Βασικά Μέταλλα:Καθημερινές Χρήσεις
Συναντάμε διαφορετικά μέταλλα κάθε μέρα, αν και μερικά μπορεί να τα βλέπουμε πιο συχνά από άλλα. Πόσα κομμάτια μετάλλου χρησιμοποίησες σήμερα το πρωί; Το αλουμίνιο στο κουτάκι αναψυκτικού σας; Το ανοξείδωτο ατσάλι στα κοσμήματά σας; Το λίθιο και το κάδμιο στην μπαταρία του κινητού σας τηλεφώνου;
Το μέταλλο είναι παντού, και σήμερα θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα βασικά μέταλλα. Γνωστά και ως φτωχά μέταλλα, πιθανότατα θα συναντήσετε αρκετά από αυτά στην καθημερινή σας ζωή.
Βασικές ιδιότητες μετάλλων
Τα βασικά μέταλλα βρίσκονται στα δεξιά των μεταβατικών μετάλλων στον περιοδικό πίνακα, γεγονός που τους δίνει και το όνομα μετα-μεταβατικά μέταλλα. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει:
| Κοινά βασικά μέταλλα | Κοινά βασικά μέταλλα (συνέχεια) | Ασυνήθιστα βασικά μέταλλα |
|---|---|---|
| Αλουμίνιο | Θάλλιο | Flerovium |
| Γάλλιο | Νιχόνιο | Μόσχα |
| Ινδίου | Επικεφαλής | Livermorium |
| Tin | Βισμούθιο | Μοσκόβιο |
Το αλουμίνιο είναι το τρίτο πιο κοινό στοιχείο στον πλανήτη, μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο. Ακολουθούν το γάλλιο, ο μόλυβδος, ο κασσίτερος και το θάλλιο και ακολουθούν το ίνδιο και το βισμούθιο.
Περιστασιακά, θα δείτε ψευδάργυρο, κάδμιο και υδράργυρο ταξινομημένα ως βασικά μέταλλα, παρόλο που ανήκουν στην κατηγορία των μεταβατικών μετάλλων. Μπορεί επίσης να δείτε γερμάνιο και αντιμόνιο να περιλαμβάνονται σε αυτήν την ομάδα, παρόλο που αυτά τα στοιχεία ταξινομούνται ως μεταλλοειδή.
Χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά
Τα περισσότερα βασικά μέταλλα έχουν πολλά από τα ίδια χαρακτηριστικά. Είναι γενικά στερεά στις περισσότερες συνθήκες, αν και είναι πιο μαλακά από τα μεταβατικά μέταλλα και έχουν χαμηλότερα σημεία βρασμού και τήξης. Το σημείο τήξης του γαλλίου είναι τόσο χαμηλό που θα λιώσει στην παλάμη του χεριού σας!
Κάθε ένα από αυτά τα μέταλλα είναι επίσης πολύ ελατό ή διαμορφώνεται εύκολα και τα περισσότερα τείνουν να είναι καλοί αγωγοί τόσο της θερμότητας όσο και του ηλεκτρισμού. Είναι τα πιο ηλεκτραρνητικά μέταλλα, δηλαδή τείνουν να αποκτούν ηλεκτρόνια και να σχηματίζουν αρνητικά ιόντα, αλλά τα λιγότερο αντιδραστικά από όλα τα μέταλλα.
Εφαρμογές πραγματικής ζωής
Πού μπορεί να συναντήσετε αυτά τα στοιχεία στην καθημερινότητά σας; Ρίξτε μια ματιά σε αυτήν τη λίστα βασικών μετάλλων για να μάθετε περισσότερα για κάθε στοιχείο.
Αλουμίνιο
Το αλουμίνιο είναι ίσως το στοιχείο που γνωρίζουμε περισσότερο. Χρονολογείται από τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία. Ο Πλίνιος ο Πρεσβύτερος έγραψε για ένα μέταλλο που έμοιαζε με ασήμι αλλά ήταν πολύ ελαφρύ. Αυτή είναι η πρώτη καταγεγραμμένη αναφορά σε αυτό που πιθανολογείται ότι είναι αλουμίνιο. Είναι επίσης ένα από τα πιο ευέλικτα στοιχεία στη λίστα μας και ένα που είναι πιθανό να συναντήσετε πολύ στην καθημερινή σας ζωή.
Χρήσεις για αλουμίνιο
- Ανταλλακτικά αυτοκινήτων: Το αλουμίνιο είναι απίστευτα ελαφρύ και ελατό, καθιστώντας το μια δημοφιλή επιλογή για την κατασκευή αυτοκινήτων. Αν και μπορεί να μην είναι τόσο ισχυρό όσο ο χάλυβας, έχει αντικαταστήσει το βαρύτερο μέταλλο, μειώνοντας το συνολικό βάρος και βελτιώνοντας την οικονομία καυσίμου.
- Δοχεία αναψυκτικού: Αυτή είναι πιθανώς η εφαρμογή για αλουμίνιο που γνωρίζετε περισσότερο. Σόδα, φρούτα, λαχανικά και άλλα τρόφιμα που χρησιμοποιούνται για να συσκευάζονται σε γυαλί ή κασσίτερο. Σήμερα, το αλουμίνιο είναι η πιο δημοφιλής επιλογή για μακροχρόνια αποθήκευση τροφίμων.
- Κράματα: Κράματα αλουμινίου εύκολα με μια ποικιλία διαφορετικών μετάλλων, όπως χαλκό, πυρίτιο, κασσίτερο, ψευδάργυρο και μαγνήσιο. Αυτά τα κράματα ενισχύουν τις φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου και αυξάνουν τον αριθμό των πιθανών εφαρμογών στον βιομηχανικό τομέα.
Γάλλιο και ίνδιο
Το Gallium είναι διασκεδαστικό να παίζεις. Μοιάζει με τον υδράργυρο στη λιωμένη του μορφή, αλλά είναι μη τοξικό. Έχει επίσης χαμηλό σημείο τήξης - περίπου 85 βαθμούς F - οπότε αν πιάσετε στα χέρια σας ένα κομμάτι γαλίου, μπορείτε να το λιώσετε με τη θερμότητα του σώματός σας. Το ίνδιο έχει πολλές από τις ίδιες εφαρμογές με το γάλλιο και θα λιώσει σε θερμοκρασία δωματίου όταν γίνει κράμα με το πρώτο. Παρά το χαμηλό σημείο τήξης του, υπάρχουν μερικές πρακτικές εφαρμογές για αυτό το βασικό μέταλλο
Χρήσεις για το Γάλλιο
- Ημιαγωγοί: Μπορεί να είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όταν το κρυώσετε στους 6,4 K — ή -448,15 F — γίνεται υπεραγωγός.
- Καθρέπτες: Το γάλλιο είναι από τη φύση του απίστευτα γυαλιστερό, επομένως είναι δημοφιλές για χρήση σε καθρέφτες. Αντικαθιστά τον υδράργυρο, που ήταν η κύρια επιλογή για καθρέφτες. Λόγω της τοξικότητάς του, οι κατασκευαστές έκαναν τη μετάβαση στο γάλλιο και το αλουμίνιο.
- Φάρσες: Δώσε σε κάποιον ένα κουτάλι γαλλίου για να ανακατέψει τον καφέ του και να δει την όψη του προσώπου του όταν λιώνει. Δεν είναι τοξικό, επομένως ο καφές θα είναι ακόμα ασφαλής για κατανάλωση.
Κασσίτερος
Η ευρεία χρήση του κασσίτερου χρονολογείται από το 1810, αλλά τον χρησιμοποιούμε από περίπου το 3.500 π.Χ. για τη δημιουργία μπρούτζου. Όταν οι σιδηρουργοί της Μεσοποταμίας ανακάλυψαν ότι ο χαλκός και ο κασσίτερος συνδέονταν για να δημιουργήσουν ισχυρότερα μέταλλα, σηματοδότησε την αρχή της Εποχής του Χαλκού και την επόμενη εποχή της ανθρώπινης προόδου. Δεν χρησιμοποιούμε πλέον τόσο πολύ αυτό το βασικό μέταλλο, αλλά εξακολουθεί να έχει τις χρήσεις του.
Χρήσεις για κασσίτερο
- Χάλκινο: Ο μπρούτζος είναι ένα ισχυρό κράμα χαλκού και κασσίτερου. Αρχαίοι σιδηρουργοί και τεχνίτες το μετέτρεψαν σε τα πάντα, από σπαθιά, ασπίδες και πανοπλίες μέχρι κοσμήματα και τόνους. Σήμερα, ο μπρούτζος είναι πιο διακοσμητικός από οτιδήποτε άλλο.
- Αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις: Ο κασσίτερος δεν διαβρώνεται φυσικά, επομένως είναι ιδανική επιλογή για αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις για μέταλλα όπως ο χάλυβας και ο σίδηρος.
- Ανοξείδωτος χάλυβας — Ο κασσίτερος προστίθεται επίσης σε ίχνη σε ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα, προσδίδοντας τις αντιδιαβρωτικές του ιδιότητες στο κράμα.
Προηγούμενος
Ο μόλυβδος είναι ένα άλλο μέταλλο που χρονολογείται από τους πρώτους ανθρώπινους πολιτισμούς. Οι αρχαίοι Ρωμαίοι το χρησιμοποιούσαν για τα πάντα, από σωλήνες νερού μέχρι επένδυση μπανιέρων. Είναι ένα πυκνό βασικό μέταλλο που είναι τοξικό αν το φάτε, αλλά πιθανότατα το συναντάτε στην καθημερινή σας ζωή πιο συχνά από όσο νομίζετε.
Χρήσεις για Μόλυβδο
- Θωράκιση από την ακτινοβολία: Αυτά τα βαριά γιλέκα που φοράτε όταν κάνετε ακτινογραφία έχουν μόλυβδο για να προστατεύσουν τα όργανά σας από την ακτινοβολία. Ο μόλυβδος διαφορετικού πάχους χρησιμεύει ως ένα από τα πιο αποτελεσματικά υλικά για να γίνει αυτό.
- Μπαταρίες: Οι μεγάλες μπαταρίες, όπως αυτές που βρίσκετε σε αυτοκίνητο ή φορτηγό, χρησιμοποιούν πλάκες μολύβδου, μαζί με διάλυμα ηλεκτρολύτη για να συγκρατούν τη φόρτιση.
- Βάρη ψαρέματος και κατάδυσης: Ο μόλυβδος είναι τόσο πυκνός και βαρύς που χρησιμοποιείται συχνά για ψάρεμα και βάρη κατάδυσης.
Βισμούθιο και Θάλλιο
Το βισμούθιο χρονολογείται από το 1400, αλλά για τους πρώτους αιώνες, οι σιδηρουργοί το μπέρδεψαν με το μόλυβδο επειδή και τα δύο μέταλλα είναι μαλακά και έχουν σχετικά χαμηλό σημείο τήξης. Από την άλλη πλευρά, η ανακάλυψη του θαλλίου ήταν σχεδόν τυχαία. Ένας ερευνητής έψαχνε για τελλούριο και βρήκε θάλλιο. Τόσο το βισμούθιο όσο και το θάλλιο έχουν μερικές εφαρμογές, αν και δεν είναι τόσο χρήσιμα όσο παλιά.
Χρήση για Βισμούθιο και Θάλλιο
- Pepto-Bismol: Το ροζ αντιόξινο υγρό στο ντουλάπι φαρμάκων σας λειτουργεί επειδή περιλαμβάνει βισμούθιο στη λίστα συστατικών.
- Πυροσβεστήρες: Το βισμούθιο περιλαμβάνεται συχνά στους πυροσβεστήρες και στον εξοπλισμό πυρανίχνευσης.
- Ιατρική: Ένα από τα ισότοπα του θαλλίου - το θάλλιο-201 - μπορεί να βοηθήσει τους καρδιολόγους να παρακολουθούν τη λειτουργία της καρδιάς σας και να εντοπίσουν τυχόν υπάρχοντα προβλήματα.
Άλλα στοιχεία
Τα άλλα τέσσερα στοιχεία στη λίστα μας — νιχόνιο, φλερόβιο, μοσκοβίο και συκώτι — είναι όλα βραχύβια ραδιενεργά στοιχεία που δημιουργούνται σε ένα εργαστήριο και δεν έχουν άλλες εφαρμογές πέρα από την εργαστηριακή έρευνα.
Και να το έχετε — καθημερινές χρήσεις για τα βασικά ή μετα-μεταβατικά μέταλλα. Είστε έκπληκτοι με το πόσα από αυτά τα μέταλλα χρησιμοποιείτε καθημερινά χωρίς να το καταλαβαίνετε; Την επόμενη φορά που θα ξεκινήσετε με επιτυχία το αυτοκίνητό σας ή θα ανοίξετε μια κρύα σόδα ή μπύρα, βεβαιωθείτε ότι έχετε σκεφτεί τα βασικά μέταλλα που αποτελούν αυτό το κουτί.
