მიუხედავად იმისა, რომ ხელოვნურად შექმნილი მასალები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ლითონების გამოყენებაზე უარის თქმა ჯერ არ არის შესაძლებელი. მათ აქვთ თვისებების უნიკალური კომბინაცია და შენადნობები საშუალებას გაძლევთ მაქსიმალურად გაზარდოთ მათი პოტენციალი. რა სფეროებში ხდება ლითონების წარმოება და გამოყენება?
ელემენტების ჯგუფის მახასიათებელი
მეტალები გაგებულია, როგორც დამახასიათებელი თვისებების მქონე არაორგანული ქიმიკატების ნაკრები. ისინი ჩვეულებრივ მოიცავს შემდეგს:
- მაღალი თბოგამტარობა;
- დუქნილობა, დამუშავების შედარებითი სიმარტივე;
- შედარებით მაღალი დნობის წერტილი;
- კარგი ელექტროგამტარობა;
- დამახასიათებელი "მეტალის" ბრწყინვალება;
- რედუქციული აგენტის როლი რეაქციებში;
- მაღალი სიმკვრივე.
რა თქმა უნდა, ამ ჯგუფის ყველა ელემენტს არ აქვს ყველა ეს თვისება, მაგალითად, ვერცხლისწყალი ოთახის ტემპერატურაზე თხევადია, გალიუმი დნება ადამიანის ხელების სითბოსგან, ბისმუტს კი ძნელად შეიძლება ეწოდოს პლასტიკური. მაგრამ ზოგადად, ყველა ეს თვისება შეიძლება გამოიკვეთოს ლითონების მთლიანობაში.
შიდა კლასიფიკაცია
მეტალები პირობითად იყოფა რამდენიმე კატეგორიად, რომელთაგან თითოეული აერთიანებს სხვადასხვა პარამეტრებში ერთმანეთთან ყველაზე ახლოს მყოფ ელემენტებს. გამოიყოფა შემდეგი ჯგუფები:
- ტუტე - 6;
- ტუტე დედამიწა - 4;
- გარდამავალი - 38;
- სინათლე - 7;
- ნახევრადმეტალები - 7;
- ლანთანიდები - 14+1;
- აქტინიდები - 14+1;
ჯგუფებიდან არის კიდევ ორი: ბერილიუმი და მაგნიუმი. ამრიგად, ამ დროისთვის, ყველა აღმოჩენილი ელემენტიდან 94 მეცნიერი ლითონებს მიაწერს.
გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ არსებობს სხვა კლასიფიკაციებიც. მათი თქმით, ცალკე განიხილება კეთილშობილი ლითონები, პლატინის ჯგუფის ლითონები, შემდგომი გარდამავალი, ცეცხლგამძლე, შავი და ფერადი ლითონები და ა.შ.. ეს მიდგომა აზრი აქვს მხოლოდ გარკვეული მიზნებისთვის, ამიტომ უფრო მოსახერხებელია ზოგადად მიღებული კლასიფიკაციის გამოყენება..
მიღების ისტორია
კაცობრიობა მთელი თავისი განვითარების მანძილზე მჭიდრო კავშირში იყო ლითონების დამუშავებასა და გამოყენებასთან. გარდა იმისა, რომ ისინი ყველაზე გავრცელებული ელემენტებია, მათი დამზადება სხვადასხვა პროდუქტად მხოლოდ მექანიკური დამუშავების დახმარებით შეიძლებოდა. ვინაიდან არ არსებობდა მადნით მუშაობის უნარები, თავიდან ეს მხოლოდ ნუგბარის გამოყენებას ეხებოდა. თავდაპირველად ეს იყო რბილი ლითონი, რომელმაც სახელი მისცა სპილენძის ხანას, რომელმაც შეცვალა ქვის. ამ პერიოდში შემუშავდა ცივი გაყალბების მეთოდი. ზოგიერთ ცივილიზაციებში დნობა შესაძლებელი გახდა. თანდათან ხალხი ფერადოვნებას ითვისებდალითონები, როგორიცაა ოქრო, ვერცხლი, კალა.
მოგვიანებით ბრინჯაოს ხანამ შეცვალა სპილენძის ხანა. ის გაგრძელდა დაახლოებით 20 ათასწლეული და გახდა გარდამტეხი კაცობრიობისთვის, რადგან სწორედ ამ პერიოდში გახდა შესაძლებელი შენადნობების მოპოვება. თანდათან ვითარდება მეტალურგია, იხვეწება ლითონების მიღების მეთოდები. თუმცა მე-13-12 სს. ძვ.წ ე. მოხდა ეგრეთ წოდებული ბრინჯაოს ნგრევა, რომელიც აღინიშნა რკინის ხანის დასაწყისი. ეს, სავარაუდოდ, კალის მარაგის ამოწურვის გამო იყო. ხოლო იმ დროს აღმოჩენილი ტყვია და ვერცხლისწყალი ბრინჯაოს შემცვლელი ვერ გახდა. ასე რომ, ადამიანებს უხდებოდათ მადნებიდან ლითონების წარმოება.
შემდეგი პერიოდი დიდხანს არ გაგრძელებულა - ათასწლეულზე ნაკლები, მაგრამ ისტორიაში ნათელი კვალი დატოვა. იმისდა მიუხედავად, რომ რკინა გაცილებით ადრე იყო ცნობილი, იგი თითქმის არ გამოიყენებოდა ბრინჯაოსთან შედარებით ნაკლოვანებების გამო. გარდა ამისა, ამ უკანასკნელის მოპოვება ბევრად უფრო ადვილი იყო, ხოლო მადნის დნობა უფრო შრომატევადი იყო. ფაქტია, რომ ბუნებრივი რკინა საკმაოდ იშვიათია, ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ ბრინჯაოს მიტოვება ასე ნელა მიმდინარეობს.
მეტალის მოპოვების უნარების მნიშვნელობა
ისევე, როგორც ადამიანის წინაპარმა პირველად დაამზადა ინსტრუმენტი ბასრი ქვის ჯოხზე შეკვრით, ახალ მასალაზე გადასვლაც ისეთივე გრანდიოზული აღმოჩნდა. ლითონის პროდუქტების მთავარი უპირატესობა ის იყო, რომ უფრო ადვილი იყო მათი დამზადება და შეკეთება. ქვას არ აქვს პლასტიურობა და სიმყუდროვე, ასე რომმისგან ნებისმიერი იარაღის დამზადება მხოლოდ ხელახლა შეიძლებოდა, მათი შეკეთება შეუძლებელია.
ამგვარად, სწორედ ლითონების გამოყენებაზე გადასვლამ განაპირობა ხელსაწყოების შემდგომი გაუმჯობესება, ახალი საყოფაცხოვრებო ნივთების, დეკორაციების გაჩენა, რომელთა დამზადება აქამდე შეუძლებელი იყო. ამ ყველაფერმა ბიძგი მისცა ტექნოლოგიურ პროგრესს და საფუძველი ჩაუყარა მეტალურგიის განვითარებას.
თანამედროვე მეთოდები
თუ ძველ დროში ადამიანები მხოლოდ მადნებიდან ლითონების მიღებას იცნობდნენ, ან კმაყოფილი იყვნენ ნაგლეჯით, მაშინ ამჟამად სხვა გზებიც არსებობს. ისინი შესაძლებელი გახდა ქიმიის განვითარების წყალობით. ამრიგად, ორი ძირითადი მიმართულება გამოჩნდა:
- პირომეტალურგია. მან დაიწყო მისი განვითარება უფრო ადრე და დაკავშირებულია მასალის დამუშავებისთვის საჭირო მაღალ ტემპერატურასთან. თანამედროვე ტექნოლოგია ამ სფეროში ასევე იძლევა პლაზმის გამოყენების საშუალებას.
- ჰიდრომეტალურგია. ეს მიმართულება ეწევა ელემენტების მოპოვებას მადნებიდან, ნარჩენებიდან, კონცენტრატებიდან და ა.შ. წყლისა და ქიმიური რეაგენტების გამოყენებით. მაგალითად, მეთოდი, რომელიც მოიცავს ელექტროლიზით ლითონების წარმოებას, ძალზე გავრცელებულია და კარბურიზაციის მეთოდიც საკმაოდ პოპულარულია.
არის კიდევ ერთი საინტერესო ტექნოლოგია. მისი წყალობით შესაძლებელი გახდა მაღალი სისუფთავის და მინიმალური დანაკარგებით ძვირფასი ლითონების მოპოვება. საუბარია დახვეწაზე. ეს პროცესი არის დახვეწის ერთ-ერთი სახეობა, ანუ მინარევების თანდათანობითი გამოყოფა. მაგალითად, ოქროს შემთხვევაში გამოიყენება დნობის გაჯერება ქლორით, ხოლო პლატინა იხსნება მასში.მინერალური მჟავები, რასაც მოჰყვება იზოლაცია რეაგენტებით.
სხვათა შორის, ელექტროლიზით ლითონების მოპოვება ყველაზე ხშირად გამოიყენება იმ შემთხვევაში, თუ დნობა ან აღდგენა ეკონომიკურად მომგებიანი არ არის. ეს არის ზუსტად ის, რაც ხდება ალუმინის და ნატრიუმის შემთხვევაში. ასევე არსებობს უფრო ინოვაციური ტექნოლოგიები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ფერადი ლითონების მიღებას საკმაოდ ღარიბი მადნებიდანაც კი, მნიშვნელოვანი დანახარჯების გარეშე, მაგრამ ამაზე ცოტა მოგვიანებით ვისაუბრებთ.
შენადნობების შესახებ
ანტიკურ ხანაში ცნობილი ლითონების უმეტესობა ყოველთვის არ აკმაყოფილებდა გარკვეულ საჭიროებებს. კოროზია, არასაკმარისი სიმტკიცე, მტვრევადობა, სისუსტე, სისუსტე - თითოეულ ელემენტს სუფთა სახით აქვს თავისი ნაკლოვანებები. აქედან გამომდინარე, საჭირო გახდა ახალი მასალების მოძიება, რომლებიც აერთიანებს ცნობილთა უპირატესობებს, ანუ იპოვონ გზები ლითონის შენადნობების მისაღებად. დღეს არსებობს ორი ძირითადი მეთოდი:
- კასტინგი. შერეული კომპონენტების დნობა გაცივდება და კრისტალიზდება. სწორედ ამ მეთოდით გახდა შესაძლებელი შენადნობების პირველი ნიმუშების მიღება: ბრინჯაო და სპილენძი.
- დაჭერით. ფხვნილების ნარევი ექვემდებარება მაღალ წნევას და შემდეგ ადუღდება.
შემდეგი გაუმჯობესება
ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, ყველაზე პერსპექტიულია ლითონების წარმოება ბიოტექნოლოგიის გამოყენებით, პირველ რიგში, ბაქტერიების დახმარებით. სულფიდური ნედლეულიდან უკვე შესაძლებელი გახდა სპილენძის, ნიკელის, თუთიის, ოქროსა და ურანის მოპოვება. მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ მიკროორგანიზმებს დაუკავშირებენ ისეთ პროცესებს, როგორიცაა გამორეცხვა, დაჟანგვა, სორბცია და ნალექი. გარდა ამისა, ძალიან მნიშვნელოვანიაჩამდინარე წყლების ღრმა დამუშავების პრობლემა, ამისთვისაც ცდილობენ იპოვონ გამოსავალი, რომელიც მოიცავს ბაქტერიების მონაწილეობას.
აპლიკაცია
ლითონებისა და შენადნობების გარეშე, შეუძლებელი იქნებოდა სიცოცხლე ისეთი სახით, როგორშიც ის ახლა ცნობილია კაცობრიობისთვის. მაღალსართულიანი შენობები, თვითმფრინავები, ჭურჭელი, სარკეები, ელექტრომოწყობილობა, მანქანები და მრავალი სხვა არსებობს მხოლოდ ადამიანების ქვიდან სპილენძზე, ბრინჯაოზე და რკინაზე შორეული გადასვლის წყალობით.
განსაკუთრებული ელექტრული და თბოგამტარობის გამო, ლითონები გამოიყენება მავთულხლართებსა და კაბელებში მრავალფეროვანი მიზნებისთვის. ოქრო გამოიყენება არაჟანგვის კონტაქტების დასამყარებლად. მათი სიმტკიცისა და სიმტკიცის გამო, ლითონები ფართოდ გამოიყენება მშენებლობაში და მრავალფეროვან სტრუქტურებში. გამოყენების კიდევ ერთი სფერო არის ინსტრუმენტული. სამუშაოს წარმოებისთვის, მაგალითად, ხშირად გამოიყენება საჭრელი ნაწილი, მყარი შენადნობები და ფოლადის სპეციალური ტიპები. და ბოლოს, კეთილშობილური ლითონები ძალიან ფასდება, როგორც სამკაულების მასალა. ასე რომ, უამრავი აპლიკაციაა.
საინტერესოა ლითონებისა და შენადნობების შესახებ
ამ ელემენტების გამოყენება იმდენად გავრცელებულია და იმდენად დიდი ხნის ისტორია აქვს, რომ გასაკვირი არ არის სხვადასხვა კურიოზული სიტუაციების წარმოშობა. ისინი და მხოლოდ ორი საინტერესო ფაქტი უნდა მოვიყვანოთ ბოლოს:
- ფართო გამოყენებამდე ალუმინი დიდად ფასობდა. დანაჩანგალი, რომელსაც ნაპოლეონ III იყენებდა სტუმრების მიღებისას, სწორედ ამ მასალისგან იყო დამზადებული და იყო საგანიმონარქის სიამაყე.
- სახელი platinum ესპანურად ნიშნავს "ვერცხლს". ელემენტმა მიიღო ასეთი შეუფერებელი სახელი დნობის შედარებით მაღალი წერტილის და, შესაბამისად, მისი დიდი ხნის განმავლობაში გამოყენების შეუძლებლობის გამო.
- ყველაზე სუფთა სახით ოქრო რბილია და ადვილად იჭრება ფრჩხილით. ამიტომ სამკაულების დასამზადებლად მას ვერცხლით ან სპილენძით შენადნობენ.
- არსებობს შენადნობები თერმოელასტიურობის საინტერესო თვისებით, ანუ ფორმის მეხსიერების ეფექტით. დეფორმაციის და შემდეგ გაცხელებისას ისინი უბრუნდებიან პირვანდელ მდგომარეობას.
