Металлы: удивительные свойства, добыча и применение в жизни человека

Удивительные свойства, добыча и применение в жизни человека

На заре развития нашей цивилизации люди активно использовали обычный камень для создания своих первых примитивных орудий труда. Однако со временем человечество совершило поистине грандиозное открытие, обнаружив совершенно новый материал, который оказался гораздо прочнее, надежнее и удобнее в повседневной обработке. Этим революционным материалом стал металл. Переход от каменного века к металлическому полностью изменил ход мировой истории, позволив создавать долговечные инструменты, крепкое оружие и полезные предметы домашнего быта.

Уникальные свойства металлов делают их абсолютно незаменимыми во многих сферах нашей современной жизни. Большинство из них (за исключением жидкой ртути) находятся в привычном твердом состоянии, но при этом обладают поразительной природной пластичностью. Это означает, что при сильном физическом ударе они не раскалываются на мелкие куски, как обычный хрупкий камень, а лишь постепенно меняют свою первоначальную форму.

Если сильно раскалить металлический кусок на открытом огне, то с помощью тяжелого кузнечного молота ему можно придать абсолютно любой желаемый вид. Этот древний и очень важный процесс традиционно называется ковкой. Также эти твердые вещества можно легко плавить, сильно разогревая их до текучего жидкого состояния и осторожно разливая по специальным подготовленным формам. Остывая, расплавленный материал снова становится предельно твердым, навсегда сохраняя те очертания, которые ему придали мастера.

Отличная теплопроводность - еще одна крайне важная характеристика этих веществ. Если налить крутой кипяток одновременно в фарфоровую чашку и стальную кружку, то стенки последней нагреются практически моментально, тогда как толстому фарфору понадобится некоторое время. Именно поэтому кухонные кастрюли, глубокие сковороды, домашние батареи отопления и гладкие подошвы бытовых утюгов традиционно делают из таких высокотеплопроводных материалов.

Кроме того, они великолепно проводят электрический ток, что сделало возможным появление современного мира электроники. Электрические провода чаще всего делают из гибкой меди, так как она почти не нагревается при длительном прохождении тока. Некоторые из этих элементов, например обычное железо, обладают сильными магнитными характеристиками и легко притягиваются к постоянным магнитам.

Как происходит добыча металлов

В естественной природной среде кристально чистые самородки встречаются крайне редко. В основном добыча металлов представляет собой невероятно сложный, многоступенчатый процесс извлечения полезных элементов из различных плотных горных пород, скрытых глубоко под землей.

Чтобы получить чистый и качественный материал, добытую горную породу помещают в огромные промышленные печи и нагревают до экстремально высоких температур. Расплавленная тяжелая масса медленно стекает вниз, а все ненужные легкие шлаки и примеси остаются на поверхности. В зависимости от химического состава исходного сырья выделяют разные виды пород. Самыми востребованными в промышленности являются железная руда, легкая алюминиевая руда и ценная медная руда.

Чёрные металлы: основа современной промышленности

В современной мировой классификации все подобные материалы строго делятся на две огромные группы. Чёрные металлы включают в себя базовое железо и его самые известные производные - сталь и чугун. Их получают в процессе сложной термической переработки руды.

Сталь активно и повсеместно используют для массового производства посуды, надежных медицинских инструментов, сложных деталей машинных механизмов и прочных корпусов различных видов современного транспорта. Чугун же высоко ценится за свою уникальную способность очень долго сохранять накопленное тепло. Из него делают отличные домашние печи, тяжелые сковородки, а также отливают невероятно красивые ажурные решетки, уличные фонарные столбы и витые опоры для парковых скамеек.

Цветные металлы: легкость, красота и проводимость

Цветные металлы - это специфическая группа элементов, в химическом составе которых полностью отсутствует железо. Сюда входят легкий алюминий, гибкая медь, а также другие ценные элементы. Широкое применение металлов этой группы охватывает практически все известные сферы высокотехнологичного производства и конструирования.

Алюминий по праву считается самым распространенным металлическим элементом в земной коре. Он невероятно легкий, а при добавлении специальных примесей обретает исключительную прочность, способную выдерживать колоссальные нагрузки. Его активно применяют в современном авиастроении для создания пассажирских и грузовых самолетов, а также производят из него обычную пищевую фольгу и удобные баночки для прохладительных напитков.

Медь была исторически самым первым материалом, который древние люди научились успешно и массово обрабатывать. Она очень мягкая, красивая и пластичная. Эта порода служит главным источником для создания длинных электрических проводов, великолепных скульптур, изящной посуды и различных декоративных элементов.

Драгоценные дары природы

Блестящие золото и серебро занимают совершенно особое место в человеческой культуре и экономике. Серебро - это красивый светлый пластичный материал, который не только ярко блестит на солнце, но и обладает уникальной природной способностью уничтожать опасные бактерии, поэтому его часто применяют в современной медицине. Золото же невероятно ценится за свою природную редкость, высочайшую пластичность и абсолютную стойкость к разрушительной коррозии. Из него делают изысканные ювелирные украшения, тончайшие детали для сложной электроники и даже иногда применяют как экзотическую пищевую добавку в кулинарии.

Сплавы металлов: улучшая природные свойства

Люди достаточно давно поняли, что чистые природные элементы далеко не всегда полностью отвечают всем сложным техническим требованиям современности. Именно поэтому сегодня в мире широко используются сплавы металлов - искусственные соединения нескольких различных элементов и дополнительных добавок.

Таблица: Свойства и применение различных групп