โลหะเป็นกลุ่มขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น การนำไฟฟ้า การถ่ายเทความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานบวก ความเงาเฉพาะตัว และความเหนียวสัมพัทธ์ สารชนิดนี้ง่ายในแง่ของสารประกอบเคมี
จำแนกตามกลุ่ม
โลหะเป็นหนึ่งในวัสดุที่มนุษย์ใช้กันมากที่สุดตลอดประวัติศาสตร์ ส่วนใหญ่อยู่ในชั้นกลางของเปลือกโลก แต่ก็มีส่วนที่ซ่อนอยู่ลึกในตะกอนภูเขา
ในขณะนี้ โลหะครอบครองส่วนใหญ่ของตารางธาตุ (94 จาก 118 องค์ประกอบ). ในกลุ่มที่เป็นที่ยอมรับอย่างเป็นทางการ ควรสังเกตกลุ่มต่อไปนี้:
1 อัลคาไลน์ (ลิเธียม โพแทสเซียม โซเดียม แฟรนเซียม ซีเซียม รูบิเดียม) เมื่อสัมผัสกับน้ำ จะเกิดไฮดรอกไซด์
2. อัลคาไลน์เอิร์ ธ (แคลเซียม, แบเรียม, สตรอนเทียม, เรเดียม) ความหนาแน่นและความแข็งต่างกัน
3. แสง (อลูมิเนียม ตะกั่ว สังกะสี แกลเลียม แคดเมียม ดีบุก ปรอท) มักใช้ในโลหะผสมเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ
4. ระยะเปลี่ยนผ่าน (ยูเรเนียม,ทอง ไทเทเนียม ทองแดง เงิน นิกเกิล เหล็ก โคบอลต์ แพลทินัม แพลเลเดียม ฯลฯ) พวกมันมีสถานะออกซิเดชันที่แปรผัน
5 เซมิเมทัล (เจอร์เมเนียม ซิลิกอน พลวง โบรอน พอโลเนียม ฯลฯ) พวกมันมีโครงข่ายโควาเลนต์ผลึกในโครงสร้าง
6. แอคติไนด์ (อะเมริเซียม ทอเรียม แอกทิเนียม เบอร์คีเลียม คูเรียม เฟอร์เมียม ฯลฯ)
7. แลนทาไนด์ (แกโดลิเนียม ซาแมเรียม ซีเรียม นีโอดิเมียม ลูทีเซียม แลนทานัม เออร์เบียม ฯลฯ)
น่าสังเกตว่าเปลือกโลกมีโลหะและโลหะที่ไม่ได้กำหนดไว้เป็นกลุ่ม ได้แก่แมกนีเซียมและเบริลเลียม
สารประกอบพื้นเมือง
ในธรรมชาติ มีการจัดประเภทผลึกเคมีแยกจากกัน องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงโลหะพื้นเมือง เหล่านี้เป็นแร่ธาตุที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ส่วนใหญ่แล้ว โลหะพื้นเมืองในธรรมชาติเกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรณีวิทยา
45 สารเป็นที่รู้จักในสถานะผลึกในเปลือกโลก ส่วนใหญ่หายากมากในธรรมชาติดังนั้นจึงมีราคาสูง ส่วนแบ่งขององค์ประกอบดังกล่าวเพียง 0.1% ควรสังเกตว่าการค้นหาโลหะเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ลำบากและมีราคาแพง มันขึ้นอยู่กับการใช้อะตอมที่มีเปลือกและอิเล็กตรอนที่เสถียร
โลหะพื้นเมืองเรียกอีกอย่างว่าโนเบิล มีความเฉื่อยทางเคมีและความคงตัวของสารประกอบ ซึ่งรวมถึงทองคำ แพลเลเดียม แพลตตินั่ม อิริเดียม เงิน รูทีเนียม ฯลฯ ทองแดงมักพบในธรรมชาติ เหล็กในสภาพพื้นเมืองมีอยู่ในภูเขาในรูปแบบของอุกกาบาตเป็นหลัก โดยมากที่สุดธาตุหายากของกลุ่ม ได้แก่ ตะกั่ว โครเมียม สังกะสี อินเดียม และแคดเมียม
คุณสมบัติพื้นฐาน
โลหะเกือบทั้งหมดภายใต้สภาวะปกติมีความแข็งและทนทาน ข้อยกเว้นคือแฟรนเซียมและปรอท โลหะอัลคาไล อุณหภูมิหลอมเหลวสำหรับองค์ประกอบทั้งหมดของกลุ่มนั้นแตกต่างกัน มีช่วงตั้งแต่ -39 ถึง +3410 องศาเซลเซียส ทังสเตนถือว่าทนทานต่อการหลอมละลายมากที่สุด สารประกอบของมันสูญเสียความต้านทานที่อุณหภูมิสูงกว่า +3400 C เท่านั้น ตะกั่วและดีบุกควรแยกออกจากโลหะที่หลอมง่าย
นอกจากนี้ องค์ประกอบยังแบ่งตามความหนาแน่น (เบาและหนัก) และความเป็นพลาสติก (แข็งและอ่อน) สารประกอบโลหะทั้งหมดนำไฟฟ้าได้ดีมาก คุณสมบัตินี้เกิดจากการมีตะแกรงคริสตัลที่มีอิเล็กตรอนแบบแอคทีฟ ทองแดง เงิน และอลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด โซเดียมมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าเล็กน้อย เป็นที่น่าสังเกตว่าคุณสมบัติทางความร้อนสูงของโลหะ เงินถือเป็นตัวนำความร้อนที่ดีที่สุด ปรอทนั้นแย่ที่สุด
โลหะในสิ่งแวดล้อม
ส่วนใหญ่มักจะพบธาตุเหล่านี้ในรูปของสารประกอบและแร่ โลหะในธรรมชาติก่อตัวเป็นซัลไฟต์ ออกไซด์ คาร์บอเนต ในการทำให้สารประกอบบริสุทธิ์ ขั้นแรกจำเป็นต้องแยกพวกมันออกจากองค์ประกอบของแร่ ขั้นตอนต่อไปคือการผสมและการแปรรูปขั้นสุดท้าย
ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา แร่เหล็กและแร่ที่ไม่ใช่เหล็กมีความโดดเด่น แบบแรกสร้างจากสารประกอบเหล็ก ส่วนหลังสร้างจากโลหะอื่นๆ แพลตตินัม ทอง และเงินถือเป็นโลหะมีค่า ส่วนใหญ่อยู่ในเปลือกโลก อย่างไรก็ตามน้ำทะเลก็มีสัดส่วนเพียงเล็กน้อย
มีองค์ประกอบสูงส่งแม้ในสิ่งมีชีวิต บุคคลประกอบด้วยสารประกอบโลหะประมาณ 3% ร่างกายส่วนใหญ่ประกอบด้วยโซเดียมและแคลเซียมซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ระหว่างเซลล์ แมกนีเซียมจำเป็นต่อการทำงานปกติของระบบประสาทส่วนกลางและมวลกล้ามเนื้อ ธาตุเหล็กดีต่อเลือด ทองแดงดีต่อตับ
หาสารประกอบโลหะ
ธาตุส่วนใหญ่อยู่ใต้ดินชั้นบนสุดทุกที่ โลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลกคืออลูมิเนียม เปอร์เซ็นต์ของมันแตกต่างกันไปภายใน 8.2% การค้นหาโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลกนั้นไม่ใช่เรื่องยาก เนื่องจากมันเกิดขึ้นในรูปของแร่
เหล็กและแคลเซียมมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติน้อยกว่าเล็กน้อย เปอร์เซ็นต์ของพวกเขาคือ 4.1% ต่อไปเป็นแมกนีเซียมและโซเดียม - 2.3% ต่อโพแทสเซียม - 2.1% โลหะที่เหลือในธรรมชาติครอบครองไม่เกิน 0.6% เป็นที่น่าสังเกตว่าแมกนีเซียมและโซเดียมสามารถขุดได้เท่ากันทั้งในพื้นดินและในน้ำทะเล
ธาตุโลหะในธรรมชาติพบได้ในรูปของแร่หรือในสภาพพื้นเมือง เช่น ทองแดงหรือทองคำ มีสารที่ต้องได้รับจากออกไซด์และซัลไฟด์ เช่น เฮมาไทต์ ดินขาว แมกนีไทต์ กาลีนา เป็นต้น
การผลิตโลหะ
ขั้นตอนการสกัดธาตุลงมาเพื่อสกัดแร่ธาตุ การค้นหาโลหะในธรรมชาติในรูปของแร่เป็นกระบวนการที่ง่ายและพบได้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรมทั่วไป สำหรับการค้นหาตะกอนผลึก อุปกรณ์ทางธรณีวิทยาพิเศษที่ใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบของสารในที่ดินผืนหนึ่ง บ่อยครั้งกว่าที่โลหะในธรรมชาติจะลดลงเหลือวิธีการใต้ดินแบบเปิดแบบธรรมดา
หลังจากการขุด ขั้นตอนการเสริมคุณค่าเริ่มต้นขึ้น เมื่อแร่เข้มข้นถูกแยกออกจากแร่ดั้งเดิม การทำให้เปียก, กระแสไฟฟ้า, ปฏิกิริยาเคมี, การอบชุบด้วยความร้อนใช้เพื่อแยกแยะองค์ประกอบ ส่วนใหญ่แล้วการปล่อยแร่โลหะเกิดขึ้นจากการหลอมเหลว นั่นคือ การให้ความร้อนพร้อมการฟื้นตัว
การขุดอะลูมิเนียม
โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็กมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้ ในด้านการบริโภคและการผลิต เป็นผู้นำในกลุ่มอุตสาหกรรมหนักสาขาอื่นๆ โลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นที่ต้องการอย่างมากในโลกสมัยใหม่ ในแง่ของการผลิต อลูมิเนียมเป็นสองรองจากเหล็กกล้า
ที่สำคัญที่สุด องค์ประกอบนี้ใช้ในอุตสาหกรรมการบิน ยานยนต์ และไฟฟ้า เป็นที่น่าสังเกตว่าโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลกสามารถหาได้โดยวิธีการ "เทียม" สำหรับปฏิกิริยาเคมีดังกล่าว จำเป็นต้องมีอะลูมิเนียม พวกมันก่อตัวเป็นอลูมินา การรวมสารนี้กับอิเล็กโทรดคาร์บอนและเกลือฟลูออไรด์ภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้า คุณจะได้แร่อะลูมิเนียมที่บริสุทธิ์ที่สุด
จีนเป็นประเทศชั้นนำในหมู่ผู้ผลิตส่วนประกอบนี้ มีการถลุงโลหะมากถึง 18.5 ล้านตันต่อปี สมาคมรัสเซีย - สวิส UC RUSAL เป็นผู้นำในการจัดอันดับการขุดอะลูมิเนียมที่คล้ายกัน
การใช้โลหะ
ทุกองค์ประกอบในกลุ่มมีความคงทน ไม่ซึมผ่าน และค่อนข้างทนต่ออุณหภูมิ นั่นคือเหตุผลที่โลหะมีอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวัน ปัจจุบันนี้ใช้ทำสายไฟ ตัวต้านทาน เครื่องใช้ไฟฟ้า และของใช้ในครัวเรือน
โลหะเป็นวัสดุก่อสร้างและเครื่องมือในอุดมคติ ในการก่อสร้างจะใช้โลหะผสมที่บริสุทธิ์และผสมรวมกัน ในด้านวิศวกรรมและการบิน การเชื่อมต่อหลักคือเหล็กและพันธะที่แข็งกว่า