โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก มีค่า และเหล็กและลักษณะเฉพาะ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

โลหะเป็นกลุ่มขององค์ประกอบที่เรียบง่ายโดยมีลักษณะเฉพาะ เช่น การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก และอื่นๆ ในการจำแนกและทำความเข้าใจว่าอะไรคือสิ่งที่ถูกต้อง คุณต้องจัดการกับความแตกต่างทั้งหมด มาลองพิจารณาโลหะประเภทพื้นฐานกับคุณ เช่น เหล็ก อโลหะ อโลหะ ล้ำค่า และโลหะผสม นี่เป็นหัวข้อที่ค่อนข้างกว้างและซับซ้อน แต่เราจะพยายามวางทุกอย่างไว้บนชั้นวาง

สิ่งที่ทุกคนควรรู้?

ก่อนจำแนกโลหะออกเป็นกลุ่ม จำเป็นต้องเข้าใจคุณสมบัติหลักก่อน ปัจจัยหลัก ได้แก่ ค่าสัมประสิทธิ์การนำไฟฟ้าเชิงลบ นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิลดลง ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และตัวนำบางตัวกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่บางส่วนหรือสูญเสียแบนด์วิดท์โดยสิ้นเชิง คุณสมบัติรอง ได้แก่ ความมันวาวของโลหะ และจุดหลอมเหลวสูง นอกจากนี้ โลหะบางชนิดในรูปของสารประกอบยังมีบทบาทเป็นตัวรีดิวซ์ในปฏิกิริยารีดอกซ์ โปรดทราบว่าแทบจะไม่เคยพบโลหะบริสุทธิ์ในธรรมชาติ ดังนั้นคุณจึงไม่ควรลืมเกี่ยวกับแร่และนักเก็ตเช่นกัน

เกี่ยวกับโลหะเหล็ก

กลุ่มนี้รวมถึงเหล็กและโลหะผสม (เหล็กหล่อ, เฟอโรอัลลอย) อันที่จริง โลหะเหล็กเป็นโลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน แต่นอกจากนี้ ยังมีองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ เช่น กำมะถัน ฟอสฟอรัส ซิลิกอน ฯลฯ ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นทองแดง โครเมียม หรือนิกเกิล โลหะเหล็กทุกประเภทจำแนกตามปริมาณคาร์บอน มีโลหะผสมดังต่อไปนี้:

• เหล็กหล่อ - ปริมาณคาร์บอนอยู่ในช่วง 2 ถึง 4.3% ในบางกรณีถึงระดับวิกฤตที่ 5% องค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นกำมะถันกับฟอสฟอรัสจะเพิ่มความเปราะบาง ในขณะที่สารเติมแต่งโครเมียมและนิกเกิลทำให้เหล็กหล่อทนความร้อนและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีขึ้น
• เหล็ก - ปริมาณคาร์บอนสูงถึง 2% มันแตกต่างจากเหล็กหล่อที่มีความเหนียวสูงและประสิทธิภาพทางเทคโนโลยีสูง (ง่ายต่อการประมวลผล)

รายละเอียดของเหล็กหล่อและเหล็กกล้า

ปัจจุบันมีอยู่เหล็กหล่อหลายประเภทที่ใช้ในชีวิตประจำวันเช่นเดียวกับอุตสาหกรรม: โรงหล่อ (สีเทา) และการแปลง (สีขาว) หลังแตกต่างจากชนิดแรกในคาร์บอนที่อยู่ในสถานะที่ถูกผูกมัดในรูปของซีเมนต์ ในกรณีแรก - ในสถานะอิสระในรูปของกราไฟท์ ความแข็งแรงที่ลดลงของวัสดุนี้เกิดจากการที่แผ่นกราไฟท์ทำลายโครงสร้างโลหะ ซึ่งจะทำให้มันอ่อนตัวลง มีเหล็กหล่อสีเทาดัดแปลง คุณสมบัติของกราไฟท์เป็นทรงกลม ซึ่งช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์

คุณคงรู้แล้วว่าพวกมันใช้งานได้หลากหลายขึ้น เนื่องจากมีคาร์บอนในองค์ประกอบไม่มากนัก ดังนั้นเหล็กโครงสร้างจึงมีคาร์บอน 0.02 ถึง 0.85% และใช้สำหรับการก่อสร้าง ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือความเป็นพลาสติกที่ดี ระดับความเปราะบางอยู่ในระดับต่ำ นอกจากนี้ยังมีเครื่องมือที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าเล็กน้อย - จาก 0.65 ถึง 1.4% ดังนั้นจึงเป็นโลหะผสมที่แข็งแรงกว่า แต่เปราะ มันถูกใช้เป็นชื่อที่สื่อถึงเป็นช่องว่างสำหรับการสร้างเครื่องมือ (การตัด, การเลื่อยส่วนการทำงานของเครื่องจักรและชุดประกอบ) เรามาดูประเภทของโลหะเหล็กแล้ว ไปดูกันเลย

โลหะมีค่า

กลุ่มนี้รวมถึงโลหะผสมที่มีความเสถียรทางเคมีซึ่งไม่เกิดออกซิไดซ์ในน้ำและอากาศ เป็นที่น่าสังเกตว่าจำนวนของโลหะดังกล่าวบนโลกใบนี้มีค่อนข้างน้อย และกระบวนการสกัดและแปรรูปนั้นซับซ้อนและใช้เวลานานมาก หากเป็นเวลานานที่มนุษย์รู้จักเพียง 7 กลุ่มวันนี้ก็มีหลายกลุ่มมากกว่า. ดังนั้นโลหะมีค่าที่มีชื่อเสียงที่สุด ได้แก่ ทอง เงิน แพลตตินั่ม ออสเมียม โรเดียม แพลเลเดียม อิริเดียม ฯลฯ ทั้งหมดนี้พบได้ในธรรมชาติ นอกจากนี้ยังมีไอโซโทปที่เรียกว่า ได้มาจากปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน โลหะที่มีราคาแพงที่สุดคือแคลิฟอร์เนีย -252 ซึ่งมีมูลค่า 500,000 ดอลลาร์ต่อกรัม Osmium-187 ซึ่งได้จากห้องปฏิบัติการสมัยใหม่ เป็นที่ต้องการมากที่สุด

เกี่ยวกับเงินและทอง

ตั้งแต่ยุคหิน ผู้คนต่างคุ้นเคยกับโลหะเช่นทองคำ พูดได้อย่างปลอดภัยว่านี่คือโลหะมีค่าที่สำคัญที่สุดในโลก ในธรรมชาติมักพบนักเก็ตที่มีสิ่งเจือปนเล็กน้อยหรือในโลหะผสมที่มีเงิน คุณสมบัติที่โดดเด่น ได้แก่ การนำความร้อนและความต้านทานต่ำมาก แน่นอนว่าไม่มีใครพลาดที่จะสังเกตความสามารถในการอ่อนตัวของทองคำ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทองคำจึงเป็นที่นิยมอย่างมากในการทำเครื่องประดับ ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: พบทองคำก้อนใหญ่ที่สุดในออสเตรเลีย เขาหนักประมาณ 90 กิโลกรัม

ถ้าเราพิจารณาโลหะมีค่าประเภทหลักแล้ว เราไม่สามารถพูดเกี่ยวกับเงินได้ โดยธรรมชาติแล้ว สารนี้พบได้ในรูปแบบพื้นเมือง (แร่เงิน) แต่เป็นที่น่าสังเกตว่าการผลิตหลักดำเนินการจากแร่ที่ซับซ้อนซึ่งมีแร่เงินค่อนข้างน้อย แต่มีแร่เงินสะสมอยู่ทั่วไป เป็นโลหะที่อ่อนนุ่มและเหนียวมากซึ่งมีการนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดีเยี่ยม

โรเดียมและแพลตตินัม

โรเดียมเป็นโลหะไม่ใช่การมีแร่ธาตุเป็นของตัวเองจึงเป็นหนึ่งในแร่ที่แพงที่สุด คุณจะต้องจ่ายมากกว่า 220 ดอลลาร์ต่อกรัม โลหะอันสูงส่งนี้มีสีเงินกับโทนสีน้ำเงิน มีความโดดเด่นด้วยความทนทานต่ออิทธิพลของสารเคมีและความร้อน แต่มีความเสี่ยงสูงต่อความเสียหายทางกลอันเนื่องมาจากความเปราะบาง เนื่องจากราคาค่อนข้างแพง จึงใช้เฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถหาอะนาล็อกได้

ถ้าเราพิจารณาประเภทและประเภทของโลหะแล้ว เราไม่สามารถพูดเกี่ยวกับแพลตตินั่มได้ ซึ่งค้นพบในปี 1952 โดยนักเคมีชาวสวีเดน วัสดุนี้ค่อนข้างหายากและพบได้ในธรรมชาติเมื่อผสมกับโลหะผสมกับโลหะอื่นๆ เท่านั้น กระบวนการทำเหมืองต้องใช้ความพยายามอย่างมากและต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก แต่ก็คุ้มค่า เพราะในปัจจุบันยังไม่มีกรดใดที่ส่งผลกระทบต่อแพลตตินั่ม เมื่อถูกความร้อน จะไม่เปลี่ยนสีและไม่เกิดออกซิไดซ์

ประเภทของโลหะอโลหะ

กลุ่มนี้เป็นที่ต้องการมากที่สุด เนื่องจากวัสดุส่วนใหญ่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็กแผ่นรีด หากเราพูดถึงขอบเขต ก็ค่อนข้างกว้างขวาง เช่น วิศวกรรมเครื่องกล โลหะวิทยา วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีชั้นสูง ฯลฯ ตามคุณสมบัติทางกายภาพ มีโลหะที่ไม่ใช่เหล็กประเภทต่อไปนี้:

• หนัก (ตะกั่ว สังกะสี ดีบุก นิกเกิล ฯลฯ);
• เบา (อะลูมิเนียม ไททาเนียม แมกนีเซียม ฯลฯ)

ตามหมวดหมู่นี้มีโลหะวิทยาของโลหะเบาและโลหะหนัก ไม่มีความลับใดที่จะทำเทคนิคจากกลุ่มนี้ได้อย่างแน่นอน โปรดทราบว่าสำหรับสีรวมถึงโลหะผสมทุกประเภท ยกเว้นเหล็ก ไปกันเถอะ

โลหะหนักประเภทหลัก

จนถึงปัจจุบัน มีประมาณ 40 คำจำกัดความของแนวคิดของวัสดุกลุ่มนี้ ในบรรดาลักษณะเด่นที่โดดเด่นคือน้ำหนักอะตอมที่น่าประทับใจ ซึ่งปกติจะมากกว่า 50 จากนี้ เราสรุปได้ว่าทุกสิ่งที่มาหลังจากวาเนเดียม (โดยไม่คำนึงถึงความหนาแน่น) ควรรวมอยู่ในรายการ แต่ถ้าใช้คำจำกัดความอื่น พารามิเตอร์ที่กำหนดอาจเป็นความหนาแน่น ซึ่งควรมากกว่าค่าของธาตุเหล็ก (8 g/cm3) ในกรณีนี้ รายการจะรวมถึง: ตะกั่ว ปรอท ทองแดง แต่ดีบุกจะอยู่หลังรายการ ทุกวันนี้ปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมของกลุ่มนี้รุนแรงมาก เนื่องจากโลหะจำนวนมากถูกใช้ในอุตสาหกรรมหนักและไปสิ้นสุดในมหาสมุทรพร้อมกับสิ่งปฏิกูล ปัญหาหลักคือความเป็นพิษสูงของปรอท ตะกั่ว แคดเมียม นอกจากนี้ โลหะหนักบางชนิดมีแนวโน้มที่จะสะสมในสิ่งมีชีวิต ดังนั้นเนื่องจากพิษสารปรอทในปี 2520 จึงมีเหยื่อมากกว่า 2300 ราย

ปรอท ตะกั่ว และแคดเมียม

เหล่านี้เป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กหนักที่อันตรายที่สุด สิ่งเหล่านี้เป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมหลัก ปรอทเป็นโลหะที่มีพิษสูงสำหรับมนุษย์ โดยจะเข้าสู่มหาสมุทรผ่านชั้นบรรยากาศและด้วยสิ่งปฏิกูล เมื่อถ่านหินถูกเผาในโรงไฟฟ้า สารประกอบปรอทจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศแล้วตกลงสู่มหาสมุทรเป็นการตกตะกอน นอกจากนี้ สัตว์น้ำจืดและสัตว์ทะเลจำนวนมากยังสะสมอยู่ในสารปรอทจำนวนมากในร่างกายซึ่งทำให้เกิดพิษต่อมนุษย์มากกว่าหนึ่งครั้งและถึงกับเสียชีวิต

แคดเมียมเป็นธาตุหายากที่กระจายตัวเข้าสู่มหาสมุทรพร้อมกับน้ำเสียจากอุตสาหกรรมโลหะและการแต่งแร่ ควรสังเกตว่าแคดเมียมมีอยู่ในร่างกายมนุษย์ แต่มีขนาดเล็กมาก ในพิษเรื้อรัง กระดูกจะถูกทำลาย และโรคโลหิตจางเริ่มต้นขึ้น สำหรับตะกั่วนั้นพบโลหะนี้ในสถานะกระจัดกระจายอยู่เกือบทุกที่ โลหะประเภทดังกล่าว ซึ่งรูปถ่ายที่เราให้ไว้ข้างต้น ถูกขับออกจากร่างกาย แต่ค่อนข้างช้า ดังนั้นส่วนเกินของโลหะดังกล่าวจึงทำให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรง นอกจากฝุ่นจากทวีปแล้ว ตะกั่วประมาณ 25,000 ตันจะเข้าสู่มหาสมุทรพร้อมกับการตกตะกอน

หมายเหตุ

อย่างที่คุณเห็น โลหะมีหลายประเภทและมีคุณสมบัติ บางสิ่งไม่เป็นอันตรายเลย และทุกวันเราสวมกางเขนเงินและแหวนทองคำอยู่ในมือ สารกัมมันตภาพรังสีสามารถฆ่าคนได้ ดังนั้นนักสิ่งแวดล้อมทั่วโลกจึงพยายามแก้ปัญหาบางส่วนเกี่ยวกับการปล่อยโลหะอันตรายสู่มหาสมุทรและบรรยากาศ แน่นอน การแก้ปัญหาดังกล่าวเป็นเรื่องยากมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าผู้ประกอบการส่วนใหญ่ไม่ติดต่อเลย อย่างไรก็ตาม อย่าลืมว่าหากไม่มีตัวนำซึ่งประกอบด้วยโลหะ วงจรไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้ และหากไม่มีเหล็กก็จะไม่มีรถยนต์และสิ่งอื่น ๆ ที่เราคุ้นเคย

เรายังไม่ได้สัมผัสกับกลุ่มโลหะกัมมันตภาพรังสีที่เรียกว่าตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ ที่นี่ได้แก่ เทคนีเชียม พอโลเนียม โพรมีเธียม เป็นต้น จุดประสงค์หลักคือใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธ ซึ่งทำให้เกิดอันตรายมาก

สรุป

คุณต้องสังเกตว่าโลหะมีหลายประเภท โดยธรรมชาติแล้ว ส่วนใหญ่จะมีอยู่ในรูปของแร่และเกิดเป็นซัลไฟด์ คาร์บอเนต และสารประกอบทางเคมีอื่นๆ เพื่อให้ได้โลหะบริสุทธิ์และใช้งานต่อไปได้ มีการใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยและสายการตกแต่ง แน่นอนว่าคุณจะสนใจที่จะรู้ว่าร่างกายมนุษย์มีสารประกอบโลหะจำนวนเล็กน้อย - ประมาณ 3% เรามีแคลเซียมในกระดูก ธาตุเหล็กในเลือด แมกนีเซียมสะสมในกล้ามเนื้ออย่างต่อเนื่อง และมีทองแดงในตับ

ตามหลักการแล้ว พูดได้อย่างเดียวว่าโลหะผสมประเภทใดมีอยู่ แม้ว่าหัวข้อนี้จะค่อนข้างซับซ้อน แต่ก็อาจเป็นที่สนใจของผู้ที่ชื่นชอบโลหะวิทยา