Metallerin Özellikleri ve Kullanım Alanları

Metallerin Özellikleri ve Kullanım Alanları

Günlük gereçlerin pek çoğunun yapımında metallerden yararlanılır, örneğin madenî paralar metaldendir. Mutfak kapları, otomobillerin gövde ve motor kısımları da metallerden yapılır. Bisikletler ve tekerlekler de metaldendir. Metal birçok alet ve makinenin kablolarının ve kalın tellerin yapımını sağlar. Bir radyo içinde pek çok metal parça bulunur. Ampullerde bulunan ince teller ve elektrik ocakları da metaldendir. Bunun gibi daha birçok örnek düşünülebilir.


Metallerin çeşitli yerlerde kullanılabilmeleri önemli özelliklerine bağlıdır. Çoğu sert ve dayanıklıdır. Madenî paralar sert kaplamayı gerektirdiğinden metalden yapılır. Metalden yapılan ipler ise dokuma iplere oranla çok daha dayanıklıdır. Sadece metaller kırılmadan bükülebilirler. Böylece değişik şekillere girebilir, bir otomobilin şasisinden basit bir kovaya kadar çeşitli şeylerin yapımında kullanılırlar. Metaller ayrıca elektrik ve ısıyı iletme özelliğini taşırlar. Bir başka deyimle elektrik ve ısı metaller içinden geçebilir. Elektriği en iyi ileten gümüştür; ancak daha ucuz olduğu için elektrik tellerinde, elektriği en iyi ileten ikinci element olan bakır kullanılır. Alüminyum en iyi iletkenler arasında dördüncü gelir ve bakıra oranla daha dayanıklı ve daha hafiftir. Bu yüzden uzak mesafe kablolarda kullanılır. Metallerin bir başka özelliği de ışığı yansıtmalarıdır. Parlatılarak, ayna olarak kullanılabilirler.
Bazı eşyaların yapımında cam ve plastik, metalin yerini almıştır, örneğin, otomobil gövdesinin yapımında cam elyafı, kova yapımında da plastik kullanılabilinmektedir. Ancak telefon gibi bazı gereçlerin yapımında metalin yerini başka bir şey tutamaz.
Metaller çok çeşitlidir. Maddeler kimyasal elementlerden oluşur. Bilinen 105 elementin 80’den fazlası metaldir. Metallerin metal olmayan maddelerden hangi özellikleri ile ayrıldığını anlamak için maddenin yapısını incelemek gerekir. Her element atom adı verilen küçük taneciklerden oluşur. Atomların her biri de elektron gibi daha küçük parçaları içerir. Atomlar elektron alarak veya vererek birleşir ve daha büyük parçaları oluştururlar. Metal atomları ametal atomlarına oranla daha kolay elektron verebilirler.
Metal atomları kristal adı verilen daha büyük yapıları oluştururlar. Kristal, taneciklerin düzenlenmiş şeklidir. Kendisini tekrarlayan düzenli bir yapıları vardır, örneğin birbirine bağlanmış küplerin oluşturduğu bir seriyi anımsatabilirler. Katı halde bulunan bütün metaller kristal yapısına sahiptir. Metaller katı ya da sıvı halde bulunurlar. Sıvı metaller kristal yapılı olmamakla beraber çok sıkı kümelenmiş tanecikleri içerir. Katı metallerin kristal yapısı, dayanıklılık gibi yararlı özelliklerin ana nedenini oluşturur. Ancak kristal yapıda bulunan zayıflıklar nedeniyle metal teller bükülebilirler.
Metaller birkaç çeşittir. Her birinin kendine özgü özellikleri vardır. Bol miktarda çıkarılanlar en çok kullanılanlardır. Bunların başında demir, alüminyum, bakır, nikel, çinko ve manyezyum gelir. Demir en çok rastlanılan metallerdendir. İnşaat ve alet yapımında kullanılır. Alüminyum, manyezyum, berilyum ve titanyum gibi bazı metaller ağırlıkça hafif olmalarına karşılık çok serttir. Hafif oldukları için uçak yapımında, uzay araştırmalarında ve mermilerde kullanılırlar.
Altın, gümüş, platin, paladyum ve iridyum değerli metallerdir. Bu metaller ender bulunur ve güzel görünüşlüdür. Kullanılma alanlarından biri mücevherciliktir. Gümüşten ayna ve fotoğraf filmi yapmakta yararlanılır. Altın ise diş dolgu maddesi olarak da kullanılır.
Sodyum ve potasyum gibi toprak metaller yumuşaktır. Başka elementlerle hatta havadaki oksijenle kolayca birleşerek bileşikler oluştururlar. Sofra tuzu bir sodyum bileşiğidir. Bazı sodyum bileşiklerinden sabun gibi başka maddelerin yapımında yararlanılır. Potasyum bileşikleri ise endüstride değişik şekillerde kullanılır; örneğin gübreler potasyum bileşiklerinden yapılır.
Bu değerli metallerden çok daha az olarak bulunan 14 metal daha vardır. Bunların arasında jet uçaklarının motor kısımlarında başka metallerle bileşik olarak kullanılan oropyum da yer alır. Tungsten ve titanyum gibi yansıtıcı metaller ise erimeden çok yüksek sıcaklıklara dayanıklılık gösterirler. Bu metaller yüksek sıcaklıklı motorlarda kullanılır. Ampullerin içindeki ince tellerde kullanılan tungsten en yüksek erime noktasına sahip olan bir metaldir. Cıva ise normal sıcaklıkta sıvı halde bulunan bir metaldir, iyi bir ısı iletkeni olduğundan ve tüp içinde hareket edebildiğinden termometrelerde kullanılır.
Radyum ve uranyum gibi metaller ise radyoaktif oldukları için önemlidir. Bir başka deyimle bu metaller ışınım adı verilen küçük tanecikler ve ışınlar yayarlar. Bu nedenle uranyum ve plutonyum nükleer yakıt olarak kullanılır. Radyum karanlıkta parladığı için saatlerde kullanılır. Kobaltın radyoaktif şekli ise kanser gibi hastalıkların tedavisinde yararlı olmaktadır.
Bizmut ve antimuan elektriği geçirme özellikleri nedeniyle önemlidir. Bunlara yarı-metaller denir. Antimuan gibi yarı-metaller boya yapımında kullanılır. Bizmuttan, düşük erime noktalı lehimler için yararlanılır. Lehim metal parçaların birleştirilmesinde kullanılan karışımdır.
Metallerin çoğu insan sağlığı için önemlidir, özellikle kan hücreleri için demir, kemik ve dişlekçin de kalsiyuma gereksinilir, insan vücudu için gerekli olan bu metaller genellikle madensel tuzlardan alınır. Madensel tuzlar doğada bulunan, ancak canlılar tarafından oluşturulmamış maddelerdir. Tek bir elementin atomlarından ya da değişik elementlerin atomlarından oluşurlar. Bu tanecikler düzenli şekilde dizileceğinden katı halde iken maden tuzları kristal yapılı olur. Madensel tuzların çoğu katı kristaller olup doğada kayalar halinde bulunur.
Günümüzde iki binden fazla madensel tuz bilinmektedir. Yerkabuğunun hemen hemen tamamı ya da dış tabakası maden tuzlarını içerir. Dörtte biri ise bileşik metallerden oluşur. Bu dış tabaka metallerin kaynağıdır. Ayrıca deniz suyunda da az miktarda erimiş halde metaller bulunur. Sodyum ve manyezyum tuzları genellikle deniz suyunun buharlaştırılması ile elde edilir.
Bazı madenler içerdikleri metal çıkarılmadan da kullanılabilir, örneğin sofra tuzu içindeki sodyum çıkarılmadan kullanılmaktadır. Yakutta bulunan krom metali alınırsa, yakutun kırmızı rengi kaybolur. Ancak başka madenler ise metal oluşturmaları için işlenirler. Metal üretildiği zaman arı halde değilse, istenmeyen maddelerden temizlenmesi için arıtma işlemini gerektirir. Arıtma, genellikle büyük ısı ya da elektrik enerjisini gerektirir ve rafinerilerde gerçekleştirilir.
Metallerin üretiminde kullanılan en yaygın yöntem metalin arıtılması için eritmedir. Cevher, kömür ya da kok gibi ana maddesi karbondan maddelerle birlikte ısıtılır. Bu işlem büyük bir fırında yapılır. Cevherde bulunan ametal atomlar karbon atomları ile birleşir ve karbon dioksit gazı olarak dışarı atılır. Ancak cevherde bulunan metal atomlarının bir kısmı da karbonun bir kısmı ile birlikte serbest kalır. Bu yöntemle demir bileşiğinden pik demiri yapılır. Çelik, pik demirine oranla daha serttir ve karbonun belli miktarları ile birleştirilerek oluşturulur.
Metallerin karışımlarına alaşım adı verilir. Kullanılan metallerin çoğu alaşım halindedir. Tunç, bakır ve kalaydan oluşan bir alaşımdır. Bilinen, en eski alaşım örneklerinden biridir. Pirinç, bakır ve çinko alaşımıdır. Manyetik çelik kobalt ve tungsten içerir ve mıknatıs yapımında kullanılır. Madenî paralar genellikle altın ya da gümüşün bakırın ya da nikelle birlikte kullanılmasıyla yapılır.
Metalürji metallerin üretilmesini, kullanılmaya hazır hale getirilmesini ve özelliklerinin incelenmesini konu alan bilim dalıdır. Metal bir nesne üç yoldan hazırlanabilir. Bunlar döküm, toz metalürjisi ve işlenmiş metaldir.
Dökümde, metal eritilerek kalıp içine dökülür. Kalıbın içi boştur ve kil, kum, taş ya da içine dökülen metalle birlikte erimeyecek bir başka metalden yapılmıştır. Sıvı metal kalıbın şeklini alıp, katı hale gelinceye kadar soğutulur. Bundan sonra kalıp itici bir aletle çıkarılır. Bu yöntemle istenilen şekilde metal kalıp elde edilebilir. Kum dökümünde de kalıplar iyi çıkar. Bu nedenle genellikle otomobil parçalarında, kum döküm kullanılır.
Toz metalürjisi tungsten ve platin gibi yüksek erime noktası olan metaller için kullanılır. Metal önce toz haline getirilir, bir kalıp içine konur ısı ve basınç ile sıkıştırılır. Tozun sıkıştırılması için gerekli ısı döküm sırasında gerekli ısıya oranla daha azdır.
Metalin işlenmesi ise döküm metalinin kuvvet uygulanarak şekillendirilmesini içerir. Bunun için de değişik yöntemler vardır. Dövme yönteminde metal yumuşayana kadar ısıtılır ve şekillendirilmesi için çekiç kullanılır. Ezme ve prese yöntemlerinde metal soğuk ya da sıcak olarak makinelerde şekillendirilir. Yuvarlaklaştırma yöntemi ile ince metal tabakalar ya da çubuklar oluşturulur. Haddeden çekme ise bir başka yöntemdir. Bu yöntemde sıcak metal tel ya da çubuklar oluşturacak şekilde bir delik içinden geçirilir.
Metallerin hazırlanmasında daha birçok yöntemden yararlanılır. Isıtma ve soğutma sonucu metalin fiziksel yapısı değişir, metal daha yumuşak ya da sert olabileceği gibi daha dayanıklı ya da kolay kırılabilir hale dönüşebilir.
Döküm demiri gibi bazı metaller sert olmakla beraber kolayca kırılabilir.
Metalin sertleştirilmesi hızla soğutulması ile olur.
Metal önce ısıtılır sonra soğuk su içine doldurulur ya da soğutulur. Bu yöntem kolay kırılmaya neden olabilir. Bu yüzden çelik gibi metallerin su verilerek dayanıklılığı sağlanır. Çeliğe su verilmesi önce biraz ısıtılması sonra yavaşça soğutulması ile gerçekleşir.
Bozunma metal yüzeylerinde meydana gelen kimyasal bir değişmedir. Metali çevreleyen kimyasal etkimelerin sonucu oluşur. Paslanma demirde meydana gelen bozunmadır. Bozunma, metalin bir başka metalle, örneğin çinko ile kaplanmasıyla önlenebilir; yada metal kurşun içeren bir boya ile örtülebilir. Çinko kaplı demire galvanize demir adı verilir. Paslanmaz çelik ise çelik ve krom metalinin alaşımı olup bozunmaya karşı dayanıklıdır.

Yorum yazın