Поняття «метал» має грецьке коріння і означає на мові греків копанки, рудники від metallon. Здавна вважалися металами срібло, мідь, золото, свинець, залізо, олово, ртуть. Алхіміки прийшли до висновку, що утворення елементів з металевими властивостями в надрах землі стимулювали випромінювання інших планет. Так, першими з’явилися золото, срібло.
З плином часу людина вивчав властивості металів, а в кінці ХХ століття сформувалася нова галузь – фізико-хімічна металургія. З’явилися сплави різних металів, які визначали нову структуру, властивості, характеристики отриманого з’єднання.
Цікаве про метали
Оцінити роль металів у нашому житті досить просто – достатньо озирнутися і подивитися навколо себе. Метал усюди. Упродовж багатьох століть метал був і є вірним супутником людства у його розвитку.
Сучасні споруди, машини, кораблі в морі, літаки в небі, ракети і космічні апарати, сучасні нафтогазові комплекси – все це просто неможливе без металів та їх сплавів.
Найпоширенішим металом в земній корі є алюміній. У надрах землі його міститься вісім відсотків, в той час як золота – всього 5 мільйонів частин відсотка. Однак люди довго не знали алюмінію: перший злиток його було виплавлено у Франції тільки в 1885 році, і метал цей вважався тоді дорогоцінним.
Тантал, ніобій, цезій, германій, цирконій, літій, стронцій, рубідій, реній, індій – рідкісні метали. Але «рідкість» цих металів умовна, так як багатьох з них в природі цілком достатньо. Наприклад, за змістом в земній корі титан стоїть на шостому місці, а цезій – на сьомому. Однак внаслідок того, що всі ці метали міцно пов’язані з супутніми їм елементами, добути їх в чистому вигляді дуже важко. Цікавий факт, що 80 відсотків світових запасів уранової руди зосереджено в Конго.
Благородні метали – це метали, які не піддаються корозії і окисленню, що відрізняє їх від більшості металів. Всі вони є також дорогоцінними металами, завдяки їх рідкості. Основні благородні метали – золото, срібло, а також платина і решта 5 металів платинової групи – (рутеній, родій, паладій, осмій, іридій). Дехто відносить до благородних металів також і технецій, який не зустрічається в природі (до того ж він радіоактивний з малим періодом напіврозпаду).
Всім відоме та таке бажане золото. Направді, це настільки рідкісний метал, що за одну годину в світі знаходять більше заліза, ніж за всю історію знайшли золота. Золото – чудовий провідник, тому є найважливішою сировиною в електропромисловості.
Людство навчилося обробляти метали вже давним-давно, але прогрес на цьому не зупинився. Нові сплави, затребувані в промисловості, з’являються постійно. Багато металів мають дивовижні властивості.
-
Швейцарська компанія Valcambi випускає злитки золота, срібла, паладію і платини в формі плиток шоколаду. Такі «шоколадки» легко розламати на окремі квадратики, після чого маленькі злитки вагою в 1 грам можна подарувати або розплатитися ними за покупки.
-
Деякі металеві сплави мають ефект пам’яті форми. Прикладом такого сплаву є нітінол, що складається на 55% з нікелю і на 45% з титану. Завдяки особливій внутрішній структурі, яка називається мартенсит, деформований виріб з цього сплаву при нагріванні до певної температури знову набуває свою форму.
-
За всю історію люди добули близько 161 тисячі тонн золота, вартість такої кількості дорогоцінного металу становить приблизно 9 трлн доларів. Найбільше золота було виявлено в ПАР. Якщо переплавити все це золото в один куб, його сторона складе близько 20 метрів.
-
Золоті ювелірні вироби завжди виготовляються зі сплаву цього дорогоцінного металу з міддю або сріблом , тому що інакше вони були б занадто м’якими.
-
Американські вчені були змушені виготовляти супутники для вимірювання космічної радіації з металу, видобутого на затопленому в 1919 році кораблі «Кронпринц Вільгельм». Їм довелося піти на такий крок, тому що радіаційний фон сталі, виробленої після 1945 року, заважає правильній роботі чутливих приладів.
-
Платина досить довго цінувалася удвічі нижче срібла і не застосовувалася через свою тугоплавкість. У перекладі з іспанського платина означає « серебряньце », що добре відбиває зневажливе ставлення до цього дорогоцінного металу, що коштує в даний час в сто разів більше срібла.
-
У японському місті Сува придумали незвичайний спосіб видобутку золота, який виявився в 50 разів краще за показники кращих золотоносних шахт світу. Дорогоцінний метал отримують з попелу, що є продуктом спалювання сухих залишків каналізаційних стоків. Для видобутку золота, однак, підходить не будь-каналізація — в місті Сува знаходиться багато підприємств з виробництва електроніки, які в своїй роботі широко застосовують золото і золотовмісні сплави.
-
З усієї кількості титану, що добувається у світі, в машинобудуванні використовується не більше 7%. Для виробництва паперу йде 13% титану, на випуск пластиків — 20%, на виробництво фарби — 60%.
-
Оксид алюмінію, що представляє собою тонку захисну плівку на його поверхні, легко руйнується ртуттю. Без цієї плівки алюміній на повітрі швидко окислюється. Тому ртуть заборонено перевозити в літаках — при її розливі у фюзеляжі повітряного судна може утворитися отвір....
-
Морська вода містить в розчиненому стані всю таблицю Менделєєва, присутні там уран і золото. Сучасні технології дозволяють добувати в промислових масштабах з морської води всього чотири корисної речовини — прісну воду, кухонну сіль, магній і бром.
Цікаві факти про корозію металів
Практично всі сплави і метали повільно руйнуються під дією деяких факторів навколишнього середовища. Коли метал взаємодіє з атмосферними опадами і речовинами повітря на його поверхні утворюється плівка, яка складається з карбонатів, оксидів, сульфідів і подібних з’єднань. Вони володіють протилежними металу властивостями. У повсякденному житті такий процес ми називаємо «іржею» і «ржавінням» коли бачимо наліт коричнево-рудого кольору на металевих виробах.
Науковий термін ржавіння – це корозія металів. Корозія є мимовільним процесом руйнування металів і його сплавів під впливом чинників навколишнього середовища. З латині термін «корозія» позначає «corrodere», тобто «роз’їдати». Дії корозії піддаються не тільки метали, а й каміння, дерево, полімери та пластмаси.
Щороку корозія знищує від 10% до 20% всього виплавленого металу.
У Швейцарії вчені сконструювали прилад, який відновлює метал з іржі. У ньому річ або виріб, яктй піддався коррозії, «бомбардується» молекулами водню. Через кілька годин відбувається «омолодження» виробу і йому повертається колишній вигляд, міцний і чистий. При цьому його форма залишається незмінною.
Звичайно, метал, сильно пошкоджений іржею, відновити не вдасться. Швидкість корозії, як і будь-якої хімічної реакції, дуже сильно залежить від температури. Підвищення температури на 100 градусів може збільшити швидкість корозії на кілька порядків.
Іржа виступає в техніці як захисний засіб. Наприклад, люди освоїли виплавку низьколегованих сталей, що містять в малому відношенні хром, нікель і мідь. Така сталь дуже швидко іржавіє, але під шаром іржі видно чорну щільну плівку, яка захищає метал від подальшого впливу корозії. Єдиний момент – для утворення захисного шару необхідно багато часу, до 4-ох років.
Іржа має хорошу сорбційну здатність до органічних речовин. Після того, як іржаве залізо було викопано з органічними речовинами, його нагрівали в горнах, після гартували водою шляхом охолодження. У поверхневому шарі металу з’являлися азот і вуглець, які зміцнювали виріб і надавали йому особливу твердість.
Існують різні способи захисту металу від корозії, наприклад гаряче цинкування і фарбування.