गुणों के मामले में सबसे अधिक धातु। विज्ञान को ज्ञात धातुओं की पूरी सूची

लोगों ने अपनी जरूरतों के लिए जिस पहली सामग्री का उपयोग करना सीखा, वह पत्थर है। हालांकि बाद में जब इंसान को धातुओं के गुणों का पता चला तो वह पत्थर काफी पीछे चला गया। यह ये पदार्थ और उनकी मिश्र धातुएँ हैं जो लोगों के हाथों में सबसे महत्वपूर्ण और मुख्य सामग्री बन गई हैं। उनसे घरेलू सामान, श्रम के उपकरण बनाए जाते थे, परिसर बनाए जाते थे। इसलिए, इस लेख में हम इस बात पर विचार करेंगे कि कौन सी धातुएँ हैं, जिनकी सामान्य विशेषताएँ, गुण और उपयोग आज तक बहुत प्रासंगिक हैं। वास्तव में, पाषाण युग के तुरंत बाद, धातु की एक पूरी आकाशगंगा का पालन किया गया: तांबा, कांस्य और लोहा।

धातु: सामान्य विशेषताएं

इन सरल पदार्थों के सभी प्रतिनिधि क्या एकजुट करते हैं? बेशक, यह उनके क्रिस्टल जाली, रासायनिक बंधों के प्रकार और परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की विशेषताएं हैं। आखिरकार, इसलिए विशिष्ट भौतिक गुण जो मनुष्यों द्वारा इन सामग्रियों के उपयोग को रेखांकित करते हैं।

सबसे पहले, धातुओं को आवर्त प्रणाली के रासायनिक तत्वों के रूप में लें। इसमें, वे काफी स्वतंत्र रूप से स्थित हैं, आज ज्ञात 115 में से 95 कोशिकाओं पर कब्जा कर लिया है। सामान्य प्रणाली में उनके स्थान की कई विशेषताएं हैं:

• वे समूह I और II के साथ-साथ III के मुख्य उपसमूह बनाते हैं, जो एल्यूमीनियम से शुरू होते हैं।
• सभी पक्ष उपसमूहों में केवल धातुएँ होती हैं।
• वे बोरॉन से एस्टैटिन तक सशर्त विकर्ण के नीचे स्थित हैं।

इस तरह के आंकड़ों के आधार पर, यह देखना आसान है कि सिस्टम के ऊपरी दाएं हिस्से में गैर-धातुएं एकत्र की जाती हैं, और बाकी जगह उन तत्वों से संबंधित होती है जिन पर हम विचार कर रहे हैं।

उन सभी में परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की कई विशेषताएं हैं:

धातुओं और अधातुओं की सामान्य विशेषताएं उनकी संरचना में पैटर्न की पहचान करना संभव बनाती हैं। तो, पहले का क्रिस्टल जाली धात्विक, विशेष है। इसके नोड्स में एक साथ कई प्रकार के कण होते हैं:

• आयन;
• परमाणु;
• इलेक्ट्रॉनों।

एक सामान्य बादल अंदर जमा हो जाता है, जिसे इलेक्ट्रॉन गैस कहा जाता है, जो इन पदार्थों के सभी भौतिक गुणों की व्याख्या करता है। धातुओं में जिस प्रकार का रासायनिक बंधन होता है, वह उनके साथ एक ही नाम का होता है।

भौतिक गुण

ऐसे कई पैरामीटर हैं जो सभी धातुओं को एकजुट करते हैं। भौतिक गुणों के संदर्भ में उनकी सामान्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।

सूचीबद्ध पैरामीटर धातुओं की सामान्य विशेषताएं हैं, अर्थात, वह सब कुछ जो उन्हें एक बड़े परिवार में जोड़ता है। हालांकि, यह समझा जाना चाहिए कि हर नियम के अपवाद हैं। इसके अलावा, इस तरह के बहुत सारे तत्व हैं। इसलिए, परिवार के भीतर भी विभिन्न समूहों में विभाजन होते हैं, जिन पर हम नीचे विचार करेंगे और जिनके लिए हम चारित्रिक विशेषताओं का संकेत देंगे।

रासायनिक गुण

रसायन विज्ञान की दृष्टि से सभी धातुएँ अपचायक हैं। और, बहुत मजबूत। बाहरी स्तर में जितने कम इलेक्ट्रॉन और परमाणु त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, निर्दिष्ट पैरामीटर के अनुसार धातु उतनी ही मजबूत होगी।

नतीजतन, धातु इसके साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं:

यह केवल रासायनिक गुणों का एक सामान्य अवलोकन है। आखिरकार, तत्वों के प्रत्येक समूह के लिए वे विशुद्ध रूप से व्यक्तिगत हैं।

क्षारीय पृथ्वी धातु

क्षारीय मृदा धातुओं के सामान्य गुण इस प्रकार हैं:

इस प्रकार, क्षारीय पृथ्वी धातु एस-परिवार के सामान्य तत्व हैं, जो उच्च रासायनिक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं और शरीर में जैविक प्रक्रियाओं में मजबूत कम करने वाले एजेंट और महत्वपूर्ण भागीदार हैं।

क्षारीय धातु

सामान्य विशेषता उनके नाम से शुरू होती है। उन्होंने इसे पानी में घुलने, क्षार - कास्टिक हाइड्रॉक्साइड बनाने की क्षमता के लिए प्राप्त किया। पानी के साथ प्रतिक्रियाएँ बहुत हिंसक होती हैं, कभी-कभी ज्वलनशील होती हैं। ये पदार्थ प्रकृति में मुक्त रूप में नहीं पाए जाते, क्योंकि इनकी रासायनिक सक्रियता बहुत अधिक होती है। वे हवा, जल वाष्प, अधातु, अम्ल, ऑक्साइड और लवण, यानी लगभग हर चीज के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यह उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के कारण है। बाहरी स्तर पर केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे वे आसानी से छोड़ देते हैं। ये सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं, यही वजह है कि इन्हें अपने शुद्ध रूप में प्राप्त करने में काफी समय लगा। यह पहली बार 18वीं शताब्दी में सोडियम हाइड्रॉक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हम्फ्री डेवी द्वारा किया गया था। अब इस पद्धति का उपयोग करके इस समूह के सभी प्रतिनिधियों का खनन किया जाता है।

क्षार धातुओं की सामान्य विशेषता यह भी है कि वे आवर्त प्रणाली के मुख्य उपसमूह के पहले समूह का गठन करते हैं। ये सभी महत्वपूर्ण तत्व हैं जो मनुष्य द्वारा उपयोग किए जाने वाले कई मूल्यवान प्राकृतिक यौगिकों का निर्माण करते हैं।

डी- और एफ-परिवारों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं

तत्वों के इस समूह में वे सभी शामिल हैं जिनकी ऑक्सीकरण अवस्था भिन्न हो सकती है। इसका मतलब यह है कि, शर्तों के आधार पर, धातु ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य कर सकता है। ऐसे तत्वों में प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की जबरदस्त क्षमता होती है। इनमें बड़ी संख्या में उभयचर पदार्थ हैं।

इन सभी परमाणुओं का सामान्य नाम संक्रमण तत्व है। उन्होंने इसे इस तथ्य के लिए प्राप्त किया कि, उनके गुणों के संदर्भ में, वे वास्तव में खड़े थे, जैसा कि बीच में, एस-परिवार की विशिष्ट धातुओं और पी-परिवार की गैर-धातुओं के बीच था।

संक्रमण धातुओं की सामान्य विशेषता का तात्पर्य उनके समान गुणों के पदनाम से है। वे निम्नलिखित हैं:

• बाहरी स्तर पर बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन;
• बड़ा परमाणु त्रिज्या;
• ऑक्सीकरण की कई डिग्री (+3 से +7 तक);
• d- या f-उपस्तर पर हैं;
• सिस्टम की 4-6 बड़ी अवधि बनाते हैं।

सरल पदार्थों के रूप में, इस समूह की धातुएँ बहुत मजबूत, नमनीय और आघातवर्धनीय होती हैं, इसलिए इनका अत्यधिक औद्योगिक महत्व है।

आवधिक प्रणाली के साइड उपसमूह

द्वितीयक उपसमूहों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं पूरी तरह से संक्रमणकालीन लोगों के साथ मेल खाती हैं। और यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि, वास्तव में, यह वही बात है। यह सिर्फ इतना है कि सिस्टम के पार्श्व उपसमूह डी- और एफ-परिवारों के प्रतिनिधियों, यानी संक्रमण धातुओं द्वारा ठीक से बनते हैं। इसलिए, हम कह सकते हैं कि ये अवधारणाएँ पर्यायवाची हैं।

उनमें से सबसे सक्रिय और महत्वपूर्ण स्कैंडियम से जिंक तक 10 प्रतिनिधियों की पहली पंक्ति है। वे सभी महान औद्योगिक महत्व के हैं और अक्सर मनुष्य द्वारा उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से प्रगलन के लिए।

मिश्र

धातुओं और मिश्र धातुओं की सामान्य विशेषताएं यह समझना संभव बनाती हैं कि इन पदार्थों का उपयोग कहां और कैसे संभव है। इस तरह के यौगिकों में पिछले दशकों में बड़े परिवर्तन हुए हैं, क्योंकि उनकी गुणवत्ता में सुधार के लिए अधिक से अधिक नए योजक खोजे और संश्लेषित किए जा रहे हैं।

आज सबसे प्रसिद्ध मिश्र हैं:

• पीतल;
• डुरालुमिन;
• कच्चा लोहा;
• इस्पात;
• कांस्य;
• जीतेंगे;
• निक्रोम और अन्य।

एक मिश्र धातु क्या है? यह विशेष भट्ठी उपकरणों में उत्तरार्द्ध को गलाने से प्राप्त धातुओं का मिश्रण है। यह एक ऐसा उत्पाद प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो इसे बनाने वाले शुद्ध पदार्थों के गुणों से बेहतर हो।

धातुओं और अधातुओं के गुणों की तुलना

यदि हम सामान्य गुणों के बारे में बात करते हैं, तो धातुओं और गैर-धातुओं की विशेषताएं एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु में भिन्न होंगी: बाद के लिए, समान विशेषताओं को अलग करना असंभव है, क्योंकि वे भौतिक और रासायनिक दोनों में प्रकट गुणों में बहुत भिन्न हैं। .

इसलिए, गैर-धातुओं के लिए ऐसी विशेषता बनाना असंभव है। प्रत्येक समूह के प्रतिनिधियों पर अलग से विचार करना और उनके गुणों का वर्णन करना केवल संभव है।

धातु सबसे आम प्रकार की सामग्री है जिसके साथ एक व्यक्ति अपनी महत्वपूर्ण जरूरतों को पूरा करता है। अब मानवता धातुओं के युग में रहती है और सभी उद्योगों, विज्ञान, संस्कृति और मानव जीवन का विकास मशीनों, तंत्रों, उपकरणों और अन्य धातु उत्पादों के बिना अकल्पनीय है।

पाषाण (पाषाण युग) से धातु तक मनुष्य का संक्रमण लंबा और जटिल था। यह समाज के विकास में एक क्रांतिकारी छलांग के परिणामस्वरूप नहीं हुआ, बल्कि धातु धीरे-धीरे एक लंबी अवधि में मनुष्य के दैनिक जीवन में प्रवेश कर गई। रोजमर्रा की जिंदगी में प्रवेश करने वाली पहली धातु तांबा थी, जिसने धातु विज्ञान के युग को खोला और दुनिया को पहला मिश्र धातु - कांस्य दिया। पुरातात्विक आंकड़ों के अनुसार, तांबे के गलाने की पहली जानकारी 6500-5700 साल पहले की है। ईसा पूर्व। यह हजारों वर्षों तक भौतिक संस्कृति का आधार रहा और ताम्र युग धीरे-धीरे कांस्य युग में बदल गया।

धातु विज्ञान में अगला चरण लोहे (लौह युग) का उपयोग था और इसकी शुरुआत दूसरी सहस्राब्दी ईसा पूर्व से मानी जाती है। तांबे, कांस्य, सोने और अन्य कम पिघलने वाली धातुओं और मिश्र धातुओं के गलाने में संचित अनुभव के कारण शुद्ध लोहा और इसकी मिश्र धातु प्राप्त करना संभव हो गया। लौह उत्पादन के विकास ने उत्पादक शक्तियों के विकास और तकनीकी प्रगति के लिए एक शक्तिशाली प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया। प्राचीन काल में मनुष्य को आठ धातुएँ ज्ञात थीं - ताँबा, सोना, चाँदी, टिन, सीसा, लोहा, पारा और सुरमा। XVIII सदी के अंत तक। उनकी संख्या बढ़कर 20 हो गई है और वर्तमान में लगभग 80 धातुओं का उत्पादन और उपयोग किया जाता है।

पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों की प्रचुरता अलग-अलग है - कुछ प्रतिशत से लेकर मिलियन तक। दस सबसे आम तत्वों की कुल सामग्री (ऑक्सीजन - 47.00; सिलिकॉन - 29.50; एल्यूमीनियम - 8.05; लोहा - 4.65, कैल्शियम - 2.96; सोडियम - 2.50; पोटेशियम - 2.50; मैग्नीशियम - 1.87; टाइटेनियम - 0.45; हाइड्रोजन - 0.15) पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 99.63% बनाता है, और अन्य सभी तत्व पृथ्वी के कुल द्रव्यमान का केवल 0.37% खाते हैं। कुछ प्रसिद्ध धातुओं की पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता का अंदाजा उनके क्लार्क्स के मूल्यों से दिया जाता है, अर्थात। पृथ्वी की पपड़ी में अंकगणितीय औसत सामग्री, जो नीचे दी गई हैं (%):

प्रकृति में सबसे दुर्लभ पोलोनियम और एक्टिनियम हैं, जिनमें से क्लार्क 10-15% के करीब है।

धातु का तकनीकी महत्व प्रकृति में इसकी व्यापकता, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की जरूरतों और इसे प्राप्त करने की उत्पादन संभावनाओं से निर्धारित होता है। अंतिम दो कारक कुछ प्रकार की धातु के उत्पादन के पैमाने को निर्धारित करते हैं। धातुओं के उत्पादन में, लगभग 95% उत्पादन (लगभग 800 मिलियन टन) कच्चा लोहा और स्टील है, जो कार्बन और अन्य मिश्र धातु घटकों के साथ लोहे के मिश्र धातु हैं। मुख्य अलौह धातुओं का वार्षिक उत्पादन स्तर (मिलियन टन .): एल्यूमीनियम 23-24; तांबा 10-11; निकल 0.5–0.7; लीड 4-5; जिंक 5-6; मैग्नीशियम 0.2–0.3; टिन 0.20–0.25; मोलिब्डेनम 0.14–0.15; टाइटेनियम लगभग 0.1।

भारी उद्योग की सबसे बड़ी शाखा, धातु विज्ञान द्वारा अयस्कों और अन्य प्रकार के धातु युक्त कच्चे माल से धातुओं का उत्पादन किया जाता है। धातु विज्ञान खनन और धातुकर्म उत्पादन में केंद्रीय कड़ी है, जिसमें भूविज्ञान, खनन, संवर्धन, धातु विज्ञान, फाउंड्री उत्पादन और विभिन्न तरीकों (दबाव, तापमान, यांत्रिक विधियों, आदि) द्वारा धातु प्रसंस्करण शामिल है। धातु विज्ञान रासायनिक प्रौद्योगिकियों के सिद्धांतों पर आधारित है, क्योंकि धातुकर्म प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के दौरान संसाधित सामग्री विभिन्न भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों से गुजरती है। इसलिए, धातु विज्ञान भौतिकी, रसायन विज्ञान और विशेष रूप से भौतिक रसायन विज्ञान के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है, जो सैद्धांतिक और व्यावहारिक धातु विज्ञान का वैज्ञानिक आधार है। हाल के वर्षों में, धातु विज्ञान और गणित और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के बीच संबंध बढ़ रहा है।

रूस का धातुकर्म उद्योग वर्तमान में D.I की आवर्त सारणी के 78 तत्वों का उत्पादन करता है। मेंडेलीव, साथ ही विभिन्न प्रकार के उर्वरक, निर्माण सामग्री, सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फर, सीमेंट और कई अन्य प्रकार के उत्पाद। रूसी धातु विज्ञान भौतिक उत्पादन की एक अत्यधिक विकसित शाखा है। रूस में खनन उद्योग के विकास के लिए एम. वी. के कार्यों का विशेष महत्व था। लोमोनोसोव, डी.आई. मेंडेलीव, साथ ही लौह धातुओं के उत्पादन में प्रमुख विशेषज्ञ पी.पी. अनोसोवा, डी.के. चेर्नोवा, एन.एन. बेकेटोवा, आई.पी. बार्डिन और कई अन्य। घरेलू अलौह धातु विज्ञान के विकास में एक अमूल्य योगदान ए.ए. बैकोव, एन.एस. कुर्नाकोव, पी.पी. फेडोटिएव, वी. ए. वानुकोव, ए. Belyaev, I F. खुद्याकोव, AN Volsky और अन्य।

धातु, उनके गुण और वर्गीकरण

अधिकांश धातुओं में कई गुण होते हैं जो सामान्य प्रकृति के होते हैं और अन्य सरल या जटिल यौगिकों के गुणों से भिन्न होते हैं। ऐसे गुण अधिकांश धातुओं के अपेक्षाकृत उच्च गलनांक, प्रकाश को प्रतिबिंबित करने की क्षमता, उच्च तापीय और विद्युत चालकता और लुढ़कने की क्षमता हैं। इन विशेषताओं को धातुओं में एक विशेष प्रकार के बंधन - धात्विक के अस्तित्व द्वारा समझाया गया है।

आवधिक प्रणाली में स्थिति के अनुसार, धातु के परमाणुओं में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होती है और कई खाली कक्षाएँ होती हैं। इसके अलावा, वैलेंस इलेक्ट्रॉन अपने नाभिक से कमजोर रूप से बंधे होते हैं और इसलिए धातु के क्रिस्टल जाली में गति की एक बड़ी स्वतंत्रता होती है। धात्विक अवस्था की सामान्य तस्वीर को निम्न रूप में दर्शाया जा सकता है। किसी धातु के क्रिस्टल जाली के नोड्स पर व्यक्तिगत परमाणुओं और आयनों दोनों का कब्जा होता है, जिसके बीच इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से चलते हैं, जिसे कभी-कभी इलेक्ट्रॉन गैस (चित्र 1) कहा जाता है।

चावल। अंजीर। 1. धातुओं के क्रिस्टल लैटिस में परमाणुओं, आयनों और इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था की योजना: 1 - परमाणु; 2 - आयन; 3 - इलेक्ट्रॉन

चूंकि धातु के क्रिस्टल में वैलेंस इलेक्ट्रॉन लगभग समान रूप से वितरित होते हैं, इसलिए धातु के बंधनों की किसी भी दिशा के बारे में बात करना असंभव है। सहसंयोजक बंधों से यह उनका महत्वपूर्ण अंतर है, जिनका अंतरिक्ष में एक सख्त अभिविन्यास है। एक धात्विक बंधन एक सहसंयोजक बंधन से अपनी ताकत में भी भिन्न होता है: इसकी ऊर्जा एक सहसंयोजक बंधन की ऊर्जा से 3–4 गुना कम होती है। एक धातु क्रिस्टल में मोबाइल इलेक्ट्रॉनों का अस्तित्व उनकी विशिष्ट विशेषताओं (विद्युत चालकता, तापीय चालकता) की व्याख्या करता है।

एक धात्विक बंधन को एक प्रकार के गैर-दिशात्मक सहसंयोजक रासायनिक बंधन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जब परमाणुओं में कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, कई मुक्त कक्षाएँ होती हैं, और वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को नाभिक द्वारा कमजोर रूप से बनाए रखा जाता है।

इस प्रकार, धातु रासायनिक तत्व होते हैं, क्रिस्टल जाली जिनमें परमाणु और आयन होते हैं, और इलेक्ट्रॉन नाभिक के बीच की जगह में स्वतंत्र रूप से चलते हैं। परमाणुओं के बीच के बंधन सहसंयोजक होते हैं, जो आयनों और इलेक्ट्रॉनों के बीच धात्विक होते हैं।

परमाणु लगातार इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं, आयनों में बदल जाते हैं, और बाद वाले उन्हें परमाणु बनकर स्वीकार करते हैं। गैस के अणुओं की तरह क्रिस्टल जाली में बेतरतीब ढंग से घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या अलग-अलग धातुओं के लिए अलग-अलग होती है, यह धात्विक बंधन के अनुपात और तत्व की धात्विकता के माप को निर्धारित करती है।

एक क्रिस्टल जाली की अवधारणा - "स्वतंत्र रूप से घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के बादल में विसर्जित", - पहली बार 1902 में व्यक्त की गई थी, अब इसे पूरक बनाया गया है और थोड़ा संशोधित व्याख्या हासिल की है; हालाँकि, अपने मूल सरलीकृत रूप में भी, यह उच्च विद्युत चालकता, तापीय चालकता और धातुओं के ऊष्मीय उत्सर्जन की अच्छी तरह से व्याख्या करता है।

परस्पर आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियाँ क्रिस्टल जालक की गांठों में परमाणुओं और आयनों पर कार्य करती हैं। आयनों और परमाणुओं के कंपन आयाम तापमान पर निर्भर करते हैं और इसके साथ बढ़ते हैं। गलनांक पर, दोलन आयाम इतने अधिक होते हैं कि जाली नष्ट हो जाती है: परमाणु और आयन अपना स्थायी स्थान खो देते हैं और यादृच्छिक गति में चले जाते हैं, जो तरल अवस्था की विशेषता है। आयनों और इलेक्ट्रॉनों के बीच के बंधन को धात्विक कहा जाता है, और परमाणुओं के बीच इसे सहसंयोजक कहा जाता है। घुमंतू इलेक्ट्रॉनों की संख्या इस प्रकार के रासायनिक बंधों के अनुपात पर निर्भर करती है। यह संख्या जितनी बड़ी होगी, तत्वों के धात्विक गुण उतने ही अधिक स्पष्ट होंगे।

धात्विक बंधन की ताकत धातुओं के कई भौतिक और यांत्रिक गुणों की व्याख्या करती है।

धातु पर बाहरी यांत्रिक प्रभाव क्रिस्टल जाली की परतों में बदलाव का कारण बनते हैं, हालांकि, इलेक्ट्रॉनों की मुक्त गतिशीलता के कारण आयनों और इलेक्ट्रॉनों के बीच के बंधन का उल्लंघन नहीं होता है। इस कारण से, धातु मजबूत और नमनीय होती हैं, वे आकार बदलती हैं, लेकिन ताकत नहीं खोती हैं। तांबे और सोने में बहुत सारे मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, धातु का बंधन सहसंयोजक बंधन पर हावी होता है - ये धातुएँ प्लास्टिक, फोर्जिंग, बुनाई होती हैं। एंटीमनी और बिस्मथ में अपेक्षाकृत कम मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए वे भंगुर होते हैं।

सबसे आम अलौह धातुओं के कुछ भौतिक और यांत्रिक गुण दिए गए हैं (तालिका 1)।

तालिका नंबर एक

विद्युत चालकता, "सामाजिककृत" इलेक्ट्रॉनों के क्रिस्टल जाली के स्थान में गति के कारण, स्पष्ट रूप से उनके आंदोलन की स्वतंत्रता पर निर्भर करती है - परमाणुओं की सही व्यवस्था, उनके थर्मल कंपन के आयाम और आवृत्ति। दरअसल, तापमान में वृद्धि के साथ, जाली स्थलों के दोलनों का आयाम बढ़ता है, इलेक्ट्रॉनों का बिखराव बढ़ता है, और विद्युत चालकता कम हो जाती है; यह फिर से ठंडा होने के साथ बढ़ता है। पूर्ण शून्य के तापमान पर, कुछ धातुओं और मिश्र धातुओं का विद्युत प्रतिरोध गायब हो जाता है। बहुत कम तापमान की आवश्यकता अभी भी इस मूल्यवान और रोचक घटना के व्यावहारिक उपयोग में बाधा डालती है। माइनस 253 डिग्री सेल्सियस पर सुपरकंडक्टिविटी, 20वीं शताब्दी के मध्य में नाइओबियम, एल्यूमीनियम और जर्मेनियम के मिश्रधातु में खोजी गई, एक दुर्लभ घटना है। एक और ऐसा "उच्च तापमान" सुपरकंडक्टर नाइओबियम और गैलियम का मिश्र धातु है।

अन्य तत्वों की छोटी अशुद्धियों की उपस्थिति भी विद्युत चालकता को कम करती है: जाली में क्रम को परेशान करते हुए, वे इलेक्ट्रॉनों को बिखेरते हैं। बाहरी यांत्रिक क्रिया - फोर्जिंग, रोलिंग या अन्य समान प्रसंस्करण द्वारा विरूपण के परिणामस्वरूप विस्थापित परमाणुओं द्वारा इलेक्ट्रॉनों को भी बिखेर दिया जाता है।

तापीय चालकता लगभग हमेशा तापमान के साथ बदलती है जैसे विद्युत चालकता - सबसे अधिक विद्युत प्रवाहकीय धातुएं गर्मी को अच्छी तरह से संचालित करती हैं, और अपेक्षाकृत उच्च विद्युत प्रतिरोध वाले लोग बदतर होते हैं। तापीय चालकता जाली में परमाणुओं के कंपन और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति के साथ जुड़ी हुई है। बाद वाला प्रमुख लगता है।

यांत्रिक गुणों - तन्य शक्ति, संपीड़न, झुकने, कठोरता और प्लास्टिसिटी को न केवल धातु के बंधन से समझाया जाता है, बल्कि धातुओं की क्रिस्टल संरचना की विशेषताओं द्वारा भी समझाया जाता है, जिसमें उच्च समन्वय संख्या के साथ ज्यादातर क्लोज-पैक स्थानिक जाल होते हैं। उनमें से सबसे विशिष्ट दिखाए गए हैं (चित्र 2), जिसे केवल परमाणु केंद्रों की व्यवस्था के आरेख के रूप में समझा जाना चाहिए। वास्तव में, परमाणुओं को पारंपरिक रूप से गोले के रूप में दर्शाया जाता है जो घनी तरह से भरे होते हैं और केवल 70% आयतन पर कब्जा करते हैं (चित्र 2d, 1 देखें)।

चावल। 2. धातुओं और संरचनात्मक दोषों के विशिष्ट क्रिस्टल जाली:
ए - तांबे का घन चेहरा-केंद्रित जाली (एयू, एजी, अल, पीटी, आदि के समान); बी - घन शरीर-केंद्रित टंगस्टन जाली (Fe, K. Ba, आदि के समान); सी - मैग्नीशियम की हेक्सागोनल घनी जाली (Zn, Be, आदि के समान); डी - संरचनात्मक दोष: 1 - रिक्तियां; 2 - एक मिश्रण सहित अंतराल

कई धातुएं तरल या ठोस अवस्था में परस्पर घुलनशील होती हैं, या आपस में रासायनिक इंटरमेटेलिक यौगिक बनाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अन्य क्रिस्टलीय सिस्टम उत्पन्न होते हैं और गुण व्यापक रूप से बदलते हैं। हम मिश्र धातुओं के बारे में बात कर रहे हैं जो विशेष गुणों के साथ नई मूल्यवान सामग्री प्राप्त करने की गुंजाइश खोलते हैं। हजारों बाइनरी, टर्नरी और अधिक जटिल मिश्र धातुओं का पहले से ही उपयोग किया जाता है, जो न केवल तरल धातुओं को मिलाकर प्राप्त किया जाता है, बल्कि ठोस धातु (मिश्र धातु) की सतह परत में पाउडर या किसी तत्व को भंग करके भी प्राप्त किया जाता है।

लोचदार और प्लास्टिक विरूपण, उच्च विद्युत और तापीय चालकता और कुछ अन्य विशेषताओं की क्षमता गुणों का एक सेट बनाती है जो अन्य ठोस - लकड़ी, पत्थर, प्लास्टिक में निहित नहीं है। यह आधुनिक तकनीक की सबसे महत्वपूर्ण सामग्री के रूप में धातुओं और मिश्र धातुओं की निर्विवाद मान्यता की व्याख्या करता है।

एम. वी. लोमोनोसोव ने धातुओं को "... हल्के पिंड जिन्हें गढ़ा जा सकता है" के रूप में परिभाषित किया। आजकल, इसे उच्च विद्युत और तापीय चालकता के संकेतों के साथ पूरक करने के अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कई गुण शुद्धता और यांत्रिक प्रसंस्करण पर निर्भर करते हैं। एक ही धातु निंदनीय और भंगुर दोनों हो सकती है। वास्तविक क्रिस्टल में, हमेशा विभिन्न दोष होते हैं, जिसके कारण यांत्रिक और अन्य भौतिक गुणों को केवल धात्विक बंधन और क्रिस्टल जाली की विशेषताओं के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।

बिंदु दोष-अपूर्ण जाली स्थल, रिक्तियां (चित्र 2 देखें), साथ ही अशुद्धता परमाणुओं द्वारा कब्जा की गई साइटें-पिघलने से क्रिस्टलीकरण के दौरान दिखाई देती हैं। रैखिक और सपाट दोष - क्रिस्टलीकरण के दौरान या परमाणुओं की अधूरी परतों या उनके पारस्परिक विस्थापन, और कभी-कभी इंटरलेसिंग के रूप में यांत्रिक प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप अव्यवस्थाएं भी प्राप्त होती हैं।

धातु या मिश्र धातु क्षेत्र के प्रति 1 सेमी 2 दोषों की कुल संख्या अक्सर 10 6 से अधिक होती है। बिंदु दोष मुख्य रूप से विद्युत और तापीय चालकता को कम करते हैं, जबकि अन्य यांत्रिक गुणों को भी कम करते हैं।

साधारण धातु और मिश्र धातु पॉलीक्रिस्टलाइन होते हैं, उनमें अनाज के बेतरतीब ढंग से उन्मुख समुच्चय होते हैं। प्रत्येक दाने में, प्राथमिक क्रिस्टल का एक ही अभिविन्यास होता है, जबकि पड़ोसी अनाज में उनका एक अलग अभिविन्यास होता है, कभी-कभी बड़े कोणों पर स्थित होता है (चित्र 3)। दाने की सीमाओं पर अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं और गैस के छिद्र बन जाते हैं। भौतिक गुणों को कम करने के अलावा, संक्षारण प्रतिरोध भी कम होता है।

चावल। 3. बड़े कोणों पर स्थित धातु के दाने की सीमाएँ

अव्यवस्थाओं की दिशाओं में क्रिस्टल की परतों को स्थानांतरित करने या उन्हें अनाज की सीमाओं पर तोड़ने की संभावना से ताकत कम हो जाती है। एनीलिंग के बाद कुछ हद तक ताकत बढ़ जाती है - हीटिंग और धीमी शीतलन, जब प्रसार के परिणामस्वरूप अव्यवस्थाएं आंशिक रूप से समाप्त हो जाती हैं, और अनाज महीन हो जाते हैं।

मशीनिंग कभी-कभी अव्यवस्थाओं के उलझाव से जुड़े सख्त होने का कारण बनती है। महत्वपूर्ण सख्त होने का एक अन्य कारण, लचीलापन में कमी और भंगुरता की उपस्थिति के साथ, विदेशी अघुलनशील चरणों की उपस्थिति या परिचय के साथ जुड़ा हुआ है, उदाहरण के लिए, स्टील में आयरन कार्बाइड एफ 3 सी या टाइटेनियम, टंगस्टन, मोलिब्डेनम में ऑक्साइड और नाइट्राइड . इन यौगिकों के दाने धातु की परतों के पारस्परिक विस्थापन को रोकते हैं। अशुद्धियों से धातुओं की शुद्धि आमतौर पर लचीलापन में काफी सुधार करती है और प्रसंस्करण की सुविधा प्रदान करती है।

तरल धातु ठोस धातुओं से परमाणुओं और आयनों के बीच एक अपेक्षाकृत छोटे बंधन में भिन्न होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉनों की गति की स्वतंत्रता यहां भी संरक्षित है, इसलिए वे विद्युत और तापीय रूप से प्रवाहकीय भी हैं।

अलग-अलग तापमान पर एक ही धातु में अलग-अलग क्रिस्टल लैटिस हो सकते हैं। एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में संक्रमण नोड्स और उनके स्थान के बीच की दूरी को बदलता है, यह संक्रमण बहुरूपी संशोधनों के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, टिन, सामान्य तापमान पर 7.29 ग्राम / सेमी 3 (β - संशोधन) के घनत्व के साथ चतुष्कोणीय प्रणाली की नमनीय चमकदार धातु के रूप में जाना जाता है, 13.2 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर और विशेष रूप से तेजी से सुपरकूलिंग के साथ, ग्रे में बदल जाता है। पाउडर, 5.85 ग्राम / सेमी 3 (α - संशोधन) के घनत्व के साथ घन प्रणाली में क्रिस्टलीकरण। इसी तरह के परिवर्तन कई अन्य तत्वों की विशेषता हैं।

धातुओं की रासायनिक गतिविधि को वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थिति द्वारा चित्रित किया जा सकता है, जहां धातुओं को सामान्य विद्युत रासायनिक या इलेक्ट्रोड क्षमता बढ़ाने के क्रम में रखा जाता है। सामान्य इलेक्ट्रोड क्षमता का बीजगणितीय मान जितना अधिक होगा, धातु की कम करने की क्षमता और रासायनिक गतिविधि उतनी ही कम होगी। वोल्टेज की एक श्रृंखला में, प्रत्येक धातु धातुओं को जलीय घोल और नमक के पिघलने से उसके दाईं ओर विस्थापित करने में सक्षम होती है।

नकारात्मक विद्युत रासायनिक क्षमता वाली धातुएं आसानी से ऑक्सीकरण के अधीन होती हैं, इसलिए वे प्रकृति में केवल रासायनिक यौगिकों के रूप में पाई जाती हैं: ऑक्साइड, हलाइड्स, साथ ही सल्फाइड, सिलिकेट्स और अन्य लवण। जैसे-जैसे क्षमता बढ़ती है, और इसलिए रासायनिक गतिविधि में कमी आती है, धातुओं की मुक्त अवस्था अधिक से अधिक स्थिर हो जाती है। उदाहरण के लिए, तांबा, चांदी और पारा प्रकृति में न केवल लवण के रूप में पाए जाते हैं, बल्कि मुक्त अवस्था में भी पाए जाते हैं, जबकि सोना और प्लेटिनम मुख्य रूप से मुक्त अवस्था में पाए जाते हैं। इलेक्ट्रोड क्षमता और धातुओं के कुछ गुणों के बीच संबंध दिखाया गया है (तालिका 2)।

धातुओं को रासायनिक तत्वों के रूप में वर्णित करते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि डी। आई। मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली उन्हें धातु और गैर-धातुओं से स्पष्ट रूप से अलग नहीं करती है। यह स्वाभाविक है: प्रत्येक तत्व धात्विक और उपधातु गुणों की एक ढांकता हुआ एकता है, जिसका विरोधाभासी स्वभाव परमाणु आवेश और इलेक्ट्रॉन गोले की संख्या में वृद्धि के साथ समाप्त नहीं होता है।

हाइड्रोजन, उत्कृष्ट गैसें, हलोजन, समूह VI तत्व - ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम और पोलोनियम, साथ ही बोरॉन, कार्बन, नाइट्रोजन, सिलिकॉन और फास्फोरस आसानी से स्पष्ट गैर-धातुओं के रूप में पहचाने जाते हैं। ये सभी धातुओं के मूल ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड विशेषता नहीं देते हैं। हालांकि, अन्य तत्वों के बीच, कुछ में उभयधर्मी हाइड्रॉक्साइड होते हैं। विशेष रूप से, जस्ता और एल्यूमीनियम जैसी स्पष्ट प्रतीत होने वाली धातुओं में, ऑक्साइड अम्लीय और बुनियादी दोनों गुण प्रदर्शित करते हैं।

सामान्य मामले में धातुओं के क्रिस्टल जाली पर ऊपर चर्चा की गई थी, और अधिकांश रासायनिक तत्वों के लिए उन्हें पारंपरिक रूप से तालिका में दिखाया गया है। 4. हालांकि, क्रिस्टल संरचनाओं में अंतर भी हमारे लिए रुचि के तत्वों के उपखंड के लिए आधार नहीं देता है। मरकरी और बिस्मथ, आदतन धातु माने जाते हैं, समचतुर्भुज प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होते हैं, जो अधिकांश अन्य धातुओं के लिए असामान्य है, जबकि इंडियम और टिन टेट्रागोनल प्रणाली में क्रिस्टलीकृत होते हैं।

विद्युत चालकता या इसके पारस्परिक, विद्युत प्रतिरोधकता की तुलना करके धातुओं और उपधातुओं के बीच सबसे स्पष्ट सशर्त सीमा खींची जा सकती है। एक स्पष्ट धातु - निकल के लिए, विद्युत प्रतिरोधकता 6.8∙10 -6 (ओम∙सेमी) है, और कार्बन मेटलॉइड के लिए केवल ग्रेफाइट के संशोधन में 1375∙10 -6 (ओम∙सेमी) है ).

इस विशेषता पर ध्यान केंद्रित करते हुए, 80 तत्वों को धातुओं के लिए और 23 को गैर-धातुओं और उपधातुओं के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए।

इसके अलावा, धातु विज्ञान के क्षेत्र को उन तत्वों तक सीमित करना जो पृथ्वी की पपड़ी, फ्रैंशियम, टेक्नेटियम, प्रोमेथियम, साथ ही एक्टिनाइड्स बनाते हैं, एमरिकियम से शुरू होकर, अस्सी से बाहर रखा जाना चाहिए, और धातुओं की अंतिम संख्या बराबर निर्धारित की जानी चाहिए से 68 (तालिका 3)।

टेबल तीन

कच्चे माल के उपयोग की जटिलता के साथ-साथ मिश्र धातुओं के व्यापक उत्पादन की इच्छा के संबंध में, अक्सर मेटलॉयड्स सहित, परंपराएं विकसित हुई हैं जिसके अनुसार सिलिकॉन, जर्मेनियम और कभी-कभी सेलेनियम और टेल्यूरियम भी धातुकर्म से निकाले जाते हैं। कच्चे माल को कभी-कभी गलत तरीके से धातु के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इसके साथ ही रासायनिक उद्योग द्वारा एक विशिष्ट धातु, सोडियम प्राप्त होता है; यह रसायन विज्ञान और धातु विज्ञान के बीच घनिष्ठ संबंध को दर्शाता है। पहले, उच्च तापमान पर पिघलने के प्रमुख उपयोग से धातु विज्ञान को रासायनिक प्रौद्योगिकी से अलग किया गया था, अब यह विशेषता तेजी से खो रही है: अग्नि पाइरोमेटलर्जी के साथ, हाइड्रोमेटालर्जी का महत्व बढ़ रहा है, जो अभिकर्मकों के जलीय घोल के साथ लीचिंग द्वारा अयस्कों से धातुओं को निकालता है। , इलेक्ट्रोलिसिस या सिमेंटेशन द्वारा कमी के बाद।

सोखना, निष्कर्षण, वर्षा, सह-वर्षा और रासायनिक प्रसंस्करण के अन्य तरीकों का उपयोग घुलित पदार्थों के पृथक्करण और एकाग्रता के लिए मध्यवर्ती चरणों के रूप में किया जाता है।

धातुओं का औद्योगिक वर्गीकरण, पारंपरिक रूप से हमारे देश में सबसे गहन औद्योगीकरण की अवधि के दौरान स्थापित किया गया है, इसका स्पष्ट वैज्ञानिक आधार नहीं है, लेकिन तकनीकी साहित्य और रोजमर्रा की जिंदगी में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कुछ अन्य देशों में स्वीकृत इसका पहला आधार लोहे और अन्य धातुओं के उत्पादन के पैमाने में तीव्र अंतर है। धातुकर्म उत्पादों के कुल द्रव्यमान में, लौह मिश्र धातुओं का लगभग 93% हिस्सा है। इसलिए, "लौह धातु" (लोहा और इसकी मिश्र धातु - कच्चा लोहा और स्टील) और अन्य "गैर-लौह" हैं।

हमारे देश में, लौह और अलौह धातुओं के सशर्त रूप से स्वीकृत नाम इसके अनुरूप हैं। गैर-लौह धातुएं, बदले में, कुछ सामान्य विशेषताओं के अनुसार कई समूहों और उपसमूहों में उप-विभाजित होती हैं, जिन्हें तालिका 3 और 4 में नोट किया गया है।

उपरोक्त वर्गीकरण में समूह नामों का सिद्धांत भी नहीं है। इसलिए, पिछली शताब्दी के अंत में, एल्यूमीनियम को एक दुर्लभ धातु माना जाता था, और अब यह उत्पादन और खपत के मामले में अलौह धातुओं में पहले स्थान पर है। टाइटेनियम के साथ समस्या को अंततः हल नहीं किया गया है, क्योंकि कुछ धातु विज्ञानी इसे दुर्दम्य दुर्लभ धातुओं का श्रेय देते हैं, जबकि अन्य हल्की धातुओं को। इसलिए, अलग-अलग धातुविद, अलग-अलग दृष्टिकोणों का पालन करते हुए, अलग-अलग धातुओं को अलग-अलग समूहों में रखते हैं।

जो धातुएँ आसानी से अभिक्रिया करती हैं, सक्रिय धातु कहलाती हैं। इनमें क्षार, क्षारीय पृथ्वी धातु और एल्यूमीनियम शामिल हैं।

आवर्त सारणी में स्थिति

मेंडेलीव की आवर्त सारणी में तत्वों के धात्विक गुण बाएँ से दाएँ कमजोर होते हैं। इसलिए, समूह I और II के तत्वों को सबसे अधिक सक्रिय माना जाता है।

चावल। 1. आवर्त सारणी में सक्रिय धातुएँ।

सभी धातुएं एजेंटों को कम कर रही हैं और बाहरी ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के साथ आसानी से भाग लेती हैं। सक्रिय धातुओं में केवल एक या दो संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस मामले में, ऊर्जा स्तरों की संख्या में वृद्धि के साथ धातु के गुणों को ऊपर से नीचे तक बढ़ाया जाता है, क्योंकि। एक परमाणु के नाभिक से एक इलेक्ट्रॉन जितना दूर होता है, उसके लिए अलग होना उतना ही आसान होता है।

क्षार धातुओं को सबसे सक्रिय माना जाता है:

• लिथियम;
• सोडियम;
• पोटैशियम;
• रूबिडीयाम;
• सीज़ियम;
• फ्रेंशियम।

क्षारीय मृदा धातुएँ हैं:

• बेरिलियम;
• मैग्नीशियम;
• कैल्शियम;
• स्ट्रोंटियम;
• बेरियम;
• रेडियम।

आप धातु के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला द्वारा धातु की गतिविधि की डिग्री का पता लगा सकते हैं। कोई तत्व हाइड्रोजन के बायीं ओर जितना अधिक स्थित होता है, वह उतना ही अधिक सक्रिय होता है। हाइड्रोजन के दायीं ओर धातु निष्क्रिय हैं और केवल केंद्रित एसिड के साथ बातचीत कर सकते हैं।

चावल। 2. धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला।

रसायन विज्ञान में सक्रिय धातुओं की सूची में एल्यूमीनियम भी शामिल है, जो समूह III में स्थित है और हाइड्रोजन के बाईं ओर है। हालांकि, एल्यूमीनियम सक्रिय और मध्यम सक्रिय धातुओं की सीमा पर स्थित है और सामान्य परिस्थितियों में कुछ पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

गुण

सक्रिय धातुएं नरम होती हैं (चाकू से काटी जा सकती हैं), हल्की और कम गलनांक वाली होती हैं।

धातुओं के मुख्य रासायनिक गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं।

प्रतिक्रिया	समीकरण	अपवाद
क्षार धातुएँ ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करते हुए हवा में अनायास प्रज्वलित हो जाती हैं	के + ओ 2 → केओ 2	लिथियम केवल उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
क्षारीय पृथ्वी धातु और एल्यूमीनियम हवा में ऑक्साइड फिल्म बनाते हैं, और गर्म होने पर अनायास प्रज्वलित हो जाते हैं।	2सीए + ओ 2 → 2सीएओ
साधारण पदार्थों से अभिक्रिया कर लवण बनाते हैं	सीए + बीआर 2 → सीएबीआर 2; - 2Al + 3S → अल 2 एस 3	एल्युमीनियम हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है
क्षार और हाइड्रोजन बनाने, पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करें	- सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2	लिथियम के साथ प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है। ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद ही एल्युमीनियम पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है।
लवण बनाने के लिए एसिड के साथ प्रतिक्रिया करें	सीए + 2एचसीएल → सीएसीएल 2 + एच 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
नमक के घोल से प्रतिक्रिया करें, पहले पानी से और फिर नमक से प्रतिक्रिया करें	2Na + CuCl 2 + 2H 2 हे: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl

सक्रिय धातुएं आसानी से प्रतिक्रिया करती हैं, इसलिए प्रकृति में वे केवल मिश्रण - खनिज, चट्टानों में पाए जाते हैं।

चावल। 3. खनिज और शुद्ध धातुएँ।

हमने क्या सीखा है?

सक्रिय धातुओं में समूह I और II के तत्व शामिल हैं - क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु, साथ ही एल्यूमीनियम। उनकी गतिविधि परमाणु की संरचना के कारण होती है - कुछ इलेक्ट्रॉन बाहरी ऊर्जा स्तर से आसानी से अलग हो जाते हैं। ये नरम प्रकाश धातुएं हैं जो ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, लवण बनाने, सरल और जटिल पदार्थों के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करती हैं। एल्यूमीनियम हाइड्रोजन के करीब है और पदार्थों के साथ इसकी प्रतिक्रिया के लिए अतिरिक्त परिस्थितियों की आवश्यकता होती है - उच्च तापमान, ऑक्साइड फिल्म का विनाश।

कई वैज्ञानिक विषय (सामग्री और धातु विज्ञान, भौतिकी, रसायन विज्ञान) धातुओं के गुणों और विशेषताओं का अध्ययन करते हैं। एक आम तौर पर स्वीकृत वर्गीकरण है। हालाँकि, उनके अध्ययन में प्रत्येक विषय विशेष विशिष्ट मापदंडों पर निर्भर करता है जो उसके हितों के क्षेत्र में हैं। दूसरी ओर, धातुओं और मिश्र धातुओं का अध्ययन करने वाले सभी विज्ञान एक ही दृष्टिकोण का पालन करते हैं कि दो मुख्य समूह हैं: काला और अलौह।

धातुओं के लक्षण

निम्नलिखित मुख्य यांत्रिक गुण हैं:

• कठोरता - एक सामग्री की क्षमता को दूसरे के प्रवेश का विरोध करने के लिए निर्धारित करता है, कठिन।
• थकान चक्रीय प्रभावों की मात्रा और समय है जो एक सामग्री अपनी अखंडता को बदले बिना सहन कर सकती है।
• ताकत। इसमें निम्नलिखित शामिल हैं: यदि आप एक गतिशील, स्थिर या वैकल्पिक भार लागू करते हैं, तो इससे आकार, संरचना और आयामों में परिवर्तन नहीं होगा, धातु की आंतरिक और बाहरी अखंडता का उल्लंघन होगा।
• प्लास्टिसिटी अखंडता और विरूपण के दौरान परिणामी आकार को बनाए रखने की क्षमता है।
• लोच कुछ ताकतों के प्रभाव में अखंडता को तोड़े बिना एक विकृति है, और भार से छुटकारा पाने के बाद भी, अपने मूल आकार में लौटने की क्षमता।
• दरारों का प्रतिरोध - सामग्री में बाहरी ताकतों के प्रभाव में, वे नहीं बनते हैं, और बाहरी अखंडता भी बनी रहती है।
• प्रतिरोध पहनें - लंबे समय तक घर्षण के दौरान बाहरी और आंतरिक अखंडता बनाए रखने की क्षमता।
• चिपचिपाहट - बढ़ते शारीरिक तनाव के तहत अखंडता बनाए रखना।
• ऊष्मा प्रतिरोध - उच्च तापमान के संपर्क में आने पर आकार, आकार और विनाश में परिवर्तन का प्रतिरोध।

धातु वर्गीकरण

धातुओं में ऐसी सामग्रियां शामिल हैं जिनमें यांत्रिक, तकनीकी, परिचालन, भौतिक और रासायनिक विशेषता गुणों का संयोजन होता है:

• यांत्रिक विरूपण और विनाश का विरोध करने की क्षमता की पुष्टि करता है;
• तकनीकी विभिन्न प्रकार के प्रसंस्करण की क्षमता की गवाही देता है;
• परिचालन संचालन के दौरान परिवर्तन की प्रकृति को दर्शाता है;
• रासायनिक विभिन्न पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया दिखाता है;
• भौतिक संकेत देते हैं कि सामग्री विभिन्न क्षेत्रों में कैसे व्यवहार करती है - थर्मल, विद्युत चुम्बकीय, गुरुत्वाकर्षण।

धातु वर्गीकरण प्रणाली के अनुसार, सभी मौजूदा सामग्रियों को दो मात्रा समूहों में बांटा गया है: काला और अलौह। तकनीकी और यांत्रिक गुण भी निकट से संबंधित हैं। उदाहरण के लिए, धातु की ताकत उचित प्रसंस्करण का परिणाम हो सकती है। इन उद्देश्यों के लिए, तथाकथित सख्त और "उम्र बढ़ने" का उपयोग किया जाता है।

रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुणों का आपस में गहरा संबंध है, क्योंकि सामग्री की संरचना इसके अन्य सभी मापदंडों को निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, दुर्दम्य धातुएँ सबसे मजबूत होती हैं। गुण जो खुद को आराम से प्रकट करते हैं, भौतिक कहलाते हैं, और बाहरी प्रभाव के तहत - यांत्रिक। घनत्व द्वारा धातुओं को वर्गीकृत करने के लिए टेबल भी हैं - मुख्य घटक, निर्माण तकनीक, गलनांक और अन्य।

काली धातुएँ

इस समूह से संबंधित सामग्रियों में समान गुण होते हैं: प्रभावशाली घनत्व, उच्च गलनांक और गहरा भूरा रंग। निम्नलिखित लौह धातुओं के पहले बड़े समूह से संबंधित हैं:

अलौह धातु

दूसरे सबसे बड़े समूह में कम घनत्व, अच्छा लचीलापन, कम गलनांक, प्रमुख रंग (सफेद, पीला, लाल) होता है और इसमें निम्नलिखित धातुएँ होती हैं:

• फेफड़े - मैग्नीशियम, स्ट्रोंटियम, सीज़ियम, कैल्शियम। प्रकृति में ये केवल प्रबल यौगिकों में पाए जाते हैं। उनका उपयोग विभिन्न प्रयोजनों के लिए प्रकाश मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
• महान। धातुओं के उदाहरण: प्लेटिनम, सोना, चांदी। वे जंग के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं।
• फ्यूज़िबल - कैडमियम, मरकरी, टिन, ज़िंक। उनके पास कम गलनांक है, वे विभिन्न मिश्र धातुओं के उत्पादन में शामिल हैं।

अलौह धातुओं की कम शक्ति उन्हें अपने शुद्ध रूप में उपयोग करने की अनुमति नहीं देती है, इसलिए उन्हें उद्योग में मिश्र धातुओं के रूप में उपयोग किया जाता है।

कॉपर और कॉपर मिश्र

अपने शुद्ध रूप में, इसमें एक गुलाबी-लाल रंग, कम प्रतिरोधकता, कम घनत्व, अच्छी तापीय चालकता, उत्कृष्ट लचीलापन और संक्षारण प्रतिरोध होता है। यह व्यापक रूप से विद्युत प्रवाह के संवाहक के रूप में उपयोग किया जाता है। तकनीकी जरूरतों के लिए, दो प्रकार के तांबे मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है: पीतल (जस्ता के साथ तांबा) और कांस्य (एल्यूमीनियम, टिन, निकल और अन्य धातुओं के साथ तांबा)। पीतल का उपयोग शीट, टेप, पाइप, तार, फिटिंग, बुशिंग, बियरिंग के निर्माण के लिए किया जाता है। फ्लैट और गोल स्प्रिंग्स, झिल्ली, विभिन्न फिटिंग, वर्म गियर कांस्य से बने होते हैं।

एल्यूमीनियम और मिश्र

चांदी-सफेद रंग वाली इस बहुत हल्की धातु में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसमें अच्छी विद्युत चालकता और लचीलापन है। इसकी विशेषताओं के कारण, इसने भोजन, प्रकाश और विद्युत उद्योगों के साथ-साथ विमान निर्माण में भी आवेदन पाया है। महत्वपूर्ण भागों के निर्माण के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग में अक्सर एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है।

मैग्नीशियम, टाइटेनियम और उनके मिश्र

मैग्नीशियम संक्षारण प्रतिरोधी है, लेकिन तकनीकी आवश्यकताओं के लिए उपयोग की जाने वाली कोई हल्की धातु नहीं है। मूल रूप से, इसे अन्य सामग्रियों के साथ मिश्र धातुओं में जोड़ा जाता है: जस्ता, मैंगनीज, एल्यूमीनियम, जो पूरी तरह से कटे हुए हैं और काफी मजबूत हैं। कैमरों, विभिन्न उपकरणों और इंजनों के शरीर हल्की धातु मैग्नीशियम के साथ मिश्र धातुओं से बने होते हैं। टाइटेनियम ने रॉकेट उद्योग के साथ-साथ रासायनिक उद्योग के लिए मैकेनिकल इंजीनियरिंग में अपना आवेदन पाया है। टाइटेनियम युक्त मिश्र धातुओं में कम घनत्व, उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और संक्षारण प्रतिरोध होता है। वे दबाव उपचार के लिए खुद को अच्छी तरह से उधार देते हैं।

विरोधी घर्षण मिश्र

घर्षण सतहों के जीवन को बढ़ाने के लिए ऐसे मिश्र धातुओं को परिभाषित किया गया है। वे निम्नलिखित धातु विशेषताओं को जोड़ते हैं - अच्छी तापीय चालकता, कम गलनांक, माइक्रोप्रोसिटी, कम घर्षण गुणांक। एंटीफ्रिक्शन मिश्र धातुओं में सीसा, एल्यूमीनियम, तांबा या टिन पर आधारित मिश्र धातु शामिल हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल में शामिल हैं:

• babbitt. इसे लेड और टिन से बनाया जाता है। असर वाले गोले के उत्पादन में उपयोग किया जाता है जो उच्च गति पर और शॉक लोड के तहत काम करते हैं;
• एल्यूमीनियम मिश्र;
• कांस्य;
• सरमेट सामग्री;
• कच्चा लोहा।

मुलायम धातुएँ

धातुओं की वर्गीकरण प्रणाली के अनुसार, ये सोना, तांबा, चांदी, एल्यूमीनियम हैं, लेकिन सबसे नरम सीज़ियम, सोडियम, पोटेशियम, रुबिडियम और अन्य हैं। सोना प्रकृति में अत्यधिक बिखरा हुआ है। यह समुद्र के पानी, मानव शरीर में पाया जाता है, और यह ग्रेनाइट के लगभग किसी भी टुकड़े में भी पाया जा सकता है। अपने शुद्ध रूप में, सोना लाल रंग के संकेत के साथ पीला होता है, क्योंकि धातु नरम होती है - इसे एक नख से भी खरोंचा जा सकता है। पर्यावरण के प्रभाव में, सोना तेजी से ढह जाता है। यह धातु विद्युत संपर्कों के लिए अपरिहार्य है। इस तथ्य के बावजूद कि चांदी सोने से बीस गुना अधिक है, यह दुर्लभ भी है।

इसका उपयोग व्यंजन, गहने के उत्पादन के लिए किया जाता है। प्रकाश धातु सोडियम भी व्यापक हो गया है और उर्वरकों और एंटीसेप्टिक्स के उत्पादन के लिए रासायनिक उद्योग सहित लगभग हर उद्योग में इसकी मांग है।

धातु पारा है, हालांकि यह तरल अवस्था में है, इसलिए इसे दुनिया में सबसे नरम माना जाता है। इस सामग्री का उपयोग रक्षा और रासायनिक उद्योगों, कृषि और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में किया जाता है।

कठोर धातुएँ

प्रकृति में व्यावहारिक रूप से कोई कठोर धातु नहीं है, इसलिए उन्हें निकालना बहुत मुश्किल है। ज्यादातर मामलों में, वे गिरे हुए उल्कापिंडों में पाए जाते हैं। क्रोमियम दुर्दम्य धातुओं से संबंधित है और हमारे ग्रह पर सबसे शुद्धतम है, इसके अलावा, यह आसानी से मशीनी है।

टंगस्टन एक रासायनिक तत्व है। अन्य धातुओं की तुलना में इसे सबसे कठोर माना जाता है। अत्यंत उच्च गलनांक होता है। इसकी कठोरता के बावजूद, इससे कोई भी वांछित विवरण बनाया जा सकता है। इसकी गर्मी प्रतिरोध और लचीलेपन के कारण, यह प्रकाश जुड़नार में उपयोग किए जाने वाले छोटे तत्वों को गलाने के लिए सबसे उपयुक्त सामग्री है। दुर्दम्य धातु टंगस्टन भारी मिश्र धातुओं का मुख्य पदार्थ है।

ऊर्जा में धातुएँ

मुक्त इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक आयनों वाली धातुएँ अच्छी चालक मानी जाती हैं। यह एक काफी लोकप्रिय सामग्री है, जिसमें प्लास्टिसिटी, उच्च विद्युत चालकता और इलेक्ट्रॉनों को आसानी से दान करने की क्षमता है।

उनका उपयोग बिजली, रेडियो फ्रीक्वेंसी और विशेष तारों, विद्युत प्रतिष्ठानों, मशीनों और घरेलू उपकरणों के पुर्जों को बनाने के लिए किया जाता है। केबल उत्पादों के निर्माण के लिए धातुओं के उपयोग में अग्रणी हैं:

• सीसा - जंग के लिए अधिक प्रतिरोध के लिए;
• तांबा - उच्च विद्युत चालकता, प्रसंस्करण में आसानी, संक्षारण प्रतिरोध और पर्याप्त यांत्रिक शक्ति के लिए;
• एल्यूमीनियम - कम वजन, कंपन प्रतिरोध, शक्ति और गलनांक के लिए।

लौह माध्यमिक धातुओं की श्रेणियां

लौह धातु के कचरे के लिए कुछ आवश्यकताएं हैं। इस्पात भट्टियों में मिश्र धातु भेजने के लिए कुछ प्रसंस्करण कार्यों की आवश्यकता होगी। कचरे के परिवहन के लिए आवेदन जमा करने से पहले, आपको इसकी लागत निर्धारित करने के लिए लौह धातुओं के GOST से परिचित होना चाहिए। ब्लैक सेकेंडरी स्क्रैप को स्टील और कच्चा लोहा में वर्गीकृत किया गया है। यदि मिश्रधातु योजक संरचना में मौजूद हैं, तो इसे श्रेणी "बी" के रूप में वर्गीकृत किया गया है। श्रेणी "ए" में कार्बन: स्टील, कच्चा लोहा, योजक शामिल हैं।

सीमित प्राथमिक कच्चे माल के आधार के कारण धातुकर्मी और फाउंड्री कर्मचारी द्वितीयक कच्चे माल में सक्रिय रुचि दिखा रहे हैं। धातु अयस्क के स्थान पर फेरस स्क्रैप का उपयोग एक संसाधन और ऊर्जा बचत समाधान है। माध्यमिक लौह धातु का उपयोग कन्वर्टर गलाने वाले कूलर के रूप में किया जाता है।

धातुओं के लिए अनुप्रयोगों की सीमा अविश्वसनीय रूप से विस्तृत है। निर्माण और मशीन उद्योगों में काले और रंगीन रंगों का असीमित रूप से उपयोग किया जाता है। बिना अलौह धातुओं और ऊर्जा उद्योग में नहीं। गहने बनाने के लिए दुर्लभ और कीमती का उपयोग किया जाता है। कला और चिकित्सा में अलौह और लौह दोनों धातुओं का उपयोग किया जाता है। उनके बिना किसी व्यक्ति के जीवन की कल्पना करना असंभव है, जिसमें घरेलू सामान से लेकर अद्वितीय उपकरण और उपकरण शामिल हैं।