Մետաղ

Jump to navigation Jump to search
Գալիումի բիւրեղ

Մետաղը (լատ.՝ metallum բառէն, կը նշանակէ «հանքահոր») առանձնահյտուկ մետաղէ յատկութիւններ տարրերու խումբ մըն է, որոնք ունին բարձր ելեկտրա եւ ջերմայաղորդականութիւն, դիմադրութեան դրական ջերմաստիճանային գործակից, բարձր գեղակերտութիւն եւ այլն։ Այսօր բացայայտուած է միայն 98 մետաղատեսակ։

Բնութեան Մէջ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Մետաղներու մեծ մասը կը հանդիպի բնութեան մէջ միացութիւններու եւ հանքաքարերու ձեւով։ Անոնք կը կազմեն օքսիդներ, սուլֆիդներ, կարբոնատներ եւ այլ քիմիական միացութիւններ։ Մաքուր մետաղներու ստացման եւ հետագայ օգտագործման համար անհրաժեշտ է ատոնց զատել հանքաքարէն եւ զտել։ Անհրաժեշտութեան դէպքին մէջ, կը կատարուի մետաղներու լեգիրացում եւ/կամ այլ մշակում։ Ատոր ուսումնասիրութեամբ կը զբաղի մետալուրգիա կոչուող գիտութիւնը։ Ան կը տարբերի սեւ (երկաթի հիմքով) եւ գունաւոր (ատոնց բաղադրութեան մէջ չի մտներ երկաթը, շուրջ 70 տարր) մետաղներու համաձուլուածքները։ Ոսկին, արծաթը եւ պլատինը կը դասուին թանկարժէք (ազնիւ) մետաղներու շարքին։ Բացի այդ, փոքր քանակութեամբ մետաղներ առկայ են նաեւ ծովու ջուրին մէջ, բույսերուն, կենդանի օրգանիզմներուն մէջ, որոնք կարեւոր նշանակութիւն ունին օրգանական աշխարհի ձեւաւորման եւ գոյատեւման գործընթացներուն։

Յայտնի է, որ մարդու օրգանիզմի 3%-ը կազմուած է մետաղներէն։[1] Մեր բջիջներուն մէջ, ամենաշատը առկայ են կալցիումը (ոսկորներուն մէջ) եւ նատրիումը, որ միջբջջային հեղուկին եւ ցիտոպլազմայի մէջ, ելեկտրոլիտի դեր կը կատարէ։ Մագնեզիումը կը կուտակուի մկանային հիւսուածքներումնեւ նյարդային բջիջներուն մէջ, պղինձը՝ լեարդի մէջ երկաթը՝ արեան կարմիր գնդիկներու մէջ (կարմիր գոյնը պայմանաւորուած է հենց երկաթի առկայութեամբ)։

Արդիւնահանումը[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Մետաղի հանքաքար

Մետաղները յաճախ հողէմ կը ստացուին հանքային արդիւնաբերութեան միջոցով, արդիւնքը՝ ստացած հանքաքարերը, կը ծառայեն որպէս անհրաժեշտ տարրերու համեմատաբար հարուստ աղբիւր։ Հանքաքարերու գտնուելու վայրը պարզելու համար կ'օգտագործուին յատուկ հետազոտական մեթոդներ, որոնք մէջ կը մտնեն հանքաքարերու հանքատեղերու հետախուզութիւնը։ Հանքատեղերը, որպէս կանոն, կը բաժանուին քարահանքերու (հանքաքարերու մշակումը մակերեւոյթին), ուր հանոյթը կը կատարուի բնահողի դուրսբերումով, որ կ'ուղեկցուի ծանր տեխնիկայով, ինչպէս նաեւ՝ ստորգետնյա հանքահորերու։

Մետաղները դուրս կը բերուին արդիւնահանանուած հանքաքարերէն, որպէս կանոն, քիմիական կամ ելեկտրոլիտիկ վերականգնման միջոցով։ Հրամետաղագործութեան մէջ հրաքարէն մետաղի հումքի փոխակերպման համար կը կիրառուի բարձր ջերմաստիճանը, հիդրոմետաղագործութեան մէջ նոյն նպատակներով կ'օգտածործուի ջրային քիմիան։ Կիրառուած մեթոդը կախուած է մետաղի տեսակէն եւ աղտոտուածութեան տիպէն։

Երբ մետաղի հանքաքարը կը հանդիսանայ մետաղի եւ ոչ մետաղի իոնական միացութիւն, մաքուր մետաղի դուրսբերման համար այդ սովորաբար կ'ենթարկուի հալեցման՝ տաքացում, որ կ'ուղեկցուի վերականգնմամբ։ Շատ տարածուած մետաղներ, ինչպիսի է օրինակ երկաթը, կը հալին, կիրառելով ածխածին, որպէս վերականգնող։ Շարք մը մետաղներ, ինչպիսի են ալիւմինն ու նատրիումը, չունին ոչ տնտեսապէս մը, արդարացուած վերականգնող եւ կ'արդիւնահանուին էլեկտրոլիզի միջոցով։[2][3]

Սուլֆիդային հանքաքարերը չեն բարելաւուիր մինչեւ մաքուր մետաղի ստացումը, բայց կ'այրին օդին մէջ՝ օքսիդի վերածման նպատակով։

Մետաղներու Յատկութիւններ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Մետաղներու Բնորոշ Յատկութիւններ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Մետաղներու ֆիզիկական Յատկութիւններ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Բոլոր մետաղները (բացի սնդիկէն եւ պայմանականօրէն ֆրանսիումէն) սովորական պայմանների մէջ, կը գտնուին պինդ ագրեգատային վիճակի մէջ, սակայն ունին տարբեր կարծրութիւն։ Ստորեւ ներկայացուած են շարք մը մետաղներու կարծրութիւնները՝ ըստ Մոոսի շարքի.

Մաքուր մետաղներիու հալման ջերմաստիճանը կը տատանուի -39оС-ից (սնդիկ) 3410о С միջակայքին մէջ (Վոլֆրամ)։ Մետաղներիու մեծամասնութեան հալման ջերմաստիճանը (ալկալիական մետաղներէն բացի) բարձր է, սակայն որոշ «նորմալ» մետաղները, ինչպիսի են օրինակ անագն ու կապարը, կարելի է հալեցնել հասարակ ելեկտրական կամ գազային վառարանի վրայ։

Կախուած խտութենէն՝ մետաղները կ'ըլլան թեթեւ (խտութիւնը 0,53 ÷ 5 գ/սմ3) և ծանր (5 ÷ 22,5 գ/սմ³)։ Ամենաթեթևեւ մետաղն է լիթիումը ( խտութիւնը 0.53 գ/սմ³)։ Ամենածանր մետաղը ներկայ պահին անուանել հնարաւոր չէ, որովհետեւ ամենածանր մետաղներու՝ օսմիումի եւ իրիդիումի, խտութիւնները գրեթէ հաւասար են (մօտ 22.6 գ/սմ³ — ճիշտ 2 անգամ աւելի, քան կապարի խտութիւնն է), իսկ ատոնց ստոյգ խտութեան հաշւումը չափազանց դժուար է՝ ատոր համար անհրաժեշտ է լրիւ մաքրել մետաղը, որովհետեւ իւրաքանչիւր խառնուրդ կը ցածրացնէ ատոնց խտութիւնը։

Մետաղներու մեծամասնութիւնը պլաստիկ է, այսինքն մետաղեայ լարը կարելի է թեքել, եւ ան չի կոտրուիր։ Այս տեղի կ'ունենայ մետաղներու ատոմներու շերտերու՝ առանց անոնց միջեւ կապի խախտման տեղաշարժերու պատճառով։ Ամենապլաստիկ մետաղներն են ոսկին, երկաթն ու պղինձը։ Ոսկիէն կարելի է պատրաստել 0.003 մմ հաստութեամբ թիթեղ, որ կը կիրառուի իրեղենի ոսկեպատման համար։ Սակայն ոչ բոլոր մետաղներն են պլաստիկ։ Ցինկի եւ անագի լարը ճռթճռթում է՝ այն թեքելիս, մանգանն ու բիսմութը, դեֆորմացիայի ենթարկուելէն, գրեթէ ընդհանրապէս չեն թեքուիր, այլ միանգամէն կը կոտրուին։

Պլաստիկութիւնը կախուած է նաեւ մետաղի մաքրութենէն. այդպէս՝ շատ մաքուր քրոմը բաւականին պլաստիկ է, սակայն ատոր մէջ չնչին խառնուրդի դէպքին մէջ, ան կը դառնայ փխրուն եւ աւելի կարծր։ Որոշ մետաղներ, ինչպիսի են ոսկին, արծաթը, կապարը, ալյումինը, օսմիումը, կրնան միաձուլուիլ իրար հետ, սակայն այդ կխլի տասնեակ տարիներ։

Բոլոր մետաղները ելեկտրական հոսանքի լաւ յաղորդիչներ են, այս պայմանաւորուած է ատոնց բիւրեղային ցանցում առկայ շարժուն էլեկտրոններով, որոնք կը շարժին ելեկտրական դաշտի ազդեցութեան տակ։ Արծաթը, պղինձն ու ալյումինը ունին ամենաբարձր ելեկտրայաղորդականութիւնը, որուն պատճառով վերջին երկուքը յաճախակի կ'օգտագործուին յաղորդալարերի պատրաստման համար։ Բարձր ելեկտրայաղորդականութիւն ունի նաեւ նատրիումը։ Փորձարարական տեխնիկային մէջ, յայտնի են նատրիումային ելեկտրայաղորդալարերու՝ նատրիումով լցուած չժանգոտուող պողպատէն խողովակներու, կիրառման փորձեր։ Նատրիումի ցածր տեսակարար զանգուածի շնորհիւ, հաւասարաչափ դիմադրութեան դէպքին մէջ, նատրիումային լարերը կը ստացուին պղնձեայ եւ նոյնիսկ ալյումինէ լարերէն զգալիօրէն թեթեւ։

Մետաղներու բարձր ջերմահաղորդականութիւնը նոյնպէս կախուած է ազատ ելեկտրոններու շարժունակութենէն։ Այդ պատճառով ջերմայաղորդականութեան շարքը նման է ելեկտրայաղորդականութեան շարքին, ուստի ջերմութեան, ինչպէս նաեւ ելեկտրական հոսանքի ամենալաւ յաղորդիչը կը հանդիսանայ արծաթը։ Նատրիումը նոյնպէս կը կիրառուի, որպէս ջերմութեան լաւ յաղորդիչ։ Լայն տարածուած է նատրիումի օգտագործումը օրինակ աւտոմոբիլային շարժիչներու կափույրներու սառեցման եւ բարելաւման համար։

Մետաղներու մեծամասնութեան գոյնը գրեթէ նոննն է՝ բաց մոխրագոյն՝ երկնագոյն երանգով։ Ոսկին, պղինձն ու ցեզիումը համապատասխանաբար դեղին, կարմիր եւ բաց դեղին գոյնի են։

Մետաղներու Աղիւսակ Ըստ Կարծրութեան[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Ստորեւ աղիւսակի տեսքով կը ներկայացուի որոշ մետաղներու կարծրութիւնը ըստ Մոսսի սանդղակի[4]։

Կարծրութիւն Մետաղ
0.2 Ցեզիում
0.3 Ռուբիդիում
0.4 Կալիում
0.5 Նատրիում
0.6 Լիթիում
1.2 Ինդիում
1.2 Թալիում
1.25 Բարիում
1.5 Ստրոնցիում
1.5 Գալիում
1.5 Անագ
1.5 Կապար
1.5 Սնդիկ
1.75 Կալցիում
2.0 Կադմիում
2.25 Բիսմութ
2.5 Մագնեզիում
2.5 Ցինկ
2.5 Լանթան
2.5 Արծաթ
2.5 Ոսկի
2.59 Իտրիում
2.75 Ալիւմին
3.0 Պղինձ
3.0 Ծարիր
3.0 Թորիում
3.17 Սկանդիում
3.5 Պլատին
3.75 Կոբալտ
3.75 Պալադիում
3.75 Ցիրկոնիում
4.0 Երկաթ
4.0 Նիկել
4.0 Հաֆնիում
4.0 Մանգան
4.5 Վանադիում
4.5 Մոլիբդեն
4.5 Ռոդիում
4.5 Տիտան
4.75 Նիոբիում
5.0 Իրիդիում
5.0 Ռութենիում
5.0 Տանտալ
5.0 Տեխնեցիում
5.0 Քրոմ
5.5 Բերիլիում
5.5 Օսմիում
5.5 Ռենիում
6.0 Վոլֆրամ
6.0 Ուրան

Մետաղներու Քիմիական Յատկութիւններ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Լիթիումի քլորիդ

Մետաղներու մեծամասնութեան արտաքին էներգիական մակարդակին մէջ, առկա յէ ելեկտրոններու փոքր քանակ (1-3), այդ պատճառով անոնք ռեակցիանեու մեծ մասին մէջ, հանդէս կու գան որպէս վերականգնողներ (այսինքն «կու տան» իրենց ելեկտրոնները)։

Պարզ Նիւթերու Հետ Փոխազդեցութիւնը

լիթիումի օքսիդ
նատրիումի պերօքսիդ
կալիումի գերրօքսիդ
Պերօքսիդէն օքսիդ ստանալու համար պերօքսիդը կը վերականգնուի մետաղի միջոցով.

Միջին եւ ցածր աշխուժութեան մետաղներու հետ ռեակցիան կ'անցնի տաքացման միջոցով.


  • Ազոտի հետ կը փոխազդեն միայն ամենաաշխոյժ մետաղները, սենյակային ջերմաստիճանին մէջ, կը փոխազդէ միայն լիթիումը՝ կազմելով նիտրիդներ։


Տաքացման ժամանակ՝

  • Ծծումբի հետ կը փոխազդեն բոլոր մետաղները՝ բացի ոսկիէն ու բլադինէն.

Երկաթը կը փոխազդէ ծծումբի հետ տաքացման դէպքին մէջ, կազմելով սուլֆիդ։

  • Ջրածինի հետ կը փոխազդեն միայն ամենաաշխոյժ մետաղները, այսինքն IA եւ IIA խմերու տարրերը, բացառութեամբ բերիլիումի։ Ռեակցիաները կ'իրականանան տաքացման ատեն՝ կազմելով հիդրիդներ։ Ռեակցիաներուն մէջ, մետաղը կը հանդիսանայ վերականգնող, ջրածինի օքսիդացման աստիճանը -1 է։



Թթուներու Փոխազդեցութիւնը Մետաղներու Հետ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Թթուներու հետ մետաղները կը փոխազդեն տարբեր ձեւերով։ Այն մետաղները, որոնք էլեկտրոքիմիական աղխուժութեան շարքին մէջ, իյնկած են ջրածինէն առաջ, կը փոխազդեն գրեթէ բոլոր թթուներու հետ։

Չօքսիդացող Թթուներու Փոխազդեցութիւնը ելեկտրաքիմիական Շարքին Մէջ մինչեւ Ջրածինը Իյնկած Մետաղներու Հետ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Կը կատարուի տեղակալման ռեակցիա, որ նաեւ կը հանդիսանայ օքսիդա-վերականգնման ռեակցիա.

Ծծմբական թթուի՝ H2SO4 փոխազդեցութիւնը մետաղներու հետ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Օքսիդացնող թթուները կրնան փոխազդել նաեւ ելեկտրաքիմիական շարքին մէջ, ջրածինէն ետք գտնուող մետաղներու հետ.

Շատ նոսրեցուած թթուն կը փոխազդէ մետաղի հետ դասական դրոյթներուն համապատասխան.

Թթուի կոնցենտրացիայի մեծացման ատեն, կը կազմուին տարբեր ելանիւթեր.

Ազոտական Թթուի (HNO3) Փոխազդեցութիւնը[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Աշխոյժ մետաղներու հետ փոխազդեցութեան ատեն, ռեակցիաներու տարբերակները աւելի կը շատնան.

Լեգիրուն Մէջ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Լեգիրումը հալւյթի մեջ յաւելեալ տարրերու ներմուծումն է, որոնք կը փոխեն հիմնական մետաղի մեխանիկական, ֆիզիկական ու քիմիական յատկութիւնները։

Արտաքին յղումներ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Կաղապար:Commons

Տե՛ս նաեւ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

Ծանօթագրութիւններ[Խմբագրել | Խմբագրել աղբիւրը]

  1. Յուրի Կուշկին «Մեզ շրջապատող քիմիան»
  2. (անգլ.) «Los Alamos National Laboratory – Sodium»։ արխիւացուած է բնօրինակէն-էն՝ 2012-08-04-ին 
  3. (անգլ.) «Los Alamos National Laboratory – Aluminum»։ արխիւացուած է բնօրինակէն-էն՝ 2012-08-04-ին 
  4. Պովարեննիխ Ա. Ս., Միներալներու կարծրութիւն (Твердость минералов), «АН УССР», 1963։