Kovine so skupina elementov, ki imajo edinstvene lastnosti, kot so električna prevodnost, visok prenos toplote, pozitivni uporni koeficient, značilen lesk in relativna duktilnost. Ta vrsta snovi je preprosta glede na kemične spojine.
Razvrstitev po skupinah
Kovine so med najpogostejšimi materiali, ki jih je človeštvo uporabljalo v svoji zgodovini. Večina jih se nahaja v srednjih plasteh zemeljske skorje, obstajajo pa tudi tiste, ki so skrite globoko v gorskih usedlinah.
Trenutno zavzemajo kovine večino periodnega sistema (94 od 118 elementov). Od uradno priznanih skupin velja omeniti naslednje skupine:
1. Alkalni (litij, kalij, natrij, francij, cezij, rubidij). V stiku z vodo tvorijo hidrokside.
2. Zemeljsko alkalna (kalcij, barij, stroncij, radij). Razlikujejo se po gostoti in trdoti.
3. Svetloba (aluminij, svinec, cink, galij, kadmij, kositer, živo srebro). Pogosto se uporablja v zlitinah zaradi nizke gostote.
4. prehodni (uran,zlato, titan, baker, srebro, nikelj, železo, kob alt, platina, paladij itd.). Imajo spremenljivo oksidacijsko stanje.
5. Polkovine (germanij, silicij, antimon, bor, polonij itd.). V svoji strukturi imajo kristalno kovalentno mrežo.
6. Aktinidi (americij, torij, aktinij, berkelij, kurij, fermij itd.).
7. Lantanidi (gadolinij, samarij, cerij, neodim, lutecij, lantan, erbij itd.).
Omeniti velja, da so v zemeljski skorji kovine in tiste, ki niso opredeljene v skupinah. Ti vključujejo magnezij in berilij.
Domorodne spojine
V naravi obstaja ločen razred kristalno-kemijske kodifikacije. Ti elementi vključujejo naravne kovine. To so minerali, ki med seboj niso povezani. Najpogosteje nastajajo samorodne kovine v naravi kot posledica geoloških procesov.
45 snovi poznamo v zemeljski skorji v kristalnem stanju. Večina jih je v naravi izjemno redka, zato so njihovi visoki stroški. Delež takšnih elementov je le 0,1 %. Treba je opozoriti, da je iskanje teh kovin tudi naporen in drag proces. Temelji na uporabi atomov s stabilnimi lupinami in elektroni.
Samorodne kovine imenujemo tudi plemenite. Zanje je značilna kemična vztrajnost in stabilnost spojin. Sem spadajo zlato, paladij, platina, iridij, srebro, rutenij itd. Baker se najpogosteje nahaja v naravi. Železo v domačem stanju je prisotno predvsem v gorskih nahajališčih v obliki meteoritov. po največredki elementi skupine so svinec, krom, cink, indij in kadmij.
Osnovne funkcije
Skoraj vse kovine v normalnih pogojih so trde in odporne. Izjema sta francij in živo srebro, alkalijske kovine. Temperatura taljenja za vse elemente skupine je različna. Njegov razpon se giblje od -39 do +3410 stopinj Celzija. Volfram velja za najbolj odpornega proti taljenju. Njegove spojine izgubijo odpornost le pri temperaturah nad +3400 C. Svinec in kositer je treba ločiti od zlahka staljenih kovin.
Prav tako delimo elemente glede na gostoto (lahka in težka) in plastičnost (trda in mehka). Vse kovinske spojine zelo dobro prevajajo elektriko. Ta lastnost je posledica prisotnosti kristalnih rešetk z aktivnimi elektroni. Največjo prevodnost imajo baker, srebro in aluminij, nekoliko nižjo prevodnost ima natrij. Omeniti velja visoke toplotne lastnosti kovin. Srebro velja za najboljši toplotni prevodnik, živo srebro je najslabši.
Kovine v okolju
Najpogosteje lahko te elemente najdemo v obliki spojin in rud. Kovine v naravi tvorijo sulfite, okside, karbonate. Za čiščenje spojin jih je treba najprej izolirati iz sestave rude. Naslednji korak bo legiranje in končna obdelava.
V industrijski metalurgiji ločimo železove in barvne rude. Prvi so zgrajeni na osnovi železovih spojin, drugi na drugih kovinah. Platina, zlato in srebro se štejejo za plemenite kovine. Večina jih je v zemeljski skorji. Vendarv manjši meri predstavlja tudi morska voda majhen delež.
Želeni elementi so celo v živih organizmih. Oseba vsebuje približno 3% kovinskih spojin. Večinoma telo vsebuje natrij in kalcij, ki delujeta kot medcelični elektrolit. Magnezij je nujen za normalno delovanje centralnega živčnega sistema in mišične mase, železo je dobro za kri, baker je dober za jetra.
Iskanje kovinskih spojin
Večina elementov se nahaja povsod pod zgornjo plastjo zemlje. Najpogostejša kovina v zemeljski skorji je aluminij. Njegov odstotek se giblje znotraj 8,2%. Najti najpogostejšo kovino v zemeljski skorji ni težko, saj se pojavlja v obliki rud.
Železo in kalcij sta v naravi nekoliko manj pogosta. Njihov odstotek je 4,1 %. Sledita magnezij in natrij - po 2,3 %, kalij - 2,1 %. Preostale kovine v naravi ne zasedajo več kot 0,6%. Omeniti velja, da se magnezij in natrij lahko enakovredno pridobivata tako v tleh kot v morski vodi.
Kovinske elemente v naravi najdemo v obliki rud ali v naravnem stanju, kot sta baker ali zlato. Obstajajo snovi, ki jih je treba pridobiti iz oksidov in sulfidov, na primer hematit, kaolin, magnetit, galenit itd.
proizvodnja kovin
Postopek pridobivanja elementov se spušča na ekstrakcijo mineralov. Iskanje kovin v naravi v obliki rud je najpreprostejši in najpogostejši postopek v splošni industriji. Za iskanjekristalnih nahajališč, se uporablja posebna geološka oprema za analizo sestave snovi na določenem kosu zemlje. Redkeje se prisotnost kovin v naravi zmanjša na banalno odprto podzemno metodo.
Po rudarjenju se začne faza obogatitve, ko se koncentrat rude loči od prvotnega minerala. Za razlikovanje elementov se uporabljajo vlaženje, električni tok, kemične reakcije, toplotna obdelava. Najpogosteje se sproščanje kovinske rude pojavi kot posledica taljenja, to je segrevanja z rekuperacijo.
rudarjenje aluminija
V tem procesu je vključena barvna metalurgija. Po porabi in proizvodnji je vodilna med ostalimi panogami težke industrije. Najpogostejša kovina v zemeljski skorji je v sodobnem svetu zelo iskana. Po proizvodnji je aluminij na drugem mestu za jeklom.
Predvsem se ta element uporablja v letalski, avtomobilski in električni industriji. Omeniti velja, da je najpogostejšo kovino v zemeljski skorji mogoče pridobiti tudi z "umetnimi" sredstvi. Za takšno kemično reakcijo so potrebni boksiti. Tvorijo aluminijev oksid. S kombinacijo te snovi z ogljikovimi elektrodami in fluoridno soljo pod delovanjem električnega toka lahko dobite najčistejšo aluminijevo rudo.
Kitajska je vodilna država med proizvajalci te komponente. Tam letno talijo do 18,5 milijona ton kovine. Rusko-švicarsko združenje UC RUSAL je vodilno v podobni oceni rudarjenja aluminija.
Uporaba kovin
Vsi elementi skupine so trpežni, neprepustni in relativno odporni na temperaturo. Zato so kovine tako pogoste v vsakdanjem življenju. Danes se uporabljajo za izdelavo električnih žic, uporov, aparatov in gospodinjskih predmetov.
Kovine so idealni materiali za gradnjo in orodja. V gradbeništvu se uporabljajo čiste in kombinirane zlitine. V inženirstvu in letalstvu so glavne povezave jeklene in trše vezi.
