Les métaux sont un groupe d'éléments qui ont des propriétés uniques telles que la conductivité électrique, le transfert de chaleur élevé, le coefficient de résistance positif, le lustre caractéristique et la ductilité relative. Ce type de substance est simple en termes de composés chimiques.
Classement par groupes
Les métaux sont parmi les matériaux les plus couramment utilisés par l'humanité tout au long de son histoire. La plupart d'entre eux sont situés dans les couches intermédiaires de la croûte terrestre, mais il y a aussi ceux qui sont cachés profondément dans les dépôts de montagne.
Les métaux occupent actuellement la majeure partie du tableau périodique (94 éléments sur 118). Parmi les groupes officiellement reconnus, il convient de noter les groupes suivants:
1. Alcalin (lithium, potassium, sodium, francium, césium, rubidium). Au contact de l'eau, ils forment des hydroxydes.
2. Alcalino-terreux (calcium, baryum, strontium, radium). Différence de densité et de dureté.
3. Lumière (aluminium, plomb, zinc, gallium, cadmium, étain, mercure). Souvent utilisé dans les alliages en raison de leur faible densité.
4. transitionnel (uranium,or, titane, cuivre, argent, nickel, fer, cob alt, platine, palladium, etc.). Ils ont un état d'oxydation variable.
5. Semi-métaux (germanium, silicium, antimoine, bore, polonium, etc.). Ils ont un réseau covalent cristallin dans leur structure.
6. Actinides (américium, thorium, actinium, berkélium, curium, fermium, etc.).
7. Lanthanides (gadolinium, samarium, cérium, néodyme, lutétium, lanthane, erbium, etc.). Ceux-ci incluent le magnésium et le béryllium.
Composés natifs
Dans la nature, il existe une classe distincte de codification cristallochimique. Ces éléments comprennent les métaux natifs. Ce sont des minéraux qui ne sont pas liés les uns aux autres. Le plus souvent, les métaux natifs dans la nature se forment à la suite de processus géologiques.
45 substances sont connues à l'état cristallin dans la croûte terrestre. La plupart d'entre eux sont extrêmement rares dans la nature, d'où leur coût élevé. La part de ces éléments n'est que de 0,1%. Il convient de noter que la recherche de ces métaux est également un processus laborieux et coûteux. Il est basé sur l'utilisation d'atomes à coquilles stables et d'électrons.
Les métaux natifs sont aussi appelés nobles. Ils se caractérisent par l'inertie chimique et la stabilité des composés. Ceux-ci incluent l'or, le palladium, le platine, l'iridium, l'argent, le ruthénium, etc. Le cuivre se trouve le plus souvent dans la nature. Le fer à l'état natif est présent principalement dans les dépôts de montagne sous forme de météorites. par le plusles éléments rares du groupe sont le plomb, le chrome, le zinc, l'indium et le cadmium.
Caractéristiques de base
Presque tous les métaux dans des conditions normales sont durs et résistants. L'exception est le francium et le mercure, des métaux alcalins. La température de fusion pour tous les éléments du groupe est différente. Sa plage va de -39 à +3410 degrés Celsius. Le tungstène est considéré comme le plus résistant à la fonte. Ses composés ne perdent leur résistance qu'à des températures supérieures à +3400 C. Le plomb et l'étain doivent être distingués des métaux facilement fondus.
En outre, les éléments sont divisés en fonction de la densité (léger et lourd) et de la plasticité (dur et mou). Tous les composés métalliques conduisent très bien l'électricité. Cette propriété est due à la présence de réseaux cristallins à électrons actifs. Le cuivre, l'argent et l'aluminium ont la conductivité maximale, le sodium a une conductivité légèrement inférieure. Il convient de noter les propriétés thermiques élevées des métaux. L'argent est considéré comme le meilleur conducteur de chaleur, le mercure est le pire.
Les métaux dans l'environnement
Le plus souvent, ces éléments se trouvent sous forme de composés et de minerais. Les métaux dans la nature forment des sulfites, des oxydes, des carbonates. Pour purifier les composés, il faut d'abord les isoler de la composition du minerai. La prochaine étape sera l'alliage et le traitement final.
Dans la métallurgie industrielle, on distingue les minerais ferreux et non ferreux. Les premiers sont construits à base de composés de fer, les seconds à base d'autres métaux. Le platine, l'or et l'argent sont considérés comme des métaux précieux. La plupart d'entre eux se trouvent dans la croûte terrestre. Cependantdans une moindre mesure, l'eau de mer représente également une petite proportion.
Il y a des éléments nobles même dans les organismes vivants. Une personne contient environ 3% de composés métalliques. Pour la plupart, le corps contient du sodium et du calcium, qui agissent comme un électrolyte intercellulaire. Le magnésium est nécessaire au fonctionnement normal du système nerveux central et de la masse musculaire, le fer est bon pour le sang, le cuivre est bon pour le foie.
Trouver des composés métalliques
La plupart des éléments sont situés partout sous la couche supérieure du sol. Le métal le plus répandu dans la croûte terrestre est l'aluminium. Son pourcentage varie dans les 8,2 %. Trouver le métal le plus courant dans la croûte terrestre n'est pas difficile, car il se présente sous la forme de minerais.
Le fer et le calcium sont légèrement moins courants dans la nature. Leur pourcentage est de 4,1 %. Viennent ensuite le magnésium et le sodium - 2,3 % chacun, le potassium - 2,1 %. Les métaux restants dans la nature n'occupent pas plus de 0,6%. Il convient de noter que le magnésium et le sodium peuvent être extraits de la même manière dans le sol et dans l'eau de mer.
Les éléments métalliques dans la nature se trouvent sous forme de minerais ou à l'état natif, comme le cuivre ou l'or. Certaines substances doivent être obtenues à partir d'oxydes et de sulfures, par exemple l'hématite, le kaolin, la magnétite, la galène, etc.
Production de métaux
La procédure d'extraction des éléments se résume à l'extraction des minéraux. Trouver des métaux dans la nature sous forme de minerais est le processus le plus simple et le plus courant dans l'industrie générale. Pour la recherchedépôts cristallins, un équipement géologique spécial est utilisé pour analyser la composition des substances dans un terrain particulier. Plus rarement, la présence de métaux dans la nature est réduite à une banale méthode souterraine à ciel ouvert. Mouillage, courant électrique, réactions chimiques, traitement thermique sont utilisés pour distinguer les éléments. Le plus souvent, la libération de minerai métallique se produit à la suite d'une fusion, c'est-à-dire d'un chauffage avec récupération.
L'extraction de l'aluminium
La métallurgie non ferreuse est engagée dans ce processus. En termes de consommation et de production, c'est un leader parmi les autres branches de l'industrie lourde. Le métal le plus courant de la croûte terrestre est très demandé dans le monde moderne. En termes de production, l'aluminium est juste derrière l'acier.
Surtout, cet élément est utilisé dans les industries aéronautique, automobile et électrique. Il est à noter que le métal le plus courant de la croûte terrestre peut également être obtenu par des moyens "artificiels". Pour une telle réaction chimique, des bauxites sont nécessaires. Ils forment de l'alumine. En combinant cette substance avec des électrodes de carbone et du sel de fluorure sous l'action d'un courant électrique, vous pouvez obtenir le minerai d'aluminium le plus pur.
La Chine est le premier pays parmi les producteurs de ce composant. Jusqu'à 18,5 millions de tonnes de métal y sont fondues chaque année. L'association russo-suisse UC RUSAL est leader dans une évaluation similaire de l'extraction de l'aluminium.
Utilisation de métaux
Tous les éléments du groupe sont durables, imperméables et relativement résistants à la température. C'est pourquoi les métaux sont si courants dans la vie de tous les jours. Aujourd'hui, ils sont utilisés pour fabriquer des fils électriques, des résistances, des appareils électroménagers et des articles ménagers.
Les métaux sont des matériaux de construction et d'outillage idéaux. Dans la construction, des alliages purs et combinés sont utilisés. Dans l'ingénierie et l'aviation, les principales liaisons sont l'acier et les liaisons plus dures.
