فلزات اهنی و غیرآهنی
1. تفاوت فلزات اهنی و غیرآهنی
فلزات گوناگونی در اطرافمان وجود دارد که به دو دسته فلزات آهنی و غیر آهنی تقسیم می‌شوند. فلزات آهنی عبارت‌اند از فلزاتی که اصلی ترین عنصر آنها آهن (Fe) می‌باشد، این فلزات تعداد زیادی دارند از جمله فلزات سبک از قبیل آلومینیوم (Al)، مس (Cu)، روی (Zn)، نقره (Ag) و پلاتین (Pt) تا فلزات سنگین مانند سرب (Pb) و جیوه (Hg) همچنین فلزات آهنی شامل فلزات آهنی پایه مانند فولاد و چدن می‌شوند.
با این حال، فلزات غیر آهنی با عنصر اصلی آنها آهن (Fe) هیچ ارتباطی ندارند و شامل فلزاتی مانند آلومینیوم (Al)، مس (Cu)، نقره (Ag) و آبیشنگ (Br) می‌شوند. این فلزات عمدتاً برای ساختن ابزارها، اسباب بازی‌ها، مواد بسته‌بندی، دست‌کش‌ها، تجهیزات الکترونیکی، جواهرات و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شوند.
از نظر خواص اصلی، فلزات آهنی با فلزات غیر آهنی تفاوت‌هایی دارند. به عنوان مثال، فلزات آهنی متلاشی نمی‌شوند، سختی و مقاومت بسیار بالایی دارند، قابلیت خمیده شدن و رسانا بودن داشته و در برابر گرما و آتش مقاومت خوبی دارند. در مقابل، فلزات غیر آهنی به عنوان نمونه، ظرافت، جذب نور، هدایت الکتریسیته و مقاومت شیمیایی بسیار بیشتر از فلزات آهنی هستند.
تحلیل خواص مختلف فلزات آهنی و غیر آهنی باعث شده است تا هریک از این دسته‌های فلزات در موارد مختلف برای ما مفید واقع شود. با این حال، بسیاری از این فلزات برای ساخت وسایل و آبجکت‌های مختلف استفاده می‌شود که برای هر کدام از این کاربردها نیز خاصیت‌های مورد نیاز را دارند. تفاوت‌های فلزات آهنی و غیر آهنی در متمایز کردن آنها به عنوان مواد مختلف در پردازش های مختلف بسیار مهم است. به همین دلیل، کاربرد این فلزات در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، خودرویی، صنایع الکترونیکی و صنایع ساختمانی بسیار فراگیر است.
2. خواص فیزیکی فلزات اهنی
فلزات آهنی به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فلزات از جمله فلزاتی هستند که در بسیاری از اجزای بناهای ساختمانی، ابزارهای صنعتی و لوازم خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به بررسی خواص فیزیکی فلزات آهنی پرداخته خواهد شد.
خواص فیزیکی اهن شامل مشخصاتی هستند که با نگاه به خود فلز به دست می‌آیند. اهمیت خواص فیزیکی اهن در قسمت‌های مختلفی از صنایع، اجزای بناها و لوازم خانگی قابل ملاحظه است. خواص فیزیکی بیشتر اهن شامل مشخصاتی هستند که برای تعیین سختی، قابلیت خمیدگی، انعطاف پذیری، مقاومت الکتریکی و حرارتی، خاصیت مغناطیسی و دیگر خواص مورد استفاده در تکنولوژی هستند.
از جمله خواص فیزیکی مهم فلزات آهنی، قابلیت جذب مغناطیسی است. این خاصیت باعث می‌شود که فلزات آهنی به عنوان ابزارهای ذوب شده با استفاده از میدان‌های مغناطیسی، شکل‌دهی و جذب شدید در پروسه تولید کاربرد داشته باشند. همچنین فلزات آهنی دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی هستند و در دمای بالا مقاومت بیشتری نسبت به فلزات دیگر دارند.
در نتیجه به طور کلی، خواص فیزیکی فلزات آهنی شامل قابلیت جذب مغناطیسی، مقاومت بالا در برابر خوردگی، خواص حرارتی منحصر به فرد و خصوصیات کششی و انعطاف پذیری خاص و مناسب برای بسیاری از صنایع و ابزارهای صنعتی و لوازم خانگی است که از مزایای فلزات آهنی محسوب می‌شوند.
3. خواص شیمیایی فلزات اهنی
فلزات اهنی از دسته فلزات دارای خاصیت مشترکی هستند و این امر یکسانی خواص آنها را در برابر درجه حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و شدت مغناطیسی به ما نشان می‌دهد. این فلزات شامل فولاد، آهن و نیکل هستند.
ارتباط تنگاتنگی بین فلزات اهنی و مگنتیسم، به این دلیل است که این فلزات در حالت نیمه فلزی قرار دارند و می‌توان در آنها الکترون‌ها را جذب کنید، که این باعث می‌شود تا قوانین مغناطیسی قابل اعمال شوند و یک فلز مغناطیسی تولید شود.
همچنین، فلزات اهنی قابلیت خوبی در برابر خوردگی دارند و در برخی موارد برای مقاوم سازی عوامل رطوبتی و خوردگی در محیط‌های تنشی کاربردی هستند. دلیل این مقاومت در برابر خوردگی به چندین عامل برمی‌گردد، اولی شیمیایی بودن و دومی فرم دسته بندی و برخورد با اکسیژن و آلاینده‌های محیط است.
انواع فولاد‌ها در مجموعه‌ای از آنها، هر کدام خواص منحصر به فردی دارند که در برابر زندگی روزمره ما کاربرد دارند. به نمونه‌ای از فولاد‌ها مثل فولاد ضد زنگ، فولاد کروم، و فولاد ابزار اشاره کرد. هر یک از این فولاد‌ها، خاصیت‌ها و کاربردهای آنها را دارند که در ساختمان‌ها، صنایع و حتی ورزش‌های وزنه برداری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در کل، فلزات اهنی شامل پر شتاب‌ترین فلز دنیا (رحمان)، دسته فلزاتی هستند که کاربردهای زیادی در حوزه‌های خاص دارند که از نظر شیمیایی و فیزیکی خاصیت‌های منحصر به فردی دارند.
4. کاربردهای فلزات اهنی
فلزات آهنی از مهمترین فلزاتی هستند که در ساخت زیرساخت‌های شهری، صنعتی و ساختمانی بکار می‌روند. این فلزات برای مصارف مختلفی مانند ساخت سازه‌های فلزی، پل‌ها، خودروها، ماشین آلات صنعتی، لوله‌های آب و گاز، جعبه‌ها و بسته‌بندی‌های مختلف، وسایل خانگی و دفاعی، ابزارهای کشاورزی و امکانات ورزشی به کار می‌روند.
یکی از کاربردهای مهم فلزات آهنی، در صنعت خودروسازی است. این فلزات برای ساخت بدنه خودروها، قطعات و لوازم جانبی آنها از جمله قطعات موتور، ترمز، گیربکس و دیگر سیستم‌های خودرو استفاده می‌شوند. استفاده از فلزات آهنی در صنعت خودروسازی به دلیل خصوصیات مکانیکی بالا و پایداری در برابر ضربه‌ها، فشار و قابلیت مقاومت بسیار بالا در برابر اثرات اتلافی است.
کاربردهای دیگر فلزات آهنی شامل ساخت وسایل خانگی و دکوراسیون داخلی، ابزارهای کشاورزی مانند تیغه‌های آبیاری، وسایل پزشکی مانند ایمپلنت‌‌ها و لوازم شخصی هستند. همچنین ساخت لوله‌های گازی، آبی و خط لوله‌های نفتی، نیز از کاربردهای دیگر فلزات آهنی است که به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر فشار و دما، و قابلیت مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.
در نهایت، با توجه به قابلیت قابلیت تغییر شکل و انعطاف‌پذیری بالای فلزات آهنی، این فلزات به عنوان یکی از کاربردهای مهم در تولید وسایل ورزشی مانند دوچرخه، تنیس، گلف و فوتبال، نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کاربردها باعث شده است که فلزات آهنی به عنوان یکی از مهمترین فلزات ایجاد‌کننده صنایع مختلف تولیدی در جهان، به شمار می‌روند و استفاده از آن، در توسعه بسیاری از صنایع نقش محوری برعهده دارد.
5. خواص فیزیکی فلزات غیرآهنی
از جمله فلزات غیر آهنی که در صنایع و سایر مناطق استفاده می‌شوند، می‌توان به فلزاتی مانند مس، پلاتین، نقره، آلومینیوم و آلیاژهای مختلف غیر آهنی اشاره کرد. این فلزات به دلیل داشتن خواص فیزیکی منحصر به فرد، در صنایع ساختمانی، خودروسازی، الکترونیک، لوازم خانگی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از جمله خواص فیزیکی این فلزات می‌توان به مقاومت بالا در برابر حرارت، رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، سختی، استحکام و دوام بالا، خاصیت انعطاف‌پذیری، خاصیت ضدخوردگی و سبکی وزن اشاره کرد.
فلز مس به واسطه رسانایی بالای الکتریکی و حرارتی که دارد، در صنایع الکترونیک، خودروسازی، شبکه‌های برق وغیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. نقره به دلیل سختی، تحمل بالا در برابر حرارت، عدم قابلیت خوردگی و جذب سریع نور در دستبند‌های جواهری و در صنایع الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنایع راکت‌سازی و خودروسازی پلاتین به دلیل مقاومت بالای خود در برابر حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلومینیوم به دلیل وزن سبک و خواص انعطاف‌پذیری‌اش در صنایع ساختمانی، خودروسازی، هوانوردی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در نتیجه، فلزات غیر آهنی به دلیل داشتن خواص فیزیکی منحصر به فرد، برای جایگزینی فلزات آهنی در صنایع مختلف استفاده می‌شوند و این امر به قیمت و کیفیت بهبود و توسعه سایر صنایع کمک می‌کند.
6. خواص شیمیایی فلزات غیرآهنی
فلزات غیرآهنی، عناصر شیمیایی هستند که در دوره‌ی جدول تناوبی، در ستون فلزات واقع شده‌اند. این عناصر کمتر از فلزات آهنی معروف هستند و به‌طور عمده در حفاری، بخش‌هایی از لوازم خانگی و فضایی و تولید برخی کاربردهای دیگر به‌کار گرفته می‌شوند. خواص شیمیایی فلزات غیرآهنی شامل خواص فیزیکی و شیمیایی مانند مثال خواص الکترونی و مغناطیسی می‌باشند.
یکی از خصوصیات مشترک فلزات غیرآهنی، خواص الکترونی آنها می‌باشد که شامل ناپایداری الکترونی در غیرآهنی فلزات ، قابلیت هدایت الکتریکی و حجم داخلی منخفض است. تصمیم گیری درباره استفاده از این فلزات در برخی زمینه ها، از دقت بسیار بالایی نیازمند است. مثلاً، فلزات غیرآهنی مانند برنج برای ساخت لوازم خانگی، فضایی و ترموستات استفاده می‌شوند و تغییر مهمی را در عملکرد آنها ایجاد می‌کنند.
امروزه، فلزات غیرآهنی در ساخت لامپ‌های نئونی، خازن‌های الکترولیتی، ادوات تابستانی، مرکب‌های الکتریکی، تیغه‌های بریدن برقی و بعضی از فناوری‌های حفاری استفاده می‌شوند. استفاده از فلزات غیرآهنی در هر کدام از این موارد، با توجه به مؤثر بودن آن از لحاظ هدایت الکتریکی، لیزرپروری و دیگر خصوصیات شیمیایی، به‌صورت بدیهی در دسترس علم و صنعت قرار می‌گیرد.
با توجه به اینکه فلزات غیرآهنی، از جمله عناصر شیمیایی مهمی هستند، بنابراین کاربردهای فراوانی در زمینه‌های مختلف دارند و برای دانشجویان و دیگر علاقه‌مندان به زمینه شیمی، آشنایی با خواص شیمیایی فلزات غیرآهنی، یکی از موارد ضروری است.