Úvod do chemie

Termíny

• těžbaČinnost spočívající v získávání pevných cenností ze Země.
• slitinaKov, který je kombinací dvou nebo více prvků, z nichž alespoň jeden je kov.
• národní kovKaždý kov, který se v přírodě vyskytuje ve své kovové formě, a to buď čistý, nebo jako slitina.

Nativní kovy

Nativní kov je každý kov, který se v přírodě vyskytuje ve své kovové formě, a to buď čistý, nebo jako slitina. Mezi kovy, které lze nalézt jako nativní ložiska jednotlivě a/nebo ve slitinách, patří antimon, arsen, vizmut, kadmium, chrom, kobalt, indium, železo, nikl, selen, tantal, tellur, cín, titan a zinek.

V přírodě lze nalézt také dvě skupiny kovů: skupinu zlata a skupinu platiny.

• Zlatou skupinu tvoří zlato, měď, olovo, hliník, rtuť a stříbro.
• Platinovou skupinu tvoří platina, iridium, osmium, palladium, rhodium a ruthenium.

V přírodě se ve větším množství vyskytují pouze zlato, stříbro, měď a platinové kovy. V geologickém časovém měřítku jen velmi málo kovů odolává přirozeným procesům zvětrávání, jako je oxidace. Proto se jako nativní kovy vyskytují pouze méně reaktivní kovy, jako je zlato a platina. Ostatní se obvykle vyskytují jako izolované kapsy, kde přírodní chemický proces redukuje běžnou sloučeninu nebo rudu kovu. Čistý kov tak zůstává v podobě malých šupinek nebo inkluzí.

Nativní kovy byly jediným přístupem pravěkého člověka ke kovům. Předpokládá se, že proces získávání kovů z jejich rud (tzv. tavení) byl objeven kolem roku 6500 před naším letopočtem. Tyto kovy však bylo možné nalézt jen v relativně malém množství, takže nemohly být široce využívány. Ačkoli tedy měď a železo byly známy již dlouho před dobou měděnou a železnou, velký vliv na lidstvo měly až poté, co se objevila technologie jejich tavení z rud, a tedy masové výroby.

Slitiny

Slitina je směs dvou nebo více prvků v pevném roztoku, v níž je hlavní složkou kov. Většina čistých kovů je pro praktické použití buď příliš měkká, křehká, nebo chemicky reaktivní. Kombinací různých poměrů kovů jako slitin se upravují vlastnosti čistých kovů tak, aby se dosáhlo žádoucích vlastností. Cílem výroby slitin je obvykle učinit kovy méně křehkými, tvrdšími nebo odolnějšími vůči korozi nebo zlepšit jejich barvu či lesk.

Ze všech dnes používaných kovových slitin tvoří největší podíl jak podle množství, tak podle obchodní hodnoty slitiny železa (ocel, nerezová ocel, litina, nástrojová ocel a legovaná ocel). Železo legované různými podíly uhlíku dává oceli s nízkým, středním a vysokým obsahem uhlíku; zvýšený obsah uhlíku snižuje tažnost a houževnatost. Přidáním křemíku vznikají litiny, zatímco přidáním chromu, niklu a molybdenu do uhlíkových ocelí (více než 10 %) vznikají nerezavějící oceli.

Další významné kovové slitiny jsou slitiny hliníku, titanu, mědi a hořčíku. Slitiny mědi jsou známy již od pravěku – bronz dal jméno době bronzové – a dnes mají mnoho aplikací, především v elektroinstalaci. Slitiny ostatních tří kovů byly vyvinuty později; vzhledem k jejich chemické reaktivitě vyžadují elektrolytické extrakční procesy. Slitiny hliníku, titanu a hořčíku jsou ceněny pro svůj vysoký poměr pevnosti a hmotnosti a hořčík může také poskytovat elektromagnetické stínění. Tyto materiály jsou ideální pro situace, kdy je vysoký poměr pevnosti a hmotnosti důležitější než cena materiálu, například v letectví a některých automobilových aplikacích. Slitiny speciálně navržené pro vysoce náročné aplikace, jako jsou proudové motory, mohou obsahovat více než deset prvků.

Rudy

Kovy se často získávají ze Země těžbou, čímž vznikají rudy, které jsou poměrně bohatým zdrojem požadovaných prvků. Rudy se vyhledávají prospektorskými technikami, po nichž následuje průzkum a zkoumání ložisek. Zdroje nerostných surovin se obecně dělí na povrchové doly, které se těží hloubením pomocí těžké techniky, a podpovrchové doly.

Po vytěžení rudy se kovy musí extrahovat, obvykle chemickou nebo elektrolytickou redukcí. Pyrometalurgie využívá k přeměně rudy na surové kovy vysoké teploty, zatímco hydrometalurgie využívá ke stejnému účelu vodní chemii. Použité metody závisí na kovu a jeho nečistotách.

Pokud je kovová ruda iontovou sloučeninou tohoto kovu a nekovu, musí se ruda obvykle tavit (nebo zahřívat redukčním činidlem), aby se získal čistý kov. Mnoho běžných kovů, například železo, se taví pomocí uhlíku jako redukčního činidla. U některých kovů, jako je hliník a sodík, není redukční činidlo komerčně využitelné, a proto se získávají elektrolýzou. Sulfidické rudy se neredukují přímo na kov, ale praží se na vzduchu, aby se přeměnily na oxidy.

.