Terlepas dari kenyataan bahwa bahan yang dibuat secara artifisial semakin banyak digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari, penggunaan logam masih belum dapat ditolak. Mereka memiliki kombinasi sifat yang unik, dan paduan memungkinkan Anda memaksimalkan potensinya. Di bidang apa produksi dan penggunaan logam?
Karakteristik sekelompok elemen
Logam dipahami sebagai seperangkat bahan kimia anorganik dengan sifat khas. Mereka biasanya termasuk yang berikut:
- konduktivitas termal tinggi;
- daktilitas, relatif mudah dikerjakan;
- titik leleh relatif tinggi;
- konduktivitas listrik baik;
- karakteristik kilau "logam";
- peran reduktor dalam reaksi;
- kepadatan tinggi.
Tentu saja, tidak semua elemen dari golongan ini memiliki semua sifat ini, misalnya merkuri berbentuk cair pada suhu kamar, galium meleleh karena panas tangan manusia, dan bismut hampir tidak bisa disebut plastik. Tetapi secara umum, semua fitur ini dapat dilacak dalam totalitas logam.
Klasifikasi internal
Logam secara kondisional dibagi menjadi beberapa kategori, yang masing-masing menggabungkan elemen yang paling dekat satu sama lain dalam berbagai parameter. Grup berikut dibedakan:
- alkali - 6;
- alkali bumi - 4;
- transisi - 38;
- cahaya - 7;
- semimetals - 7;
- lantanida - 14+1;
- aktinida - 14+1;
Di luar golongan ada dua lagi: berilium dan magnesium. Jadi, saat ini, dari semua unsur yang ditemukan, 94 ilmuwan mengaitkannya dengan logam.
Selain itu, perlu disebutkan bahwa ada klasifikasi lain. Menurut mereka, logam mulia, logam golongan platinum, pasca-transisi, tahan api, logam besi dan non-ferro, dll dianggap terpisah. Pendekatan ini masuk akal hanya untuk tujuan tertentu, sehingga lebih nyaman untuk menggunakan klasifikasi yang diterima secara umum.
Riwayat Penerimaan
Manusia sepanjang perkembangannya telah dikaitkan erat dengan pemrosesan dan penggunaan logam. Selain menjadi elemen yang paling umum, mereka dapat dibuat menjadi berbagai produk hanya dengan bantuan pemrosesan mekanis. Karena tidak ada keterampilan dalam bekerja dengan bijih, pada awalnya hanya tentang penggunaan nugget. Pada awalnya itu adalah logam lunak, yang memberi namanya pada zaman tembaga, yang menggantikan zaman batu. Selama periode ini, metode penempaan dingin dikembangkan. Peleburan telah menjadi mungkin di beberapa peradaban. Secara bertahap, orang-orang menguasai pewarnaanlogam seperti emas, perak, timah.
Kemudian Zaman Perunggu menggantikan zaman tembaga. Itu berlangsung sekitar 20 milenium dan menjadi titik balik bagi umat manusia, karena selama periode inilah menjadi mungkin untuk mendapatkan paduan. Ada perkembangan metalurgi secara bertahap, metode memperoleh logam sedang ditingkatkan. Namun, pada abad 13-12. SM e. apa yang disebut keruntuhan perunggu terjadi, yang menandai awal Zaman Besi. Hal ini diduga karena menipisnya cadangan timah. Dan timbal dan merkuri, yang ditemukan pada waktu itu, tidak dapat menjadi pengganti perunggu. Jadi orang harus mengembangkan produksi logam dari bijih.
Periode berikutnya tidak berlangsung lama - kurang dari satu milenium, tetapi meninggalkan jejak yang cerah dalam sejarah. Terlepas dari kenyataan bahwa besi telah dikenal jauh lebih awal, itu hampir tidak pernah digunakan karena kekurangannya dibandingkan dengan perunggu. Selain itu, yang terakhir jauh lebih mudah diperoleh, sementara peleburan bijih lebih padat karya. Faktanya adalah bahwa besi asli cukup langka, jadi tidak mengherankan jika perunggu ditinggalkan begitu lambat.
Arti keterampilan ekstraksi logam
Mirip dengan bagaimana nenek moyang manusia pertama kali membuat alat dengan mengikat batu tajam ke tongkat, transisi ke bahan baru ternyata sama muluknya. Keuntungan utama produk logam adalah lebih mudah dibuat dan diperbaiki. Batu tidak memiliki plastisitas dan kelenturan, sehinggasenjata apa pun darinya hanya dapat dibuat baru, tidak dapat diperbaiki.
Jadi, transisi ke penggunaan logamlah yang mengarah pada peningkatan alat lebih lanjut, munculnya barang-barang rumah tangga baru, dekorasi, yang sebelumnya tidak mungkin dibuat. Semua ini mendorong kemajuan teknologi dan meletakkan dasar bagi pengembangan metalurgi.
Metode modern
Jika pada zaman dahulu orang hanya terbiasa mendapatkan logam dari bijih, atau mereka bisa puas dengan nugget, maka saat ini ada cara lain. Mereka menjadi mungkin berkat perkembangan kimia. Dengan demikian, dua arah utama muncul:
- Pirometalurgi. Ini memulai pengembangannya lebih awal dan dikaitkan dengan suhu tinggi yang diperlukan untuk memproses material. Teknologi modern di bidang ini juga memungkinkan penggunaan plasma.
- Hidrometalurgi. Arah ini terlibat dalam ekstraksi unsur-unsur dari bijih, limbah, konsentrat, dll menggunakan air dan reagen kimia. Misalnya, metode yang melibatkan produksi logam dengan elektrolisis sangat umum, dan metode karburasi juga cukup populer.
Ada teknologi menarik lainnya. Mendapatkan logam mulia dengan kemurnian tinggi dan dengan kerugian minimal menjadi mungkin berkat itu. Ini tentang penyempurnaan. Proses ini adalah salah satu jenis pemurnian, yaitu pemisahan pengotor secara bertahap. Misalnya, dalam kasus emas, saturasi lelehan dengan klorin digunakan, dan platinum dilarutkan dalamasam mineral diikuti dengan isolasi dengan reagen.
Omong-omong, memperoleh logam dengan elektrolisis paling sering digunakan jika peleburan atau pemulihan tidak ekonomis. Inilah yang terjadi dengan aluminium dan natrium. Ada juga teknologi yang lebih inovatif yang memungkinkan untuk memperoleh logam non-ferrous bahkan dari bijih yang cukup buruk tanpa biaya yang signifikan, tetapi kita akan membicarakannya nanti.
Tentang paduan
Sebagian besar logam yang dikenal di zaman kuno tidak selalu memenuhi beberapa kebutuhan. Korosi, kekerasan yang tidak mencukupi, kerapuhan, kerapuhan, kerapuhan - setiap elemen dalam bentuknya yang murni memiliki kekurangannya. Oleh karena itu, menjadi perlu untuk menemukan bahan baru yang menggabungkan keunggulan yang sudah dikenal, yaitu menemukan cara untuk mendapatkan paduan logam. Hari ini ada dua metode utama:
- Casting. Lelehan komponen campuran didinginkan dan dikristalisasi. Metode inilah yang memungkinkan untuk mendapatkan sampel paduan pertama: perunggu dan kuningan.
- Menekan. Campuran bubuk mengalami tekanan tinggi dan kemudian disinter.
Perbaikan lebih lanjut
Dalam beberapa dekade terakhir, yang paling menjanjikan adalah produksi logam menggunakan bioteknologi, terutama dengan bantuan bakteri. Telah menjadi mungkin untuk mengekstraksi tembaga, nikel, seng, emas, dan uranium dari bahan baku sulfida. Para ilmuwan berharap untuk menghubungkan mikroorganisme dengan proses seperti pencucian, oksidasi, penyerapan dan pengendapan. Selain itu, ini sangat pentingmasalah pengolahan air limbah dalam, untuk ini juga, mereka mencoba mencari solusi yang melibatkan partisipasi bakteri.
Aplikasi
Tanpa logam dan paduannya, kehidupan dalam bentuk yang sekarang dikenal umat manusia tidak akan mungkin. Bangunan bertingkat tinggi, pesawat terbang, peralatan, cermin, peralatan listrik, mobil, dan banyak lagi hanya ada berkat transisi manusia yang jauh dari batu ke tembaga, perunggu, dan besi.
Karena konduktivitas listrik dan termalnya yang luar biasa, logam digunakan dalam kawat dan kabel untuk berbagai keperluan. Emas digunakan untuk membuat kontak non-pengoksidasi. Karena kekuatan dan kekerasannya, logam banyak digunakan dalam konstruksi dan untuk berbagai struktur. Area aplikasi lain adalah instrumental. Untuk pembuatan benda kerja, misalnya, bagian pemotongan, paduan keras dan jenis baja khusus sering digunakan. Terakhir, logam mulia sangat dihargai sebagai bahan perhiasan. Jadi ada banyak aplikasi.
Menarik tentang logam dan paduan
Penggunaan elemen-elemen ini begitu luas dan memiliki sejarah yang panjang sehingga tidak mengherankan bahwa berbagai situasi aneh muncul. Mereka dan hanya beberapa fakta menarik yang harus dibawa pada akhirnya:
- Sebelum digunakan secara luas, aluminium sangat dihargai. Peralatan makan, yang digunakan Napoleon III saat menerima tamu, terbuat dari bahan ini dan merupakan bahan darikebanggaan raja.
- Nama platinum dalam bahasa Spanyol berarti "perak". Elemen tersebut mendapat nama yang tidak menarik karena titik lelehnya yang relatif tinggi dan, oleh karena itu, tidak mungkin digunakan untuk waktu yang lama.
- Dalam bentuknya yang paling murni, emas lembut dan mudah tergores dengan kuku. Itu sebabnya ia dicampur dengan perak atau tembaga untuk membuat perhiasan.
- Ada paduan dengan sifat termoelastisitas yang aneh, yaitu efek memori bentuk. Ketika berubah bentuk dan kemudian dipanaskan, mereka kembali ke keadaan semula.
