أنواع المعادن غير الحديدية والثمينة والحديدية وخصائصها

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

المعادن هي مجموعة كبيرة من العناصر البسيطة ذات السمات المميزة مثل التوصيل الحراري والكهربائي العالي ، ومعامل درجة الحرارة الإيجابية والمزيد. لتصنيف ما هو وفهمه بشكل صحيح ، تحتاج إلى التعامل مع جميع الفروق الدقيقة. دعنا نحاول معك التفكير في أنواع أساسية من المعادن مثل المعادن الحديدية وغير الحديدية والثمينة وكذلك السبائك. هذا موضوع واسع ومعقد ، لكننا سنحاول وضع كل شيء على الرفوف.

ما الذي يجب أن يعرفه الجميع؟

قبل تصنيف المعادن إلى مجموعات ، من الضروري فهم السمات الرئيسية. تشمل العوامل الأولية المعامل السلبي لتوصيل الكهرباء. يشير هذا إلى أنه مع انخفاض درجة الحرارة ، تزداد الموصلية ، وتصبح بعض الموصلات موصلات فائقة. في الوقت نفسه ، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى حدوث جزئيأو الخسارة الكاملة لعرض النطاق الترددي. تشمل الميزات الثانوية بريقًا معدنيًا ، فضلاً عن درجة انصهار عالية. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب بعض المعادن في شكل مركبات دور عامل الاختزال في تفاعلات الأكسدة والاختزال. يرجى ملاحظة أن المعادن النقية لا يتم العثور عليها عمليًا في الطبيعة ، لذلك يجب ألا تنسى الركاز والشذرات أيضًا.

حول المعادن الحديدية

تشمل هذه المجموعة الحديد وسبائكه (الحديد الزهر والسبائك الحديدية). في الواقع ، المعادن الحديدية هي سبيكة من الحديد والكربون ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، هناك عناصر كيميائية أخرى ، مثل الكبريت والفوسفور والسيليكون وما إلى ذلك ، والتي غالبًا ما تكون النحاس أو الكروم أو النيكل. يتم تصنيف جميع أنواع المعادن الحديدية حسب محتوى الكربون. إذن هناك السبائك التالية:

• الحديد الزهر - تتراوح كمية الكربون من 2 إلى 4.3٪ ، وفي بعض الحالات تصل إلى مستوى حرج يبلغ 5٪. تؤثر العناصر الكيميائية المختلفة بشكل مباشر على خصائص المنتج. لذلك ، الكبريت مع الفوسفور يزيد من هشاشة ، بينما الكروم والنيكل المضافات تجعل الحديد الزهر أكثر مقاومة للحرارة ومقاومة للتآكل.
• فولاذ - محتوى كربوني يصل إلى 2٪. يختلف عن الحديد الزهر في ليونة عالية ، فضلاً عن الأداء التكنولوجي العالي (أسهل في المعالجة).

ميزات الحديد الزهر والصلب بالتفصيل

موجود حالياعدة أنواع من الحديد الزهر تستخدم في الحياة اليومية وكذلك الصناعة: المسبك (الرمادي) والتحويل (الأبيض). هذا الأخير يختلف عن النوع الأول في أن الكربون في حالة ملزمة على شكل أسمنت ، في الحالة الأولى - في حالة حرة على شكل جرافيت. يرجع الانخفاض في قوة هذه المادة إلى حقيقة أن ألواح الجرافيت تكسر الهيكل المعدني ، وبالتالي تضعفها. هناك تعديل من الحديد الزهر الرمادي. ميزاته هي أن الجرافيت في شكل كروي ، مما يزيد من الخواص الميكانيكية للمنتج.

ربما أدركت بالفعل أنها أصبحت أكثر تنوعًا ، نظرًا لعدم وجود الكثير من الكربون في التركيبة. وبالتالي ، يحتوي الفولاذ الإنشائي على 0.02 إلى 0.85٪ كربون ويستخدم في البناء. ميزتها الرئيسية هي اللدونة الجيدة. درجة الهشاشة منخفضة. هناك أيضًا أدوات مفيدة يكون فيها محتوى الكربون أعلى قليلاً - من 0.65 إلى 1.4 ٪ ، وبالتالي ، فهي سبيكة أقوى ، ولكنها هشة. يتم استخدامه ، كما يوحي الاسم ، كخيار فارغ لإنشاء الأدوات (قطع ونشر أجزاء عمل الآلات والتجمعات). هنا ألقينا نظرة على أنواع المعادن الحديدية ، فلنذهب أبعد من ذلك

المعادن الثمينة

تشمل هذه المجموعة سبائك مستقرة كيميائيًا لا تتأكسد في الماء والهواء. تجدر الإشارة إلى أن عدد هذه المعادن على الكوكب بأكمله صغير نسبيًا ، وعملية الاستخراج والمعالجة معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً. إذا عرفت البشرية لفترة طويلة حوالي 7 مجموعات فقط ، فهناك العديد منها اليوم.أكثر. لذلك ، فإن أشهر أنواع المعادن الثمينة: الذهب ، الفضة ، البلاتين ، الأوزميوم ، الروديوم ، البلاديوم ، الإيريديوم ، إلخ. كلها موجودة في الطبيعة. هناك أيضًا ما يسمى بالنظائر. يتم الحصول عليها في المختبرات من خلال تفاعلات كيميائية معقدة. أغلى معدن من هذا النوع هو كاليفورنيوم 252 ، بقيمة 500 ألف دولار للجرام الواحد. يعتبر Osmium-187 ، الذي تم الحصول عليه في المختبرات الحديثة ، من بين أكثر المنتجات طلبًا.

حول الفضة والذهب

منذ العصر الحجري ، كان الناس على دراية بمعدن مثل الذهب. من الآمن أن نقول إن هذا هو أهم معدن ثمين في العالم. في الطبيعة ، غالبًا ما توجد على شكل شذرات بكمية صغيرة من الشوائب أو في سبيكة من الفضة. تشمل الميزات الاستثنائية التوصيل الحراري ومقاومة منخفضة للغاية. بالطبع ، لا يسع المرء إلا أن يلاحظ مرونة الذهب ، وهذا هو السبب في أنه مادة شائعة للغاية لصنع المجوهرات. حقيقة مثيرة للاهتمام: تم العثور على أكبر كتلة صلبة من الذهب في أستراليا. كان يزن حوالي 90 كيلوغراماً

إذا نظرنا إلى الأنواع الرئيسية من المعادن الثمينة ، فلا يمكننا القول عن الفضة. في الطبيعة ، توجد هذه المادة في شكلها الأصلي (خام الفضة). لكن تجدر الإشارة إلى أن الإنتاج الرئيسي يتم من الخامات المعقدة ، حيث يوجد القليل من الفضة نسبيًا ، لكن رواسب هذه المعادن أكثر شيوعًا. إنه معدن ناعم للغاية ومرن وله موصلية كهربائية وحرارية استثنائية.

الروديوم والبلاتين

الروديوم معدن وليس كذلكوبالتالي ، فإن وجود المعادن الخاصة به هو أحد أغلى المعادن. سيتعين عليك دفع أكثر من 220 دولارًا للجرام. هذا المعدن النبيل له لون فضي مع مسحة مزرقة. يتميز بمقاومته للتأثيرات الكيميائية والحرارية ، ولكنه شديد التأثر بالضرر الميكانيكي بسبب هشاشته. نظرًا لأنها باهظة الثمن ، يتم استخدامها فقط عندما يكون من المستحيل العثور على نظير.

إذا أخذنا في الاعتبار أنواع وأنواع المعادن ، فلا يمكننا القول عن البلاتين ، الذي اكتشفه الكيميائي السويدي عام 1952. هذه مادة نادرة إلى حد ما ولا توجد في الطبيعة إلا مع السبائك مع المعادن الأخرى. عملية التعدين شاقة للغاية وتتطلب استثمارات كبيرة ، لكنها تستحق ذلك ، لأنه لا يوجد حمض معروف حتى الآن يؤثر على البلاتين. عند تسخينه لا يغير لونه ولا يتأكسد.

أنواع المعادن غير الحديدية

هذه المجموعة هي الأكثر طلبًا ، لأن معظم المواد هي مواد خام لإنتاج المعدن المدلفن. إذا تحدثنا عن النطاق ، فهو واسع جدًا ، فهو: الهندسة الميكانيكية ، علم المعادن ، الإلكترونيات الراديوية ، التكنولوجيا العالية ، إلخ. وفقًا للخصائص الفيزيائية ، هناك الأنواع التالية من المعادن غير الحديدية:

• ثقيل (رصاص ، زنك ، قصدير ، نيكل ، إلخ) ؛
• ضوء (ألمنيوم ، تيتانيوم ، مغنيسيوم ، إلخ.)

وفقًا لهذا التصنيف ، هناك تعدين من المعادن الخفيفة والثقيلة. ليس سراً أنه يمكن صنع أي تقنية على الإطلاق من هذه المجموعة. يرجى ملاحظة ذلك للونيشمل جميع أنواع السبائك المعدنية ماعدا الحديد. دعنا الآن ننتقل.

الأنواع الرئيسية للمعادن الثقيلة

حتى الآن ، هناك ما يقرب من 40 تعريفًا لمفهوم هذه المجموعة من المواد. من بين السمات المميزة الوزن الذري المثير للإعجاب ، عادة أكثر من 50. من هذا يمكننا أن نستنتج أن كل ما يأتي بعد الفاناديوم (بغض النظر عن الكثافة) يجب أن يُدرج في القائمة. ولكن إذا تم استخدام تعريف آخر ، فقد تكون المعلمة المحددة هي الكثافة ، والتي يجب أن تكون أكثر من كثافة الحديد (8 جم / سم3). في هذه الحالة ، ستشمل القائمة: الرصاص ، والزئبق ، والنحاس ، ولكن سيكون القصدير خلف القائمة. اليوم ، قضية تلوث البيئة من قبل هذه المجموعة حادة للغاية. هذا يرجع إلى حقيقة أن العديد من المعادن تستخدم في الصناعات الثقيلة وينتهي بها الأمر في المحيط إلى جانب مياه الصرف الصحي. المشكلة الرئيسية هي السمية العالية للزئبق والرصاص والكادميوم. بالإضافة إلى ذلك ، تميل بعض أنواع المعادن الثقيلة إلى التراكم في الكائنات الحية. لذلك ، بسبب التسمم بالزئبق عام 1977 ، كان هناك أكثر من 2300 ضحية.

الزئبق والرصاص والكادميوم

هذه هي أخطر المعادن الثقيلة غير الحديدية. هم الملوثات البيئية الرئيسية. الزئبق معدن شديد السمية بالنسبة للإنسان ، يدخل المحيط عبر الغلاف الجوي ومع مياه الصرف الصحي. عندما يتم حرق الفحم في محطات توليد الطاقة ، يتم إطلاق مركبات الزئبق في الغلاف الجوي ثم تسقط في المحيط كترسيب. بالإضافة إلى ذلك ، تتراكم العديد من الحياة البحرية والمياه العذبة فيوجود كمية كبيرة من الزئبق في الجسم والتي أدت أكثر من مرة إلى تسمم الإنسان وحتى الموت.

الكادميوم عنصر مشتت ونادر إلى حد ما يدخل المحيط مع مياه الصرف الصحي من الصناعات المعدنية وتجهيز الخام. وتجدر الإشارة إلى أن الكادميوم موجود في جسم الإنسان ولكنه صغير جدًا. في حالات التسمم المزمن تتلف العظام ويبدأ فقر الدم. بالنسبة للرصاص ، يوجد هذا المعدن في حالة تشتت في كل مكان تقريبًا. هذه الأنواع من المعادن ، التي ذكرناها أعلاه ، تفرز من الجسم ، ولكن ببطء ، لذا فإن فائضها يسبب مشاكل صحية خطيرة. إلى جانب الغبار القاري ، يدخل ما يقرب من 25000 طن من الرصاص المحيط مع هطول الأمطار.

ملاحظة

كما ترى ، هناك مجموعة متنوعة من أنواع وخصائص المعادن. لا يوجد شيء خطير على الإطلاق ، وكل يوم نرتدي صليبًا فضيًا وخاتمًا من الذهب في أيدينا. يمكن أن تقتل المواد المشعة أي شخص ، لذلك يحاول علماء البيئة في جميع أنحاء العالم حل مشكلة إطلاق المعادن الخطرة في المحيط والغلاف الجوي جزئيًا. بالطبع ، من الصعب جدًا حل مثل هذه المشكلات ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن معظم رواد الأعمال لا يتصلون على الإطلاق. ومع ذلك ، لا تنسى أنه بدون الموصلات ، والتي تتكون أيضًا من المعدن ، فإن الدوائر الكهربائية مستحيلة ، وبدون الحديد لن تكون هناك سيارات وأشياء أخرى مألوفة لدينا.

لم نتطرق إلى مجموعة ما يسمى بالمعادن المشعة في الجدول الدوري لمندليف. هناتشمل: التكنيشيوم والبولونيوم والبروميثيوم وما إلى ذلك. والغرض الرئيسي هو استخدامها في المفاعلات النووية والأسلحة مما يجعلها خطيرة للغاية.

الخلاصة

لا بد أنك لاحظت أن هناك العديد من أنواع المعادن المختلفة. في الطبيعة ، يوجد معظمها في شكل خامات وتشكيل العديد من الكبريتيدات والكربونات والمركبات الكيميائية الأخرى. للحصول على المعادن النقية واستخداماتها الإضافية ، يتم استخدام خطوط التنظيف والإثراء التكنولوجية الحديثة. بالتأكيد ستكون مهتمًا بمعرفة أن جسم الإنسان يحتوي أيضًا على كمية صغيرة من المركبات المعدنية - حوالي 3٪. إذن لدينا كالسيوم في العظام ، والحديد في الدم ، والمغنيسيوم يتراكم باستمرار في العضلات ، ويوجد نحاس في الكبد.

حسنًا ، هذا ، من حيث المبدأ ، هو كل ما يمكن قوله حول أنواع السبائك المعدنية الموجودة. على الرغم من أن هذا موضوع معقد إلى حد ما ، إلا أنه قد يكون محل اهتمام أولئك الذين يعشقون علم المعادن.