Ne-, Edel- und Eisenmetalle und ihre Eigenschaften

2025 Autor: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-24 13:14

Metalle sind eine große Gruppe einfacher Elemente mit charakteristischen Eigenschaften wie hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit, positivem Temperaturkoeffizienten und mehr. Um richtig einzuordnen und zu verstehen, was was ist, muss man sich mit allen Nuancen auseinandersetzen. Versuchen wir mit Ihnen, grundlegende Arten von Metallen wie Eisen, Nichteisen, Edelmetalle und Legierungen zu betrachten. Dies ist ein ziemlich umfangreiches und komplexes Thema, aber wir werden versuchen, alles in die Regale zu stellen.

Was jeder wissen sollte?

Bevor man Metalle in Gruppen einteilt, ist es notwendig, die Hauptmerkmale zu verstehen. Zu den primären gehört der negative elektrische Leitfähigkeitskoeffizient. Dies deutet darauf hin, dass mit sinkender Temperatur die Leitfähigkeit zunimmt und einige Leiter zu Supraleitern werden. Gleichzeitig führt eine Temperaturerhöhung zu partiellenoder kompletter Verlust der Bandbreite. Zu den sekundären Merkmalen gehören ein metallischer Glanz sowie ein hoher Schmelzpunkt. Darüber hinaus spielen einige Metalle in Form von Verbindungen die Rolle eines Reduktionsmittels bei Redoxreaktionen. Bitte beachten Sie, dass reine Metalle praktisch nie in der Natur vorkommen, also sollten Sie auch Erz und Nuggets nicht vergessen.

Über Eisenmetalle

Diese Gruppe umfasst Eisen sowie seine Legierungen (Gusseisen, Ferrolegierungen). Tatsächlich sind Eisenmetalle eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, aber darüber hinaus gibt es andere chemische Elemente wie Schwefel, Phosphor, Silizium usw., die meistens Kupfer, Chrom oder Nickel sind. Alle Arten von Eisenmetallen werden nach dem Kohlenstoffgeh alt klassifiziert. Es gibt also folgende Legierungen:

• Gusseisen - Der Kohlenstoffgeh alt liegt zwischen 2 und 4,3 % und erreicht in einigen Fällen einen kritischen Wert von 5 %. Verschiedene chemische Elemente beeinflussen direkt die Eigenschaften des Produkts. So erhöht Schwefel mit Phosphor die Sprödigkeit, während Chrom- und Nickelzusätze Gusseisen hitzebeständiger und korrosionsbeständiger machen.
• Stahl - Kohlenstoffgeh alt bis 2%. Es unterscheidet sich von Gusseisen durch eine hohe Duktilität sowie eine hohe technologische Leistung (einfacher zu verarbeiten).

Eigenschaften von Gusseisen und Stahl im Detail

Existiert derzeitverschiedene Arten von Gusseisen, die im täglichen Leben sowie in der Industrie verwendet werden: Gießerei (grau) und Umwandlung (weiß). Letzterer unterscheidet sich vom ersten Typ dadurch, dass Kohlenstoff im ersten Fall in gebundenem Zustand in Form von Zement vorliegt - in freiem Zustand in Form von Graphit. Die Abnahme der Festigkeit dieses Materials ist darauf zurückzuführen, dass Graphitplatten die Metallstruktur brechen und sie dadurch schwächen. Es gibt modifizierten Grauguss. Seine Eigenschaften sind, dass Graphit eine Kugelform hat, was die mechanischen Eigenschaften des Produkts erhöht.

Du hast wahrscheinlich schon bemerkt, dass sie vielseitiger geworden sind, weil weniger Kohlenstoff in der Zusammensetzung ist. So enth alten Baustähle 0,02 bis 0,85 % Kohlenstoff und werden für den Bau verwendet. Ihr Hauptvorteil ist eine gute Plastizität. Der Grad der Sprödigkeit ist gering. Es gibt auch Instrumente, bei denen der Kohlenstoffgeh alt etwas höher ist - von 0,65 bis 1,4%, daher ist es eine stärkere Legierung, aber spröde. Es wird, wie der Name schon sagt, als Rohling zum Erstellen von Werkzeugen (Schneiden, Sägen von Arbeitsteilen von Maschinen und Baugruppen) verwendet. Hier haben wir uns die Arten von Eisenmetallen angesehen, also gehen wir weiter.

Edelmetalle

Diese Gruppe umfasst chemisch stabile Legierungen, die in Wasser und Luft nicht oxidieren. Es ist erwähnenswert, dass die Anzahl solcher Metalle auf dem gesamten Planeten relativ gering ist und der Prozess der Gewinnung und Verarbeitung äußerst komplex und zeitaufwändig ist. Wenn die Menschheit lange Zeit nur etwa 7 Gruppen kannte, gibt es heute mehrere davon.mehr. Also die bekanntesten Arten von Edelmetallen: Gold, Silber, Platin, Osmium, Rhodium, Palladium, Iridium usw. Alle kommen in der Natur vor. Es gibt auch sogenannte Isotope. Sie werden in Labors durch komplexe chemische Reaktionen gewonnen. Das teuerste dieser Metalle ist Californium-252 mit einem Wert von 500.000 $ pro Gramm. Osmium-187, gewonnen in modernen Labors, gehört zu den gefragtesten.

Über Silber und Gold

Seit der Steinzeit kennen die Menschen ein solches Metall wie Gold. Man kann mit Sicherheit sagen, dass dies das wichtigste Edelmetall der Welt ist. In der Natur kommt es am häufigsten als Nuggets mit einer geringen Menge an Verunreinigungen oder in einer Legierung mit Silber vor. Zu den herausragenden Merkmalen zählen die Wärmeleitfähigkeit und der sehr geringe Widerstand. Natürlich kann man die Formbarkeit von Gold nicht übersehen, weshalb es ein äußerst beliebtes Material für die Herstellung von Schmuck ist. Interessante Tatsache: Das größte Goldnugget wurde in Australien gefunden. Er wog etwa 90 Kilogramm.

Wenn wir die Hauptarten von Edelmetallen betrachten, dann können wir nichts über Silber sagen. In der Natur kommt dieses Material in nativer Form (Silbererz) vor. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Hauptproduktion aus komplexen Erzen erfolgt, in denen relativ wenig Silber vorhanden ist, aber Ablagerungen solcher Mineralien häufiger vorkommen. Es ist ein sehr weiches und duktiles Metall mit außergewöhnlicher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit.

Rhodium und Platin

Rhodium ist ein Metall, nichtDer Besitz eigener Mineralien ist daher eines der teuersten. Sie müssen mehr als 220 Dollar pro Gramm bezahlen. Dieses Edelmetall hat eine silbrige Farbe mit einem bläulichen Farbton. Es zeichnet sich durch seine Beständigkeit gegen chemische und thermische Einflüsse aus, ist aber aufgrund seiner Zerbrechlichkeit extrem anfällig für mechanische Beschädigungen. Da es ziemlich teuer ist, wird es nur dort verwendet, wo es unmöglich ist, ein Analogon zu finden.

Wenn wir die Arten und Arten von Metallen betrachten, können wir nichts über Platin sagen, das 1952 von einem schwedischen Chemiker entdeckt wurde. Dies ist ein ziemlich seltenes Material und kommt in der Natur nur in Kombination mit Legierungen mit anderen Metallen vor. Der Abbauprozess ist äußerst aufwendig und erfordert hohe Investitionen, lohnt sich aber, denn keine bisher bekannte Säure greift Platin an. Beim Erhitzen ändert es seine Farbe nicht und oxidiert nicht.

Arten von Nichteisenmetallen

Diese Gruppe ist die am stärksten nachgefragte, da die meisten Materialien Rohstoffe für die Herstellung von Walzmetall sind. Wenn wir über den Anwendungsbereich sprechen, dann ist er ziemlich umfangreich, nämlich: Maschinenbau, Metallurgie, Funkelektronik, Hochtechnologie usw. Nach physikalischen Eigenschaften gibt es folgende Arten von Nichteisenmetallen:

• schwer (Blei, Zink, Zinn, Nickel usw.);
• leicht (Aluminium, Titan, Magnesium etc.).

Nach dieser Einteilung gibt es eine Metallurgie von Leicht- und Schwermetallen. Es ist kein Geheimnis, dass aus dieser Gruppe absolut jede Technik gemacht werden kann. Bitte beachten Sie dies für die Farbeumfasst alle Arten von Metalllegierungen mit Ausnahme von Eisen. Jetzt lass uns weitermachen.

Hauptarten von Schwermetallen

Bis heute gibt es ungefähr 40 Definitionen des Begriffs dieser Materialgruppe. Zu den Unterscheidungsmerkmalen gehört ein beeindruckendes Atomgewicht, meist mehr als 50. Daraus können wir schließen, dass alles, was nach Vanadium kommt (unabhängig von der Dichte), in die Liste aufgenommen werden sollte. Aber wenn eine andere Definition verwendet wird, dann kann der bestimmende Parameter die Dichte sein, die größer sein sollte als die von Eisen (8 g/cm3). In diesem Fall enthält die Liste: Blei, Quecksilber, Kupfer, aber Zinn wird hinter der Liste stehen. Heute ist das Problem der Umweltverschmutzung durch diese Gruppe äußerst akut. Das liegt daran, dass viele Metalle in der Schwerindustrie verwendet werden und mit dem Abwasser ins Meer gelangen. Das Hauptproblem ist die hohe Toxizität von Quecksilber, Blei und Cadmium. Darüber hinaus neigen einige Arten von Schwermetallen dazu, sich in lebenden Organismen anzureichern. Aufgrund einer Quecksilbervergiftung im Jahr 1977 gab es also mehr als 2300 Opfer.

Quecksilber, Blei und Cadmium

Das sind die gefährlichsten schweren Nichteisenmetalle. Sie sind die wichtigsten Umweltschadstoffe. Quecksilber ist ein für Menschen hochgiftiges Metall, es gelangt über die Atmosphäre und mit Abwässern ins Meer. Bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken werden Quecksilberverbindungen in die Atmosphäre freigesetzt und fallen dann als Niederschlag ins Meer. Darüber hinaus sammeln sich viele Süßwasser- und Meereslebewesen in ihremeine beträchtliche Menge Quecksilber im Körper, was mehr als einmal zu Vergiftungen bei Menschen und sogar zum Tod führte.

Cadmium ist ein verstreutes und ziemlich seltenes Element, das zusammen mit Abwässern aus der metallurgischen und Erzaufbereitungsindustrie in den Ozean gelangt. Es sollte beachtet werden, dass Cadmium im menschlichen Körper vorhanden ist, aber es ist sehr klein. Bei chronischer Vergiftung werden Knochen zerstört und Anämie beginnt. Was Blei betrifft, so findet man dieses Metall in dispergiertem Zustand fast überall. Solche Arten von Metallen, von denen wir oben Fotos gegeben haben, werden aus dem Körper ausgeschieden, aber ziemlich langsam, so dass ihr Überschuss ernsthafte Gesundheitsprobleme verursacht. Zusammen mit kontinentalem Staub gelangen zusammen mit Niederschlägen ungefähr 25.000 Tonnen Blei in den Ozean.

Hinweis

Wie Sie sehen können, gibt es eine Vielzahl von Arten und Eigenschaften von Metallen. So etwas ist überhaupt nicht gefährlich, und wir tragen jeden Tag ein silbernes Kreuz und einen goldenen Ring an unserer Hand. Radioaktive Substanzen können einen Menschen töten, daher versuchen Umweltschützer auf der ganzen Welt, das Problem der Freisetzung gefährlicher Metalle in den Ozean und die Atmosphäre teilweise zu lösen. Natürlich ist es sehr schwierig, solche Probleme zu lösen, insbesondere wenn man bedenkt, dass die meisten Unternehmer überhaupt keinen Kontakt aufnehmen. Vergessen Sie jedoch nicht, dass ohne Leiter, die auch aus Metall bestehen, elektrische Sch altungen unmöglich sind und ohne Eisen keine Autos und andere uns bekannte Dinge existieren werden.

Wir haben die Gruppe der sogenannten radioaktiven Metalle des Periodensystems von Mendelejew nicht berührt. Hierumfassen: Technetium, Polonium, Promethium usw. Der Hauptzweck ist die Verwendung in Kernreaktoren und Waffen, was sie sehr gefährlich macht.

Schlussfolgerung

Du musst bemerkt haben, dass es viele verschiedene Arten von Metallen gibt. In der Natur liegen die meisten von ihnen in Form von Erzen vor und bilden verschiedene Sulfide, Carbonate und andere chemische Verbindungen. Zur Gewinnung reiner Metalle und deren Weiterverwendung werden moderne technologische Reinigungs- und Anreicherungslinien eingesetzt. Sicherlich wird es Sie interessieren zu wissen, dass der menschliche Körper auch eine kleine Menge an Metallverbindungen enthält - etwa 3%. Wir haben also Kalzium in den Knochen, Eisen im Blut, Magnesium sammelt sich ständig in den Muskeln und Kupfer in der Leber.

Nun, das ist im Prinzip alles, was man darüber sagen kann, welche Arten von Metalllegierungen es gibt. Obwohl dies ein ziemlich kompliziertes Thema ist, könnte es für diejenigen interessant sein, die sich für Metallurgie interessieren.