موارد استفاده از فلزات واسطه
فلزات واسطه عناصری بسیار متنوع هستند که به واسطه خواص چکش خواری و قابلیت شکل‌پذیری آن‌ها پتانسیل کاربرد در زمینه‌های مختلف مانند پزشکی، ساخت و ساز، انرژی و غیره دارند. در این مقاله کاربرهای این عناصر منحصر به فرد را به صورت نسبتاً دقیق مورد مطالعه قرار می‌دهیم.
اسکاندیم، کادمیوم، تیتانیوم، هافنیم، وانادیم، تانتال، کروم، تنگستن، منگنز، رنیم، آهن، اسمیم، کبالت، ایریدیم، نیکل، پلاتین، مس، طلا، روی، جیوه، ایتریم، رادرفوردیم، زیرکونیوم، دوبنیم، نیوبیم، سیبورگیوم، مولیبدن، بوهریم، تکنتیوم، هاسیم، روتنیم، مایتنریم، رودیم، دارمستادیوم، پالادیم، ان‌بیوم، ان انیوم و نقره همگی جزو فلزات واسطه می‌باشند. خواص منحصر به فرد این عناصر باعث کاربرد آن‌ها در ساخت بسیاری از اقلام از جمله تولید میخ‌های آهنی تا ساخت فضاپیما شده است. ما در این‌جا به برخی از کاربردهای فلزات واسطه اشاره کرده و اهمیت آن‌ها را در یک جامعه متمدن مورد بررسی قرار می‌دهیم.
کاربرد فلزات واسطه
آهن
آهن فراوان‌ترین فلز واسطه موجود است و چهارمین فلز فراوان در جدول تناوبی می‌باشد. آهن کاربردهای بسیار مفیدی به ویژه هنگامی‌که با عناصر دیگر به منظور تهیه آلیاژهایی مانند فولاد ترکیب می‌گردد، دارد. چنین آلیاژهایی دارای مصارف بسیار زیادی مانند تولید مواد ساختمانی، ابزارها، وسایل نقلیه، مواد آرایشی، رنگ‌ها، کودها و غیره بوده و اهمیت بالقوه‌ای در اقتصاد جهانی دارند. از آهن ریخته‌گری معمولاً به منظور پوشش دادن کوره‌ها استفاده می‌شود. آهن به عنوان یک کاتالیزور هنگام تولید آمونیاک مصنوعی در فرایند هابر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌تر این که، آهن عنصری بسیار مهم در بدن بسیاری از حیوانات است که به منظور ایجاد هموگلوبین مورد استفاده جهت حمل اکسیژن در خون مورد استفاده قرار می‌گیرد.اسکاندیم
اسکاندیم 25 بخش در میلیون از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. این عنصر معمولاً از معادن نادری به نام تورت وئیتیت یا هنگام فراوری اورانیوم از سنگ‌های معدنی متنوع استخراج می‌گردد. این فلز در صنعت ساخت تلویزیون به دلیل خروجی نور خوب آن که مشابه با طیف خورشیدی می‌باشد، استفاده می‌گردد. برخی از ایزوتوپ‌های اسکاندیم به منظور آنالیز نمونه‌های نفت خام استفاده می‌شود. آلیاژهای آلومینیوم هنگامی‌که مقادیر کمی از اسکاندیم به آن‌ها اضافه می‌گردد، تاحدی تقویت می‌گردند.وانادیم
وانادیم یکی دیگر از عناصر فراوانی است که در بیش از 60 ماده معدنی یافت می‌گردد. این فلز به عنوان یک محصول جانبی در طول فرایند تولید اورانیوم و نفت خام یافت می‌شود. وانادیم در ایجاد آلیاژهای فولاد که قوی‌تر و مقاوم‌تر به فرسایش و خوردگی هستند، اهمیت داشته و به منظور ایجاد ابزارهای با سرعت بالا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی مواقع از این فلز به منظور اتصال فولاد و تیتانیوم استفاده می‌شود. اسکاندیم در صنایع شیمیایی برای تولید اسید سولفوریک نیز کاربرد دارد.منگنز
منگنز سومین عنصر واسطه فراوان موجود می‌باشد. اکثر منگنزِ موجود، در کف اقیانوس‌های سراسر جهان یافت می‌گردد. اکثر منگنزی که استخراج می‌گردد، در تولید فولاد استفاده می‌شود. بقیه‌ی منگنز نیز به منظور ایجاد اجزاء دستگاه‌های الکترونیکی، به دلیل ضریب مقاومت به دمای پایین آن‌ها کاربرد دارد. منگنز جهت ایجاد پتاسیم پرمنگنات که در آزمایشگاه‌های شیمی سراسر جهان استفاده می‌شود، نیز کاربرد دارد. منگنز در ساخت باطری‌های خشک، تولید آجر و شیشه، کودها و تولید آهنرباهایی که در تلویزیون به کار می‌رود، نیز استفاده می‌شود.کبالت
این عنصر نسبتاً کمیاب است و در درجه اول در ساخت سرامیک و صنایع رنگ به منظور ایجاد رنگ‌های آبی استفاده می‌شود. برخی از ترکیبات کبالت در ایجاد آلدهیدهایی که در صنعت شیمیایی مفید می‌باشد، نیز استفاده می‌شود. کبالت به منظور ساخت آلیاژهاى سخت جهت ساختن موتورهاى پیستونى نیز کاربرد دارد. این عنصر جهت تولید آلیاژهای مقاوم به دمای بالا که در ساخت توربین‌های گازی استفاده می‌شود، نیز کاربرد دارد. آلیاژهای منگنز مانند فولاد آلنیکو با کمک کبالت تولید می‌شود.نیکل
بخش عظیمی از تولید نیکل جهان مربوط به دهانه عظیم شهاب سنگ‌های موجود در سودبری کاناداست که این امر نشان می‌دهد که مواد معدنی در این ناحیه، از فضا منشأ گرفته‌اند. نیکل در درجه اول به منظور تولید آلیاژهای آهن و غیر آهن مانند فولاد آلنیکو و فولاد ضدزنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. نیکل در فرایند تولید روغن‌های گیاهی و مارگارین نیز استفاده می‌شود. این فلز در آزمایشگاه‌های شیمی و صنایع سراسر جهان نیز کاربرد دارد.مس
مس یک عنصر بسیار مهم از نظر سیستم‌های الکتریکی است که در ساخت سیم‌های مسی استفاده می‌شود. این عنصر در ساخت سکه‌های ارز در بسیاری از کشورها استفاده می‌شود، در ساخت میله‌های سبک، سیستم‌های حرارت دهی و خنک کنندگی و غیره نیز کاربرد دارد. علاوه بر این، مس بخش مهمی از آلیاژهایی مانند برنج، برنز و مونل می‌باشد. همچنین، به دلیل چکش خواری و غیر واکنش‌پذیر بودن با آب، از مس به منظور ساخت لوله‌های آب، بخاری‌ها و ظروف آشپزی استفاده می‌شود.روی
بیش از 6 میلیون تن فلز روی سالانه تولید می‌گردد، این فلز بیشتر به منظور پوشش دادن فلزات مختلف جهت حفاظت از خوردگی و زنگ زدگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فلز روی در تولید باطری‌ها و در فرایند ریخته گری نیز کاربرد دارد، یک جزء مهم از آلیاژهای برنج می‌باشد. بدون این فلزات، بشر همچنان در عصر حجر می‌بود. اکسید روی در تولید منسوجات، رنگ‌ها و محصولات پلاستیکی نیز استفاده می‌شود. روی سولفید در تلویزیون‌ها، ساعت‌ها و لامپ‌های با نور فلورسنت نیز استفاده می‌شود. این عنصر در ساخت سم موش کاربرد دارد. بدن انسان از عنصر روی به منظور التیام زخم‌ها و ذخیره سازی انسولین درون پانکراس استفاده می‌کند.نقره
نقره رسانای خوب الکترسیته بوده و در هنگام قرار گیری در معرض هوا یا آب خورده نمی‌شود. این فلز برای ساخت جواهرات و اتصالات الکتریکی به ویژه هنگامی‌که با مس ترکیب می‌شود، مناسب می‌باشد. نقره فلزی بسیار مهم در فرایند تولید عکس بوده و در باطری‌های کادمیومی نیز یافت می‌شود.طلا
هر کسی می‌داند که طلا فلزی بسیار باارزش و گران قیمت می‌باشد. همانند نقره، فلز طلا نیز در معرض آب و هوا دچار خوردگی نمی‌شود و رسانای خوبی از الکترسیته می‌باشد. طلا در ساخت تراشه‌های کامپیوتر، سیم‌ها، اتصالات الکتریکی و جواهرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو طلا نیز به عنوان ایمپلنت در درمان برخی سرطان‌های خاص استفاده می‌شود.پلاتین
در ابتدا، اکثر معدنچیان هنگامی‌که در جستجوی طلا بودند، به پلاتین می‌رسیدند. امروزه، پلاتین معمولاً فلزی گران‌تر و مفیدتر از طلا می‌باشد. این فلز به واسطه خواص دوام، مقاومت در مقابل کدر شدن و رنگ زیبای آن در ساخت جواهرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از پلاتین در ساخت سلول‌های سوخت و نیتریک اسید استفاده می‌شود و به عنوان یک کاتالیزور در اتومبیل‌ها به منظور کاهش انتشار آلاینده‌های کربن مونوکسید و اکسیدهای نیتروژن کاربرد دارد. پلاتین برخی مواقع در تولید دماسنج‌ها و موتورهای موشک به واسطه توانایی آن‌ها به مقاومت به دماهای بالا استفاده می‌شود. پلاتین می‌تواند در داروخانه‌ها و در پزشکی نیز جهت تولید داروهای ضدسرطان و تجهیزات جراحی یافت شود.کادمیوم
اگرچه کادمیوم فلز می‌باشد، اما به اندازه‌ای نرم است که می‌توان به راحتی آن را با چاقو برش داد. کادمیوم فلزی سفید مایل به نقره‌ای است که در آبکاری فلزات به منظور حفاظت آن‌ها از خوردگی و زنگ زدگی استفاده می‌شود. این فلز در باطری‌ها نیز یافت می‌شود. کادمیوم یک جزء مهم در میله‌های کنترل کارخانه‌های هسته‌ای به واسطه‌ی ماهیت سریع آن در جذب نوترون‌ها در طول فرایند همجوشی هسته‌ای به شمار می‌رود.جیوه
تنها فلز واسطه‌ای که در دمای اتاق به حالت مایع باقی می‌ماند، جیوه می‌باشد. جیوه عنصری است که در ساخت دماسنج‌ها و همچنین بسیاری از دستگاه‌های اندازه گیری مانند فشارسنج‌ها، هیدرومترها و پیرومترها نیز کاربرد دارد. این فلز به منظور حذف طلا و نقره از آمالگام استفاده شده و یک بخش از بسیاری از تنظیم کننده‌های الکتریکی می‌باشد. به دلیل کاهش مقاومت آن برای جریان الکترسیته در دماهای بسیار پایین، جیوه گزینه بسیار مناسبی برای تحقیقات ابررساناها می‌باشد.تیتانیم، زیوکونیم و هافنیم
تیتانیم نهمین عنصر فراوان موجود بر روی زمین و دومین فلز واسطه می‌باشد. تیتانیم یکی از قوی‌ترین و سبک‌ترین فلزاتی است که توسط بشر تابه حال شناخته شده است. به واسطه استحکام کششی بالای آن، از این فلز در ساخت هواپیماهای جنگنده، ماشین‌های مسابقه، فضاپیماها و دیگر وسایل نقلیه‌ای که به طور منظم با نیروهای با فشار قوی و تنش مکانیکی مواجه می‌شوند، استفاده می‌شود. تیتانیم به منظور ایجاد اندام‌ها و مفاصل مصنوعی برای افرادی با نقص فیزیکی نیز استفاده می‌شود. تیتانیم در ساخت لوله‌هایی که بخشی از ایستگاه‌های برق هسته‌ای هستند، نیز کاربرد دارد. ترکیبات این فلز در تولید رنگ سفید در سراسر جهان استفاده می‌شود.زیوکونیم و هافنیم همیشه با هم یافت می‌شوند. در حالی‌که زیرکونیم برای ساخت آهنرباهای ابررسانا، نیروگاه‌های برق هسته‌ای، پوشش‌های کوره و دیگ و لوسیون‌های مختلف استفاده می‌شود، هافنیم در ساخت لامپ‌های رشته‌ای و انواع الکترودها کاربرد دارد.
کروم و تنگستن
حدود 96 درصد از کروم جهان از بخش‌هایی از شوروی سابق، آفریقای جنوبی و فیلیپین حاصل می‌گردد. این فلز معمولاً در فرایند آبکاری برای فرایندهای حفاظت و زینتی استفاده می‌گردد. علاوه بر این، به واسطه دوام پایین آن در دماهای پایین، از کروم در ساخت آلیاژهای غیر آهنی نیز استفاده می‌شود. از کروم برای تقویت فولاد و تولید شیشه‌های رنگی نیز استفاده می‌شود. تنگستن نیز به منظور تقویت فولاد و ایجاد مقاومت در برابر حرارت عمدتاً به دلیل این که دارای نقطه ذوب بالایی است، استفاده می‌شود. این مشخصه در ساخت لامپ‌های نوری، موشک و کوره نیز مهم می‌باشد.ایریدیم و اسمیم
هر دو عنصر به عنوان محصولات جانبی هنگامی که پلاتین از سنگ معدن استخراج می‌شد، کشف شدند. ایریدیم عمدتاً به منظور ساخت کریستال‌های لیزر با درجه حرارت بالا و شمش‌های پلاتین – ایریدیم مورد استفاده به عنوان اندازه گیری استاندارد یک کیلوگرم، استفاده می‌شود.از طرف دیگر، اسمیم فلز سختی است که به سایش و پاره شدن مقاوم می‌باشد. قبل از تنگستن، اسمیم به عنوان رشته در لامپ‌های نوری مورد استفاده قرار می‌گرفت. امروزه، از فلز اسمیم در ابزارهای الکتریکی، سوزن‌های گرامافون و نوک قلم‌های خودنویس استفاده می‌شود.
پالادیم و رودیم
تقریباً همزمان با کشف اسمیم، دو فلز گذرای دیگر نیز کشف شد. پالادیم در درجه اول در صنعت جواهر سازی به دلیل مقاومت بسیار خوب آن در مقابل کدر شدن استفاده می‌شود. پالادیم هنگامی‌که با طلای زرد ترکیب می‌گردد، تشکیل طلای سفید می‌دهد. این عنصر در استخراج هیدروژن نیز استفاده می‌شود، چون بیش از 900 برابر حجم خود می‌تواند هیدروژن را جذب کند.نیوبیم و تانتال
نیوبیم عنصری است که ظاهری مشابه با فولاد دارد. پس از جلا دادن، این عنصر بیشتر مشابه پلاتین خواهد بود. این فلز واسطه برای تولید دستگاه‌های الکترونیکی، آلیاژها و جواهرات مناسب می‌باشد.تانتال کمیاب‌ترین فلز می‌باشد. این فلز مقاومت بالایی به خوردگی شیمیایی دارد. بنابراین، در ساخت خازن‌ها و دستگاه‌های جراحی استفاده می‌شود.
برخی از این فلزات واسطه در تولید شیشه‌های رنگی و کاربردهای شیمیایی مانند خالص سازی نفت خام استفاده می‌شوند. تحقیقات نشان می‌دهد که این فلزات بخش مهمی از درمان بیماری‌هایی مانند سرطان و ایدز را به خود اختصاص داده‌اند. به غیر از این، فلزات واسطه نقش مهمی در جهان زنده دارند. می‌توان گفت که بدون این فلزات، بشر همچنان در عصر حجر می‌بود. در واقع، به دلیل وجود این عناصر در بدن ما، زندگی بدون این عناصر غیر ممکن است. به واسطه این اهمیت، تقاضا برای عناصر واسطه بر روی این کره خاکی هرگز متوقف نخواهد شد.
منبع: Anuj Mudaliar - ScienceStruck
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}