Kovy sú skupinou prvkov, ktoré majú jedinečné vlastnosti, ako je elektrická vodivosť, vysoký prenos tepla, kladný koeficient odporu, charakteristický lesk a relatívna ťažnosť. Tento typ látky je jednoduchý z hľadiska chemických zlúčenín.
Klasifikácia podľa skupín
Kovy patria medzi najbežnejšie materiály používané ľudstvom počas jeho histórie. Väčšina z nich sa nachádza v stredných vrstvách zemskej kôry, no nájdu sa aj také, ktoré sú ukryté hlboko v horských nánosoch.
V súčasnosti zaberajú väčšinu periodickej tabuľky prvkov kovy (94 zo 118 prvkov). Z oficiálne uznaných skupín stoja za zmienku tieto skupiny:
1. Alkalické (lítium, draslík, sodík, francium, cézium, rubídium). Pri kontakte s vodou tvoria hydroxidy.
2. Alkalické zeminy (vápnik, bárium, stroncium, rádium). Líšia sa hustotou a tvrdosťou.
3. Svetlo (hliník, olovo, zinok, gálium, kadmium, cín, ortuť). Často sa používa v zliatinách kvôli nízkej hustote.
4. prechodné (urán,zlato, titán, meď, striebro, nikel, železo, kob alt, platina, paládium atď.). Majú premenlivý oxidačný stav.
5. Polokovy (germánium, kremík, antimón, bór, polónium atď.). Vo svojej štruktúre majú kryštalickú kovalentnú mriežku.
6. Aktinidy (americium, thorium, aktinium, berkelium, curium, fermium atď.).
7. Lantanidy (gadolínium, samárium, cér, neodým, lutécium, lantán, erbium atď.).
Za zmienku stojí, že v zemskej kôre sú kovy a tie, ktoré nie sú definované v skupinách. Patria sem horčík a berýlium.
Natívne zlúčeniny
V prírode existuje samostatná trieda kryštalochemickej kodifikácie. Tieto prvky zahŕňajú prírodné kovy. Ide o minerály, ktoré spolu nesúvisia. Prírodné kovy v prírode vznikajú najčastejšie ako výsledok geologických procesov.
45 látok je známych v kryštalickom stave v zemskej kôre. Väčšina z nich je v prírode extrémne vzácna, a preto sú ich vysoké náklady. Podiel takýchto prvkov je len 0,1 %. Treba poznamenať, že hľadanie týchto kovov je tiež namáhavý a nákladný proces. Je založená na použití atómov so stabilnými obalmi a elektrónmi.
Natívne kovy sa nazývajú aj ušľachtilé. Vyznačujú sa chemickou zotrvačnosťou a stabilitou zlúčenín. Patria sem zlato, paládium, platina, irídium, striebro, ruténium atď. Najčastejšie sa v prírode vyskytuje meď. Železo v prirodzenom stave je prítomné najmä v horských ložiskách vo forme meteoritov. najviacvzácne prvky skupiny sú olovo, chróm, zinok, indium a kadmium.
Základné funkcie
Takmer všetky kovy sú za normálnych podmienok tvrdé a odolné. Výnimkou je francium a ortuť, alkalické kovy. Teplota topenia pre všetky prvky skupiny je odlišná. Jeho rozsah sa pohybuje od -39 do +3410 stupňov Celzia. Volfrám je považovaný za najodolnejší voči taveniu. Jeho zlúčeniny strácajú svoju odolnosť až pri teplotách nad +3400 C. Olovo a cín treba odlíšiť od ľahko taviteľných kovov.
Prvky sa tiež delia podľa hustoty (ľahké a ťažké) a plasticity (tvrdé a mäkké). Všetky zlúčeniny kovov vedú elektrinu veľmi dobre. Táto vlastnosť je spôsobená prítomnosťou kryštálových mriežok s aktívnymi elektrónmi. Maximálnu vodivosť má meď, striebro a hliník, o niečo nižšiu vodivosť má sodík. Stojí za zmienku vysoké tepelné vlastnosti kovov. Striebro je považované za najlepší tepelný vodič, ortuť je najhoršia.
Kovy v životnom prostredí
Najčastejšie sa tieto prvky nachádzajú vo forme zlúčenín a rúd. Kovy v prírode tvoria siričitany, oxidy, uhličitany. Na prečistenie zlúčenín je najprv potrebné ich izolovať od zloženia rudy. Ďalším krokom bude legovanie a finálne spracovanie.
V priemyselnej metalurgii sa rozlišujú železné a neželezné rudy. Prvé sú postavené na báze zlúčenín železa, druhé na iných kovoch. Platina, zlato a striebro sú považované za drahé kovy. Väčšina z nich je v zemskej kôre. Avšakv menšej miere tvorí malý podiel aj morská voda.
Vznešené prvky sú aj v živých organizmoch. Osoba obsahuje asi 3% zlúčenín kovov. Z väčšej časti telo obsahuje sodík a vápnik, ktoré fungujú ako medzibunkový elektrolyt. Horčík je potrebný pre normálne fungovanie centrálneho nervového systému a svalovej hmoty, železo je dobré pre krv, meď je dobrá pre pečeň.
Hľadanie zlúčenín kovov
Väčšina prvkov sa všade nachádza pod vrchnou vrstvou pôdy. Najbežnejším kovom v zemskej kôre je hliník. Jeho percento sa pohybuje v rozmedzí 8,2 %. Nájsť najbežnejší kov v zemskej kôre nie je ťažké, pretože sa vyskytuje vo forme rúd.
Železo a vápnik sú v prírode o niečo menej bežné. Ich podiel je 4,1 %. Ďalej nasleduje horčík a sodík – každý po 2,3 %, draslík – 2,1 %. Zvyšné kovy v prírode nezaberajú viac ako 0,6%. Je pozoruhodné, že horčík a sodík možno rovnako ťažiť v zemi aj v morskej vode.
Kovové prvky v prírode sa nachádzajú vo forme rúd alebo v prirodzenom stave, ako je meď alebo zlato. Existujú látky, ktoré je potrebné získať z oxidov a sulfidov, napríklad hematit, kaolín, magnetit, galenit atď.
Výroba kovov
Postup extrakcie prvkov spočíva v extrakcii minerálov. Hľadanie kovov v prírode vo forme rúd je najjednoduchší a najbežnejší proces vo všeobecnom priemysle. Na vyhľadávaniekryštalické ložiská, na analýzu zloženia látok v konkrétnom pozemku sa používa špeciálne geologické zariadenie. Zriedkavejšie sa prítomnosť kovov v prírode redukuje na banálnu povrchovú podzemnú metódu.
Po ťažbe začína fáza obohacovania, keď sa koncentrát rudy oddeľuje od pôvodného minerálu. Na rozlíšenie prvkov sa používa zmáčanie, elektrický prúd, chemické reakcie, tepelné spracovanie. K uvoľňovaniu kovovej rudy najčastejšie dochádza v dôsledku tavenia, to znamená zahrievania s regeneráciou.
Ťažba hliníka
Do tohto procesu je zapojená metalurgia neželezných kovov. Z hľadiska spotreby a výroby je lídrom medzi ostatnými odvetviami ťažkého priemyslu. Najbežnejší kov v zemskej kôre je v modernom svete veľmi žiadaný. Z hľadiska výroby je hliník na druhom mieste po oceli.
Predovšetkým sa tento prvok používa v leteckom, automobilovom a elektrotechnickom priemysle. Je pozoruhodné, že najbežnejší kov v zemskej kôre možno získať aj „umelými“prostriedkami. Pre takúto chemickú reakciu sú potrebné bauxity. Tvoria oxid hlinitý. Kombináciou tejto látky s uhlíkovými elektródami a fluoridovou soľou pôsobením elektrického prúdu môžete získať najčistejšiu hliníkovú rudu.
Čína je vedúcou krajinou medzi výrobcami tohto komponentu. Ročne sa tam vytaví až 18,5 milióna ton kovu. Rusko-švajčiarske združenie UC RUSAL je lídrom v podobnom hodnotení ťažby hliníka.
Používanie kovov
Všetky prvky skupiny sú odolné, nepriepustné a relatívne odolné voči teplote. To je dôvod, prečo sú kovy také bežné v každodennom živote. Dnes sa z nich vyrábajú elektrické vodiče, odpory, spotrebiče a predmety pre domácnosť.
Kovy sú ideálne konštrukčné a nástrojové materiály. V stavebníctve sa používajú čisté a kombinované zliatiny. V strojárstve a letectve sú hlavnými spojeniami oceľ a tvrdšie spoje.
