انواع فلزات: آشنایی با دسته‌بندی، کاربردها و ویژگی‌های آنها
-
دسته بندی
-
تاریخ انتشار۱۴۰۳/۱۰/۱۱
-
تاریخ بروزرسانی۱۴۰۳/۱۲/۲۵
-
بازدید439
-
دیدگاه ها0 دیدگاه
فلزات به عنوان یکی از پرکاربردترین ماده، نقش کلیدی در انقلاب صنعتی ایفا کرده‌اند و از مهم‌ترین ماده در صنایع مختلف از ساخت‌وساز تا لوازم دیجیتال محسوب می‌شوند. انواع فلزات دارای ویژگی‌های خاصی مانند استحکام بالا، رسانایی الکتریکی و حرارتی و قابلیت بازیافت هستند که به بخش جدایی ناپذیر از زندگی انسان تبدیل شده‌اند. اما این مواد به چه دسته‌هایی تقسیم می‌شوند و چه کاربردی دارند؟ برای پاسخ به این سوال، با این مقاله از آهن صد همراه ما باشید.
فلز چیست؟
فلزات موادی هستند که قابلیت هدایت الکتریسیته حتی در دمای صفر مطلق را دارند و با ظاهر درخشان، نقطه ذوب بالا و رسانایی و چکش‌خواری شناخته می‌شوند. به عبارت دیگر، فلزات عناصر مات و درخشانی هستند که رسانایی خوبی برای گرما و برق دارند و دارای ویژگی‌هایی از جمله استحکام بالا، رسانایی عالی الکتریکی و حرارتی و قابلیت شکل‌پذیری را دارند. قابل توجه است که این مواد به دمای و فشار بالا حساس هستند، به طور مثال برخی از مواد که به عنوان فلز طبقه‌بندی و شناخته نمی‌شوند، تحت تاثیر فشار بالا به فلز تبدیل می‌شوند و برخی تحت تاثیر فشار بالا به نافلز تبدیل می‌شوند.
به طور کلی می‌توان گفت، فلزات تقریبا 75 درصد از جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و به دسته‌بندی‌های مختلفی تشکیل می‌شوند. برای استفاده بهینه از این فلزات نیاز است که دسته‌بندی انواع فلزات را بشناسید. در ادامه، این دسته بندی را شرح می‌دهیم.
دسته بندی انواع فلزات
همانطور که گفتیم، فلزات به دسته بندی‌های مختلفی از نظر ساختارهای فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند که هر یک دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی هستند. در ادامه رایج‌ترین دسته‌بندی برای فلزات شرح شده است.
فلزات آهنی و غیرآهنی
شناخته‌ترین دسته‌بندی برای فلزات شامل فلزات آهنی و غیرآهنی است. هر یک از آنها دارای ویژگی‌ها و ساختارهای منحصر به فردی هستند که ادامه به بررسی جزئیات بیشتری در مورد هر یک می‌پردازیم.
- فلزات آهنی: این نوع فلزات شامل موادی هستند که در ترکیب خود آهن دارند و از ویژگی‌هایی همچون استحکام بالا، خاصیت مغناطیسی، قابلیت تحمل فشار و مقاومت بالا برخوردار هستند. همچنین، از این فلزات در صنایع مختلفی مانند ساختمان سازی به دلیل داشتن تحمل فشار بالای کششی و صنایع الکترونیکی و تولید موتورهای الکتریکی به دلیل داشتن خاصیت مغناطیسی استفاده می‌شود. نمونه‌هایی از فلزات آهنی شامل چدن، فولاد و آهن ورزیده می‌شوند که می‌توانند مقاطع فولادی مانند تیرآهن، میلگرد، لوله‌ها و.. تولید کنند. در مقابل، به دلیل داشتن کربن در ترکیب خود، در صورت قرارگیری در معرض رطوبت، دچار زنگ‌زدگی، فرسایش و خوردگی می‌شوند.
- فلزات غیرآهنی: به نوعی از فلزات که آهن جزوه ترکیبات اصلی آن نیست، فلزات غیرآهنی می‌گویند. این نوع از فلزها به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر خوردگی، وزن سبک، قابلیت هدایت برق و عدم خاصیت مغناطیسی، در صنایع گسترده‌ای مانند حمل‌ونقل، هوافضا، نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم‌ترین فلزات غیر آهن می‌توان به آلومینیوم، مس، روی، سرب، برنج و تیتانیوم اشاره کرد.
فلزات سبک و سنگین
از دیگر دسته‌بندی‌های اصلی، فلزات سبک و سنگین هستند که این تقسیم بندی بر اساس چگالی فلزات، انجام شده است و هر یک دارای خواص متفاوتی هستند. تعاریف دقیق این فلزات شامل موارد زیر می‌شود:
- فلزات سبک: به طور معمول این فلزات دارای چگالی کم و وزن کمی هستند که در صنایعی مانند حمل‌ونقل، ساخت‌وساز و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیوم، منیزیم، لیتیم، بریلیم و تیتانیوم از جمله فلزات سبکی هستند که دارای ویژگی‌هایی مانند رسانایی بالا، مقاومت خوب و نقطه ذوب متوسط می‌باشند. علاوه‌بر این ویژگی‌ها، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالای این فلزات باعث شده است که برای بسیاری از افراد اهمیت زیادی داشته باشند.
- فلزات سنگین: فلزات سنگین دارای وزن زیاد، چگالی بالا، استحکام و مقاومت نسبتا زیادی هستند که از جمله این فلزات شامل آهن، سرب، مس، جیوه، طلا و پلاتین می‌شوند. از این فلزات به دلیل انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بالا، رسانایی الکترونیکی، پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر خوردگی در صنایعی مانند ساختمان‌سازی، جواهرسازی و لوازم‌الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلزات فعال و غیر فعال
فلزات فعال و غیرفعال از دیگر دسته‌بندی‌هایی است که فلزات را بر اساس میزان واکنش‌پذیری تقسیم بندی کرده است. فلزات فعال، معمولا تمایل بالایی به واکنش با موادی مانند آب و اسید دارند و به راحتی زنگ می‌زنند. از نمونه‌های این فلزات می‌توان به سدیم، پتاسیم، کلسیم، لیتیوم، و منیزیم اشاره کرد که جزوه گروه قلیایی و قلیایی خاکی در جدول تناوبی هستند. در حالی که فلزات غیر فعال فلزاتی هستند که واکنش‌پذیری کمی دارند و مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اکسید شدن نشان می‌دهند. از مهم‌ترین نوع این فلزات طلا، نقره، پلاتین و پالادیم هستند که در صنایع پزشکی، جواهر سازی و… بکار می‌روند.
فلزات پایه، نوبل و گرانبها
- فلزات پایه: آهن، مس، آلومینیوم، روی و سرب از جمله فلزات پایه‌ای هستند که برخلاف سایر فلزات از قیمت کمتری و فراوانی بیشتری برخوردار هستند. به همین دلیل، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین ویژگی این فلزات واکنش‌پذیری آنها است که به محض قرار گیری در محیطی مرطوب اکسید یا خورده می‌شوند.
- فلزات نجیب (نوبل): فلزات نجیب یا نوبل مقاومت بالایی در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارند و در محیط به حالت پایدار قرار می‌گیرند. این فلزات واکنش‌پذیری کمی نسبت به سایر فلزات دارند و به همین دلیل مناسب برای صنایع الکترونیک، جواهرات و ساخت کاتالیزورهای شیمیایی هستند. طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم، رودیوم، ایریدیوم و روتنیوم از نمونه‌های فلزات نجیب هستند.
- فلزات گرانبها: فلزات گرانبها به فلزاتی گفته می‌شود که به دلیل ارزش بالا، کمیاب بودن و زیبایی در صنایع جواهرسازی و ذخایر مالی استفاده می‌شوند. سکه، طلا و نقره از جمله نمونه‌های تولدی هستند که از این فلزات ایجاد می‌شوند.
فلزات قلیایی و قلیایی خاکی
فلزات قلیایی و قلیایی خاکی، گروه دیگری از فلزات هستند. فلزات قلیایی در جدول تناوبی در گروه اول قرار می‌گیرند و می‌توانند شامل فلزات لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیوم، سزیم و فرانسیوم باشند. واکنش‌پذیری بالا در برابر آب، چگالی کم و خاصیت مغناطیسی از مهم‌ترین ویژگی‌های این فلزات هستند که باعث شده در صنایع مختلف بکار روند. به عنوان مثال از لیتیوم برای ساخت باتری‌های لیتیومی برای دستگاه‌های الکترونیکی و خودروهای الکتریکی استفاده می‌شود.
از سوی دیگر، فلزات قلیایی خاکی در گروه دوم از جدول تناوبی قرار گرفته‌اند و دارای نقطه ذوب و جوش بالا و استحکام و سختی زیادی هستند. بریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم از نمونه فلزات قلیایی خاکی هستند. از این فلزات در صنایع مختلفی مانند هوافضا، ساخت قطعات خودرو، ساخت آلیاژهای سبک، لوازم پزشکی لوازم الکترونیکی و شیشه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلزات نسوز یا دیرگداز
از دیگر طبقه بندی فلزات که دارای دمای ذوب بسیار بالایی هستند و در دمای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ می‌کنند، فلزات نسوز می‌گویند. این فلزات در برابر حرارت و سایش مقاومت خوبی دارند و در صنایعی همچون هوافضا، تولید توربین‌های گازی و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نیوبیم، تانتالیم، مولیبدن و رنیوم از نمونه فلزات نسوز هستند که در برابر حرارت مقاومت بالایی دارند.
فلزات شکننده
فلزات شکننده فلزاتی هستند که تحت تاثیر فشار و ضربه، شکسته یا خرد می‌شوند که از مقاومت مکانیکی کمی برخوردار هستند. سختی بالا، مقاومت محدود و شکنندگی از بارزترین ویژگی‌های این فلزات هستند و برای ساخت آلیاژهای خاص، داروسازی و مواد ضد اصطکاک بکار می‌روند. فلزات شکننده شامل بیسموت، آنتیموان و سیلیسیوم می‌شوند.
فلز سفید
فلزات سفید نیز به فلزاتی گفته می‌شود که دارای شفافیت و درخشندگی و به رنگ نقره‌ای یا سفید هستند. این فلزات به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، سایش و زنگ‌زدگی در جواهر سازی، تولید انواع وسایل تزیینی و آلیاژها بکار می‌روند و رسانی الکترونیکی خوبی دارند. به عنوان مثال نقره از فلزات سفید است که به دلیل داشتن رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا در صنایع الکتریکی بکار می‌رود. نمونه‌های فلزات سفید شامل نقره، قلع و نیکل هستند.
البته این دسته بندی‌های معرفی شده نیز می‌توانند، به طور کلی‌تر نیز دسته‌بندی شوند که در ادامه بیان می‌کنیم.
- بر اساس ویژگی‌های شیمیای: فلزات آهنی و غیر آهنی با همان ویژگی‌ها در این دسته بندی قرار می‌گیرند.
- بر اساس میزان واکنش‌پذیری: فلزات قلیایی، قلیایی خاکی، واسطه و نجیب به دلیل داشتن واکنش‌پذیری در برابر محیط و دیگر مواد، در این دسته قرار می‌گیرند.
- بر اساس خواص مکانیکی: فلزات سبک و سنگین، به دلیل قابلیت چکش‌خواری، چگالی مناسب و مقاومت مانند آلومینیوم، منیزیم، مس، آهن می‌توانندبر اساس خواص مکانیکی تقسیم شوند.
- بر اساس کاربرد: بر اساس کاربرد به سه دسته ساختمانی، تزئینی و صنعتی تقسیم می‌شوند که شامل فلزاتی همچون فولاد، آلومینیوم، مس، طلا، نقره، روی و قلع هستند.
- بر اساس ترکیب آلیاژی: به دو دسته فلزات خالص و آلیاژی تقسیم می‌شوند که فلزات آلیاژی با عناصر ترکیب می‌شوند اما فلزات خالص بدون ترکیب با دیگر مواد هستند.
مقایسه ویژگی‌های انواع فلزات در یک نگاه
در جدول زیر تمامی دسته‌بندی انواع فلزات به همراه ویژگی‌هایشان قرار گرفته است:
| دسته‌بندی | ویژگی‌ها | کاربردها | نمونه‌ها |
|---|---|---|---|
| فلزات آهنی | ترکیب با آهن، استحکام بالا، خاصیت مغناطیسی، زنگ‌زدگی در رطوبت | ساخت‌وساز، موتورهای الکتریکی، صنایع فولادسازی | چدن، فولاد، آهن ورزیده |
| فلزات غیرآهنی | عدم ترکیب با آهن، مقاومت بالا در برابر خوردگی و غیرمغناطیسی | حمل‌ونقل، هوافضا، صنایع نفت و گاز | آلومینیوم، مس، روی، سرب، برنج، تیتانیوم |
| فلزات سبک | چگالی کم، وزن سبک، رسانایی بالا | حمل‌ونقل، ساخت‌وساز، هوافضا | آلومینیوم، منیزیم، لیتیم، بریلیم، تیتانیوم |
| فلزات سنگین | چگالی بالا، استحکام زیاد، انعطاف‌پذیری بالا | ساختمان‌سازی، جواهرسازی، لوازم‌الکترونیکی | آهن، سرب، مس، جیوه، طلا، پلاتین |
| فلزات فعال | واکنش‌پذیری بالا، تمایل به زنگ‌زدگی، خاصیت مغناطیسی | صنایع شیمیایی، باتری‌سازی | سدیم، پتاسیم، کلسیم، لیتیوم، منیزیم |
| فلزات غیر فعال | واکنش‌پذیری کم، مقاومت بالا در برابر، خوردگی و اکسیداسیون | جواهرسازی، صنایع پزشکی، الکترونیک | طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم |
| فلزات نجیب (نوبل) | قیمت پایین، فراوانی بالا، واکنش‌پذیری بالا | صنایع مختلف، تولید آلیاژها | طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم، رودیوم، ایریدیوم |
| فلزات پایه | قیمت پایین، فراوانی بالا، واکنش‌پذیری بالا | صنایع مختلف، تولید آلیاژها | آهن، مس، آلومینیوم، روی، سرب |
| فلزات گرانبها | ارزش بالا، کمیاب و زیبا | جواهرسازی، ذخایر مالی | طلا، نقره |
| فلزات قلیایی | واکنش‌پذیری بالا با آب، چگالی کم، خاصیت مغناطیسی | باتری‌سازی، صنایع شیمیایی | لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیوم, سزیم |
| فلزات قلیایی خاکی | نقطه ذوب و جوش بالا، استحکام زیاد، سختی بالا | صنایع هوافضا، ساخت قطعات خودرو، لوازم پزشکی | بریلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم |
| فلزات نسوز | دمای ذوب بالا، مقاومت در برابر حرارت و سایش | تولید توربین‌های گازی، تجهیزات صنعتی | نیوبیم، تانتالیم، مولیبدن، رنیوم |
| فلزات شکننده | سختی بالا، مقاومت مکانیکی کم، شکنندگی | آلیاژهای خاص، داروسازی، مواد ضد اصطکاک | بیسموت، آنتیموان، سیلیسیوم |
| فلزات سفید | شفافیت و درخشندگی، رنگ نقره‌ای یا سفید | جواهرسازی، تولید وسایل تزئینی، آلیاژها | نقره، قلع، نیکل |
سخن آخر
انواع فلزات دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی هستند که به عنوان ستون اصلی در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرارمی‌گیرند. فلزات را می‌توان بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی به طبقه‌بندی‌های متفاوتی تقسیم کرد که که آشنایی با آنها می‌تواند در داشتن انتخابی مناسب کمک کند.
سوالات متداول انواع فلزات:
