ما برای برآوردن نیازهایمان به فلزات وابسته ایم. برخی از فلزات واکنش پذیر نیستند. نمونه آنها طلا است. به همین دلیل به صورت خالص و به تنهایی در زمین یافت می شوند. اما انسان برای دستیابی به بقیه فلزات ناچار است از شر سنگ ها خلاص شود. در این مطلب واقعیت های جالبی درباره ویژگی ها و کاربردهای برخی از انواع فلزات و نیز نحوه استخراج آنها ارایه می شود.
–کانه ها سنگ هایی هستند که حاوی فلزند و البته فلز آنها به میزانی است که ارزش استخراج کردن دارد.
-در بسیاری از موارد کانه ها تنها یک اکسید فلزند. به عنوان مثال سنگ بوکسیت که کانه اصلی آلومینیوم است، فقط به شکل اکسید آلومینیوم (Al2O3) است.
-مس یکی از نخستین فلزاتی است که انسان کشف کرد. احتمالاً قدیمی ترین مسی که مورد استفاده قرار گرفت مس خالص بود. مس خالص با عناصر دیگر پیوند ندارد.
-امروزه بیشتر مسی که ما مورد استفاده قرار می دهیم از کانی هایی که ترکیبی از مس هستند به دست می آید.
-آلومینیوم فراوان ترین فلز موجود در پوسته زمین است. با این که آلومینیوم فلزی معروف است اما تنها حدود 150 سال از زمان کشف آن می گذرد.
-استخراج آلومینیوم از کانه ها بسیار مشکل است. امروزه آلومینیوم با استفاده از الکتریسیته و با قیمتی نسبتاً ارزان استخراج می شود. با این که کانه های زیادی یافت می شوند که حاوی آلومینیوم هستند ولی منبع اصلی این فلز بوکسیت است.
-طلا مثل مس از هزاران سال پیش شناخته شده است چراکه طلا برخلاف سایر فلزات که به صورت ترکیبی هستند به شکل خالص یافت می شود. برای همین به آسانی کشف شده است.
-اولین طلاها بر روی سطح زمین یا نزدیک به سطح زمین یافت شده اند اما امروزه بیشتر طلاها از معادن عمیق به دست می آیند.
-طلا زیبا است و بنابراین در طول تاریخ برای ساخت جواهرات و ضرب سکه های گرانبها مورد استفاده قرار گرفته. از سوی دیگر طلا می تواند به راحتی شکل گیرد و پرداخته شود. به عنوان مثال به راحتی به شکل ورقه های بسیار نازک در می آید.
-طلا بادوام است و بارها می توان بر روی آن کار کرد. یک حلقه انگشتر طلای امروزی ممکن است زمانی جزیی از تزیینات یک کاخ سلطنتی بوده باشد. طلا میان قلوه سنگ ها و شن های بستر رودها نیز یافت می شود.
-نقره نیز فلزی گرانبها است. برای قرن ها این فلز برای جواهرسازی، تزیینات و ضرب سکه مورد استفاده قرار گرفته است. طلا و نقره اغلب با هم یافت می شوند. در برخی موارد نیز نقره به شکل خالص یافت می شود.
تصویر بالا نمونه ای زیبا از کانه نقره ای است که از کشور پرو در آمریکای جنوبی به دست می آید. بخش تیره رنگ بخشی است که نقره را در خود دارد. کریستال های قرمز و صورتی رنگ، می رودوکروزیت نام دارند که ماده ای معدنی حاوی کربنات منگنز است و در شماری از کانه های نقره یافت می شود
-بیشتر فلزات طی فرایند واکنش شیمیایی استخراج می شوند.
-اقتصاد در استخراج فلز نقش دارد و این نقش در طول زمان تغییر می کند. اگر ارزش یک فلز در بازار سقوط کند دیگر ارزش استخراج کردن ندارد و برعکس. همچنین اگر فناوری استخراج بهبود یابد می توان فلز بیشتری از سنگ ها استخراج کرد و سود بیشتری از استخراج فلز به دست آورد.
-برای استخراج یک فلز از کانه دو راه وجود دارد: شیمیایی (با کاهش) و الکترولیز (با استفاده از برق). در استخراج فلزات از هر دو روش استفاده می شود.
-در روش کاهش از شر همه مواد سنگی ناخواسته خلاص می شویم. روش الکترولیز هم می تواند برای پاک کردن هر نوع فلز استخراج شده مورد استفاده قرار گیرد.
-در روش کاهش از واکنش کانه با کربن استفاده می شود. در این واکنش اکسیژن برداشته می شود. کربن تنها می تواند اکسیژن را از فلزاتی که کمتر از خودش واکنش پذیرند دور کند.
به عنوان مثال:
آهن + دی اکسید کربن → اکسید آهن + کربن
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2
-روش الکترولیز روش تجزیه مواد با استفاده از برق است. در این روش به یک مایع به نام الکترولیت نیاز است که هادی الکتریسیته است. الکترولیت ها یون های آزاد دارند که برق را هدایت می کنند. نتیجه این روش این است که اتم های غیرفلزی با هم ترکیب می شوند و مولکولی تشکیل می دهند که رها می شود و در نتیجه فلز جدا می شود.
منابع:
http://www.pythagorasandthat.co.uk/getting-metals-from-rocks
سنگ ها و کانی ها، نوشته آلیس فیچ مارتین و برتا موریس پارکر- ترجمه بهروز فرهت جاه- انتشارات سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح سال 1378- چاپ دوم.
