xalq xoʻjaligining boshqa tarmoqlarida qoʻllaniladigan deyarli barcha metallar asosiy kimyoviy elementga boshqa komponentlar qoʻshib, maqsadli olingan qotishmalar shaklida qoʻllaniladi.
Qotishmalar
Texnologiya turli metall materiallarga muhtoj. Shu bilan birga, sof kimyoviy elementlar amalda qo'llanilmaydi, chunki ular odamlar uchun zarur bo'lgan xususiyatlarga ega emas. Bizning ehtiyojlarimiz uchun biz qotishmalarni olishning turli usullarini ixtiro qildik. Bu atama 2 yoki undan ortiq kimyoviy elementlardan tashkil topgan makroskopik bir hil materialga ishora qiladi. Bunday holda, qotishmada metall komponentlar ustunlik qiladi. Ushbu moddaning o'ziga xos tuzilishi mavjud. Qotishmalarda quyidagi komponentlar ajralib turadi:
• bir yoki bir nechta metallardan iborat asos;
• oʻzgartirish va qotishma elementlarning kichik qoʻshimchalari;
• tozalanmagan aralashmalar (texnologik, tabiiy, tasodifiy).
Metal qotishmalari asosiy konstruktiv materialdir. Texnologiyada ularning soni 5000 dan ortiq.
Qitmalar turlari
Bunchalik xilma-xil qotishmalarga qaramay, temir va alyuminiyga asoslanganlar odamlar uchun eng katta ahamiyatga ega. Ular kundalik hayotda eng keng tarqalgan. Qotishmalarning turlari har xil. Bundan tashqari, ular bir nechta mezonlarga ko'ra bo'linadi. Shuning uchun qotishmalarni ishlab chiqarishning turli usullari qo'llaniladi. Ushbu mezon bo'yicha ular quyidagilarga bo'linadi:
• Cast, qaysiaralash komponentlarning eritilgan kristallanishi natijasida olingan.
• Kukunlar aralashmasini bosish va keyin yuqori haroratda sinterlash orqali hosil qilingan kukun. Bundan tashqari, ko'pincha bunday qotishmalarning tarkibiy qismlari nafaqat oddiy kimyoviy elementlar, balki qattiq qotishmalardagi titanium yoki volfram karbidlari kabi turli xil birikmalardir. Ularning ma'lum miqdorda qo'shilishi metall materiallarning xususiyatlarini o'zgartiradi.
Tayyor mahsulot yoki blanka shaklida qotishmalarni olish usullari quyidagilarga bo'linadi:
• quyish zavodi (silumin, quyma temir);
• ishlangan (po'lat);
• kukun (titan, volfram).
Qitmalar turlari
Metallarni olish usullari har xil, ular yordamida tayyorlangan materiallar esa har xil xususiyatlarga ega. Agregatning qattiq holatida qotishmalar:
• Bir xil turdagi kristallardan tashkil topgan bir hil (bir xil). Ular odatda bir fazali deb ataladi.
• Geterogen (heterojen), ko'p fazali deb ataladi. Ular olinganda qotishma asosi sifatida qattiq eritma (matritsa fazasi) olinadi. Ushbu turdagi heterojen moddalarning tarkibi uning kimyoviy elementlarining tarkibiga bog'liq. Bunday qotishmalar quyidagi komponentlarni o'z ichiga olishi mumkin: oraliq va almashtirishning qattiq eritmalari, kimyoviy birikmalar (karbidlar, intermetalidlar, nitridlar), oddiy moddalarning kristallitlari.
Qotishma xususiyatlari
Metallar va qotishmalarni olishning qanday usullari qoʻllanilishidan qatʼi nazar, ularning xossalari toʻliq kristallik bilan aniqlanadi.bu materiallarning fazaviy tuzilishi va mikro tuzilishi. Ularning har biri boshqacha. Qotishmalarning makroskopik xususiyatlari ularning mikro tuzilishiga bog'liq. Har qanday holatda, ular faqat materialning kristalli tuzilishiga bog'liq bo'lgan fazalarining xususiyatlaridan farq qiladi. Geterogen (ko'p fazali) qotishmalarning makroskopik bir xilligi metall matritsadagi fazalarning bir xil taqsimlanishi natijasida olinadi.
Qotishmalarning eng muhim xossasi payvandlanuvchanlikdir. Aks holda, ular metallar bilan bir xil bo'ladi. Shunday qilib, qotishmalarning issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, egiluvchanligi va aks ettiruvchanligi (y altirashi).
Qitmalar turlari
Qotishmalarni olishning turli usullari insonga turli xossa va xususiyatlarga ega bo'lgan juda ko'p miqdordagi metall materiallarni ixtiro qilishga imkon berdi. Maqsadlariga ko'ra ular quyidagi guruhlarga bo'linadi:
• Konstruktiv (po'lat, duralumin, quyma temir). Ushbu guruhga maxsus xususiyatlarga ega bo'lgan qotishmalar ham kiradi. Shuning uchun ular ichki xavfsizlik yoki ishqalanishga qarshi xususiyatlar bilan ajralib turadi. Bularga mis va bronza kiradi.
• Rulmanlarni quyish uchun (babbit).
• Elektr isitish va oʻlchash uskunalari uchun (nikrom, manganin).
• Kesuvchi asboblar ishlab chiqarish uchun (yutuq).
Ishlab chiqarishda odamlar eruvchan, issiqlikka chidamli, korroziyaga chidamli va amorf qotishmalar kabi boshqa turdagi metall materiallardan ham foydalanadilar. Magnitlar va termoelektriklar (vismutning teluridlari va selenidlari, qo'rg'oshin, surma va boshqalar) ham keng qo'llaniladi.
Temir qotishmalari
Erda deyarli barcha eritilgan temir oddiy va qotishma po'latlarni ishlab chiqarishga qaratilgan. U temir ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Temir qotishmalari odamlar uchun foydali bo'lgan xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli mashhurlikka erishdi. Ular oddiy kimyoviy elementga turli komponentlar qo'shish orqali olingan. Shunday qilib, turli xil temir qotishmalari bir modda asosida tayyorlanganiga qaramay, po'lat va cho'yanlar turli xil xususiyatlarga ega. Natijada ular turli xil ilovalarni topadilar. Ko'pgina po'latlar quyma temirdan qattiqroqdir. Ushbu metallarni olishning turli usullari ushbu temir qotishmalarining turli markalarini (markalarini) olish imkonini beradi.
Qotishma xususiyatlarini yaxshilang
Ayrim metallar va boshqa kimyoviy elementlarni eritib, yaxshilangan xususiyatlarga ega materiallarni olish mumkin. Masalan, sof alyuminiyning oquvchanligi 35 MPa ni tashkil qiladi. Ushbu metallning mis (1,6%), rux (5,6%), magniy (2,5%) bilan qotishmasini olishda bu ko'rsatkich 500 MPa dan oshadi.
Turli nisbatdagi turli xil kimyoviy moddalarni birlashtirib, yaxshilangan magnit, issiqlik yoki elektr xususiyatlariga ega metall materiallarni olish mumkin. Bu jarayonda asosiy rolni qotishma tuzilishi, ya'ni uning kristallarini taqsimlash va atomlar orasidagi bog'lanish turi o'ynaydi.
Poʻlat va dazmollar
Bu qotishmalar temir va uglerodni (2%) birlashtirish orqali olinadi. Qotishma materiallar ishlab chiqarishda ular qo'shiladinikel, xrom, vanadiy. Barcha oddiy po'latlar turlarga bo'linadi:
• turli tuzilmalar uchun ishlatiladigan kam uglerodli (0,25% uglerod);
• Yuqori uglerodli (0,55% dan ortiq) kesish asboblari uchun moʻljallangan.
Mashinasozlik va boshqa mahsulotlarda turli toifadagi qotishma poʻlatlar qoʻllaniladi.
Temirning uglerod bilan qotishmasi, ulushi 2-4% ni tashkil etuvchi qotishma cho’yan deyiladi. Ushbu materialda kremniy ham mavjud. Yaxshi mexanik xususiyatlarga ega turli xil mahsulotlar quyma temirdan quyiladi.
Rangli metallar
Temirdan tashqari boshqa kimyoviy elementlar ham turli metall materiallarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Ularning kombinatsiyasi natijasida rangli qotishmalar olinadi. Odamlar hayotida quyidagilarga asoslangan materiallar eng ko'p foydalanilgan:
• Mis, guruch deb ataladi. Ular tarkibida 5-45% sink mavjud. Agar uning tarkibi 5-20% bo'lsa, guruch qizil, 20-36% bo'lsa - sariq deb ataladi. Misning kremniy, qalay, berilliy, alyuminiy bilan qotishmalari mavjud. Ular bronzalar deb ataladi. Bu qotishmalarning bir nechta turlari mavjud.
• Qo'rg'oshin, bu oddiy lehim (tretnik). Ushbu qotishmada qalayning 2 qismi ushbu kimyoviy moddaning 1 qismiga to'g'ri keladi. Rulmanlar qo'rg'oshin, qalay, mishyak va surma qotishmasi bo'lgan babbit yordamida ishlab chiqariladi.
• Alyuminiy, titan, magniy va berilliy, ular engil rangli qotishmalar bo'lib, ular yuqori mustahkamlik va mukammal mexanik xususiyatlarga ega.xususiyatlar.
Olish usullari
Metallar va qotishmalarni olishning asosiy usullari:
• Turli xil eritilgan komponentlarning bir hil aralashmasi qotib qoladigan quyma zavodi. Qotishmalarni olish uchun metallarni olishning pirometallurgiya va elektrometallurgiya usullari qo'llaniladi. Birinchi variantda yoqilg'ini yoqish jarayonida olingan issiqlik energiyasi xom ashyoni isitish uchun ishlatiladi. Pirometallurgiya usulida o’choq pechlarida po’lat, portlash pechlarida esa quyma temir ishlab chiqariladi. Elektrometallurgiya usuli bilan xom ashyo induksion yoki elektr yoy pechlarida isitiladi. Shu bilan birga, xom ashyo juda tez yumshatiladi.
• Kukun, uning tarkibiy qismlarining kukunlari qotishma tayyorlash uchun ishlatiladi. Bosish tufayli ularga ma'lum bir shakl beriladi va keyin maxsus pechlarda sinterlanadi.
