მეტალები არის ელემენტების ჯგუფი, რომლებსაც აქვთ უნიკალური თვისებები, როგორიცაა ელექტრული გამტარობა, მაღალი სითბოს გადაცემა, დადებითი წინააღმდეგობის კოეფიციენტი, დამახასიათებელი ბზინვარება და შედარებით ელასტიურობა. ამ ტიპის ნივთიერება მარტივია ქიმიური ნაერთების თვალსაზრისით.
კლასიფიკაცია ჯგუფების მიხედვით
ლითონები ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მასალაა, რომელსაც კაცობრიობა იყენებს თავისი ისტორიის მანძილზე. მათი უმეტესობა დედამიწის ქერქის შუა ფენებშია განლაგებული, მაგრამ არის ისეთებიც, რომლებიც მთის საბადოებშია ჩაფლული.. ოფიციალურად აღიარებული ჯგუფებიდან აღსანიშნავია შემდეგი ჯგუფები:
1. ტუტე (ლითიუმი, კალიუმი, ნატრიუმი, ფრანციუმი, ცეზიუმი, რუბიდიუმი). წყალთან შეხებისას ისინი წარმოქმნიან ჰიდროქსიდებს.
2. ტუტე დედამიწა (კალციუმი, ბარიუმი, სტრონციუმი, რადიუმი). განსხვავდება სიმკვრივითა და სიმტკიცით.
3. მსუბუქი (ალუმინი, ტყვია, თუთია, გალიუმი, კადმიუმი, კალა, ვერცხლისწყალი). ხშირად გამოიყენება შენადნობებში დაბალი სიმკვრივის გამო.
4. გარდამავალი (ურანი,ოქრო, ტიტანი, სპილენძი, ვერცხლი, ნიკელი, რკინა, კობალტი, პლატინი, პალადიუმი და ა.შ.). მათ აქვთ ცვლადი დაჟანგვის მდგომარეობა.
5. ნახევრადმეტალები (გერმანიუმი, სილიციუმი, ანტიმონი, ბორი, პოლონიუმი და სხვ.). მათ სტრუქტურაში აქვთ კრისტალური კოვალენტური ბადე.
6. აქტინიდები (ამერიციუმი, თორიუმი, აქტინიუმი, ბერკელიუმი, კურიუმი, ფერმიუმი და სხვ.).
7. ლანთანიდები (გადოლინიუმი, სამარიუმი, ცერიუმი, ნეოდიმი, ლუტეტიუმი, ლანთანუმი, ერბიუმი და ა.შ.).
აღსანიშნავია, რომ დედამიწის ქერქში არის ლითონები და ისეთებიც, რომლებიც არ არის განსაზღვრული ჯგუფებად. მათ შორისაა მაგნიუმი და ბერილიუმი.
მშობლიური ნაერთები
ბუნებაში არსებობს კრისტალურ-ქიმიური კოდიფიკაციის ცალკე კლასი. ეს ელემენტები მოიცავს მშობლიურ ლითონებს. ეს არის მინერალები, რომლებიც ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული. ყველაზე ხშირად ბუნებაში ბუნებრივი ლითონები წარმოიქმნება გეოლოგიური პროცესების შედეგად.
45 ნივთიერება ცნობილია დედამიწის ქერქში კრისტალურ მდგომარეობაში. მათი უმეტესობა ბუნებით ძალზე იშვიათია, ამიტომ მათი მაღალი ღირებულებაა. ასეთი ელემენტების წილი მხოლოდ 0,1%-ია. უნდა აღინიშნოს, რომ ამ ლითონების მოძიება ასევე შრომატევადი და ძვირადღირებული პროცესია. იგი ეფუძნება ატომების გამოყენებას სტაბილური გარსებით და ელექტრონებით.
მშობლიურ ლითონებს ასევე უწოდებენ კეთილშობილს. ისინი ხასიათდებიან ქიმიური ინერციით და ნაერთების სტაბილურობით. მათ შორისაა ოქრო, პალადიუმი, პლატინა, ირიდიუმი, ვერცხლი, რუთენიუმი და ა.შ. სპილენძი ყველაზე ხშირად გვხვდება ბუნებაში. რკინა მშობლიურ მდგომარეობაში ძირითადად მთის საბადოებშია მეტეორიტების სახით. ყველაზე მეტადჯგუფის იშვიათი ელემენტებია ტყვია, ქრომი, თუთია, ინდიუმი და კადმიუმი.
ძირითადი ფუნქციები
თითქმის ყველა ლითონი ნორმალურ პირობებში მყარი და გამძლეა. გამონაკლისია ფრანციუმი და ვერცხლისწყალი, ტუტე ლითონები. ჯგუფის ყველა ელემენტის დნობის ტემპერატურა განსხვავებულია. მისი დიაპაზონი მერყეობს -39-დან +3410 გრადუს ცელსიუსამდე. ვოლფრამი ითვლება ყველაზე მდგრად დნობის მიმართ. მისი ნაერთები კარგავს გამძლეობას მხოლოდ +3400 C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ტყვია და კალა უნდა განვასხვავოთ ადვილად დნობის ლითონებისგან.
ასევე, ელემენტები იყოფა სიმკვრივის (მსუბუქი და მძიმე) და პლასტიურობის (მყარი და რბილი) მიხედვით. ლითონის ყველა ნაერთი ძალიან კარგად ატარებს ელექტროენერგიას. ეს თვისება განპირობებულია კრისტალური ბადეების არსებობით აქტიური ელექტრონებით. სპილენძს, ვერცხლს და ალუმინს აქვს მაქსიმალური გამტარობა, ნატრიუმს აქვს ოდნავ დაბალი გამტარობა. აღსანიშნავია ლითონების მაღალი თერმული თვისებები. ვერცხლი ითვლება საუკეთესო სითბოს გამტარად, ვერცხლისწყალი ყველაზე ცუდი.
მეტალები გარემოში
ყველაზე ხშირად, ეს ელემენტები გვხვდება ნაერთებისა და მადნების სახით. ბუნებაში ლითონები ქმნიან სულფიტებს, ოქსიდებს, კარბონატებს. ნაერთების გასაწმენდად უპირველეს ყოვლისა აუცილებელია მათი გამოყოფა მადნის შემადგენლობიდან. შემდეგი ნაბიჯი იქნება შენადნობი და საბოლოო დამუშავება.
სამრეწველო მეტალურგიაში განასხვავებენ შავი და ფერადი მადნები. პირველი აგებულია რკინის ნაერთების საფუძველზე, მეორენი სხვა ლითონებზე. პლატინა, ოქრო და ვერცხლი ძვირფას ლითონებად ითვლება. მათი უმეტესობა დედამიწის ქერქშია. თუმცამცირე რაოდენობით, ზღვის წყალიც მცირე წილს შეადგენს.
არსებობს კეთილშობილური ელემენტები ცოცხალ ორგანიზმებშიც კი. ადამიანი შეიცავს ლითონის ნაერთების დაახლოებით 3%-ს. უმეტესწილად, სხეული შეიცავს ნატრიუმს და კალციუმს, რომლებიც მოქმედებს როგორც უჯრედშორისი ელექტროლიტი. მაგნიუმი აუცილებელია ცენტრალური ნერვული სისტემის და კუნთოვანი მასის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის, რკინა კარგია სისხლისთვის, სპილენძი კარგია ღვიძლისთვის.
მეტალის ნაერთების პოვნა
ელემენტების უმეტესობა ყველგან მდებარეობს ნიადაგის ზედა ფენის ქვეშ. დედამიწის ქერქში ყველაზე გავრცელებული ლითონი არის ალუმინი. მისი პროცენტული მაჩვენებელი 8,2%-ის ფარგლებში მერყეობს. დედამიწის ქერქში ყველაზე გავრცელებული ლითონის პოვნა რთული არ არის, რადგან ის მადნის სახით გვხვდება.
რკინა და კალციუმი ბუნებაში ოდნავ ნაკლებად გავრცელებულია. მათი პროცენტი 4,1%-ია. შემდეგ მოდის მაგნიუმი და ნატრიუმი - თითოეული 2,3%, კალიუმი - 2,1%. ბუნებაში დარჩენილი ლითონები იკავებს არაუმეტეს 0,6%-ს. აღსანიშნავია, რომ მაგნიუმის და ნატრიუმის თანაბრად მოპოვება შესაძლებელია როგორც მიწაში, ასევე ზღვის წყალში.
მეტალის ელემენტები ბუნებაში გვხვდება მადნების სახით ან მშობლიურ მდგომარეობაში, როგორიცაა სპილენძი ან ოქრო. არის ნივთიერებები, რომლებიც უნდა მივიღოთ ოქსიდებიდან და სულფიდებიდან, მაგალითად, ჰემატიტი, კაოლინი, მაგნეტიტი, გალენა და ა.შ.
მეტალის წარმოება
ელემენტების მოპოვების პროცედურა მინერალების მოპოვებამდე მოდის. ბუნებაში ლითონების პოვნა მადნის სახით ყველაზე მარტივი და გავრცელებული პროცესია ზოგად ინდუსტრიაში. საძიებლადკრისტალური საბადოები, სპეციალური გეოლოგიური აღჭურვილობა გამოიყენება ნივთიერების შემადგენლობის გასაანალიზებლად მიწის კონკრეტულ ნაკვეთში. უფრო იშვიათად, ბუნებაში ლითონების არსებობა მცირდება ბანალურ ღია ორმოში მიწისქვეშა მეთოდით.
მოპოვების შემდეგ იწყება გამდიდრების ეტაპი, როდესაც მადნის კონცენტრატი გამოიყოფა ორიგინალური მინერალისგან. ელემენტების გასარჩევად გამოიყენება დამსველება, ელექტრული დენი, ქიმიური რეაქციები, თერმული დამუშავება. ყველაზე ხშირად ლითონის მადნის გამოყოფა ხდება დნობის, ანუ გაცხელების შედეგად.
ალუმინის მოპოვება
ამ პროცესში ჩართულია
ფერადი მეტალურგია. მოხმარებისა და წარმოების მხრივ ის ლიდერია მძიმე მრეწველობის სხვა დარგებს შორის. დედამიწის ქერქში ყველაზე გავრცელებულ ლითონს თანამედროვე მსოფლიოში დიდი მოთხოვნა აქვს. წარმოების თვალსაზრისით, ალუმინი მეორე ადგილზეა ფოლადის შემდეგ.
ყველაზე მეტად, ეს ელემენტი გამოიყენება საავიაციო, საავტომობილო და ელექტრო ინდუსტრიაში. აღსანიშნავია, რომ დედამიწის ქერქში ყველაზე გავრცელებული ლითონის მიღება „ხელოვნური“საშუალებებითაც შეიძლება. ასეთი ქიმიური რეაქციისთვის საჭიროა ბოქსიტები. ისინი ქმნიან ალუმინს. ამ ნივთიერების ნახშირბადის ელექტროდებთან და ფტორის მარილთან ელექტრული დენის მოქმედებით შერწყმით, შეგიძლიათ მიიღოთ ყველაზე სუფთა ალუმინის საბადო.
ჩინეთი წამყვანი ქვეყანაა ამ კომპონენტის მწარმოებლებს შორის. იქ ყოველწლიურად 18,5 მილიონ ტონამდე ლითონი დნება. რუსულ-შვეიცარიული ასოციაცია UC RUSAL ლიდერია ალუმინის მსგავსი რეიტინგის მიხედვით.
მეტალების გამოყენება
ჯგუფის ყველა ელემენტი არის გამძლე, გაუვალი და შედარებით მდგრადია ტემპერატურის მიმართ. ამიტომ ლითონები ასე გავრცელებულია ყოველდღიურ ცხოვრებაში. დღეს მათ იყენებენ ელექტროსადენების, რეზისტორების, ტექნიკისა და საყოფაცხოვრებო ნივთების დასამზადებლად.
ლითონები იდეალური სამშენებლო და ხელსაწყო მასალაა. მშენებლობაში გამოიყენება სუფთა და კომბინირებული შენადნობები. ინჟინერიასა და ავიაციაში მთავარი კავშირებია ფოლადი და უფრო მყარი ობლიგაციები.
