فلزات در زندگی روزمره ما

فلزات در زندگی روزمره ما همه‌جا حضور دارند و تصور دنیایی بدون فلزات ممکن نیست. در ساختار ساختمان‌ها از انواع فلزات در لوله‌ها سیم‌کشی، سقف، درب و پنجره‌ها و غیره استفاده می‌شود. همچنین فلزات در زندگی روزمره ما در انواع لوازم‌خانگی یا وسایل مانند کامپیوتر و تلفن کاربرد دارند. بدون فلزات حمل‌ونقل وجود ندارد. ماشین، قطار، قایق، کشتی، هواپیما و حتی ماشین‌های کشاورزی و ماشین‌های نظامی را از فلزات می‌سازند. بیشترین فلزات در زندگی روزمره ما آهن است. اما فلزاتی هم وجود دارند که نام آنها را کمتر شنیدیم. لیتیوم یکی از آنها است که در سال‌های اخیر با افزایش استفاده روبه‌رو است، روندی که انتظار می‌رود در آینده نیز ادامه یابد. در این محتوا به نقش حیاتی فلزات پر مصرف در زندگی روزمره ما می‌پردازیم.

چه فلزاتی در زندگی روزمره کاربرد دارند؟

فلزات ضامن توسعه کنونی جهان هستند. با فلزات می‌توان موتور بخار را فرض کرد که انقلاب صنعتی را ممکن نمود و یا جنگ‌هایی را برای تصاحب سرزمین‌ها اشاره کرد که به نوبه خود با تجهیزات فلزی انجام می‌شدند، فلزات رفاه را نیز ممکن می‌نمایند؛ زیرا تجهیزات و ابزار پزشکی از فلزات ساخته می‌شوند. انواع فلزات در زندگی روزمره ما انبوه هستند؛ اما پنج فلز پر مصرف در تمام زوایای زندگی روزمره ما وجود دارد. پنج فلزی که از دهه ۱۹۷۰ استفاده می‌شوند و تا به امروز تغییری نداشتند. این فلزات شامل آهن، آلومینیوم، مس، سرب و روی هستند. در حال حاضر، طبق آمار سازمان جهانی فلزات (با داده‌های سال ۲۰۱۷)، این پنج فلز بر تولید جهانی غالب هستند.

کاربرد فلزات پر مصرف

نمونه‌ای از مصرف فلز آهن که امروزه اهمیت آن را به‌عنوان ماده اولیه مشخص می‌کند، تولید فولاد است. فولاد آلیاژی از آهن و کربن است. فولاد در ساخت ساختمان‌ها، پل‌ها و سایر زیرساخت‌ها و همچنین در ساخت اتومبیل و لوازم‌خانگی مصرف می‌شود. از فلزاتی که در اطراف خودمان می‌یابیم، نیمی از آنها فولاد است. آلومینیوم دومین فلز تولید شده در جهان است. اکثریت‌قریب‌به‌اتفاق این فلز در صنعت حمل‌ونقل (حدود ۵۹٪) استفاده می‌شود. آلومینیوم در ساختمان‌سازی (حدود ۵ درصد) قاب پنجره، در، سقف، ناودان، نرده رایج‌ترین کاربردهای آن است. آلومینیوم در بسته‌بندی مواد غذایی نیز استفاده می‌شود. در ظروف آشپزخانه نیز مصرف بالایی دارد.

مس سومین فلز پر مصرف در جهان است. بیشترین کاربرد فلز مس برای سیم‌کشی (۵۰ درصد از جمله کابل‌های برق، الکترونیک، تلفن و غیره) است. همچنین فلز مس به طور گسترده برای لوله‌کشی و ساخت‌وساز (لوله، پوشش، چارچوب در و پنجره، اجزای سازه‌ای و غیره) کاربرد دارد. فلز بعدی سرب است که عمدتاً برای ساخت باتری‌های سرب اسیدی مصرف می‌شود که در خودروهای معمولی کاربرد دارند. کاربردهای دیگر این فلز در ساخت کابل، رنگ و پوشش است.

فلز روی آخرین فهرست پنج فلز پر مصرف جهان است. این فلز در ترکیب گالوانیزه، آلیاژهای برنج و سایر فلزات به کار می‌رود و استحکام و سختی آنها را افزایش می‌دهد. فلز روی در صنعت خودرو و در بخش‌های ساختمان (بام و کانال‌های تهویه) و پزشکی استفاده می‌شود. روند رشد مصرف روی به‌اندازه سایر فلزات در زندگی‌مان مانند آلومینیوم، مس و آهن افزایشی نیست. انتظار می‌رود این فلز تا سال ۲۰۳۰ بالاترین رشد را داشته باشند.

دلیل استفاده از این فلزات در زندگی روزمره

فلزات همواره بخش مهمی از تمدن بشری بوده‌اند. فلزات برای اهداف مختلفی مانند ساخت سلاح، ابزار، ساخت سازه‌ها و زیرساخت‌ها استفاده می‌شوند. اهمیت فلزات در زندگی را نمی‌توان بیش از حد مورد تأکید قرار داد؛ زیرا آنها برای توسعه جامعه مدرن (تولید، ساخت‌وساز، پزشکی، تولید انرژی و فرهنگ) ضروری هستند. بخشی از زندگی روزمره ما به فولاد بستگی دارد. این ماده در همه‌جا وجود دارد و از پرمصرف‌ترین فلزات در زندگی ماست. به‌عنوان یک ماده باکیفیت و مقاومت بالا، کاربرد زیادی دارد. فلز آلومینیوم یکی از پرمصرف‌ترین فلزات در حال افزایش است، زیرا سبک بودن آلومینیوم این امکان را می‌دهد تا وسایل نقلیه‌ای تولید شود که در مصرف سوخت صرفه‌جویی کند.

دیگر خواص بسیار ارزشمند فلز آلومینیوم، نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی و الکتریکی است که این فلز را برای کاربردهایی مانند سیم‌کشی و غیره ایده‌آل می‌کند. رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، شکل‌پذیری و چکش‌خواری مس، برخی از خواصی که مس را به فلز مطلوب تبدیل می‌کند. سرب فلزی بسیار نرم با نقطه ذوب پایین است، به این معنی که می‌توان آن را به‌راحتی شکل داد و ریخته‌گری کرد. همچنین بسیار متراکم است، به این معنی که می‌توان از آن به‌عنوان وزنه تعادل استفاده کرد. سرب همچنین در برابر خوردگی مقاوم است و برای لوله‌کشی و سقف‌سازی ایده‌آل است. برخی از مهم‌ترین خواصی که روی را به فلز مطلوب تبدیل می‌کند، مقاومت در برابر خوردگی، سختی، شکل‌پذیری و چکش‌خواری آن است.

مزایا و ویژگیهای فلزات در زندگی

آهن کاربردهای زیادی به‌خصوص به‌صورت آلیاژی دارد. این فلز سخت و انعطاف‌پذیر است، به این معنی که می‌توان بدون شکستگی آن را تغییر شکل داد. نکته منفی فلز آهن این است که به‌راحتی اکسید می‌شود؛ بنابراین بایستی این فلز در برابر خوردگی محافظت نمود. مس تقریباً در همه جای محیط که جریان الکتریکی در آن جریان دارد، یافت می‌شود. بهترین رسانای انرژی الکتریکی بعد از نقره است. چگالی بالای آن برابر با ۹۶/۸ گرم در مترمربع است. پراکندگی الکترون‌ها در طول نوسانات حرارتی مسئول مقاومت ویژه آن است. هنگامی که مس در معرض هوا قرار می‌گیرد، هیدروکسید مس را تشکیل می‌دهد و طیف وسیعی از رنگ‌ها را ایجاد می‌کند. نکات منفی فلز مس این است که سنگین است.

آلومینیوم بعد از نقره، مس و طلا چهارمین رسانایی فلزات را دارد. در صنعت سیم‌کشی از نظر حجم به کابل‌های آلومینیومی با سطح مقطع بزرگ‌تر از کابل‌های مسی موردنیاز است. از طرف دیگر، آلومینیوم جرم کمتری دارد (سبک‌تر است) و ارزان‌تر از مس است؛ بنابراین در صورت نیاز به کابل‌های نازک خاص، از جنس مس استفاده می‌شود؛ اما اگر جرم کم مدنظر است و حجم مهم نیست، بیشتر آلومینیوم مصرف می‌شود به‌عنوان نمونه استفاده از کابل‌های آلومینیومی در خطوط دکل‌های برق است. سرب فلز نرم و چکش‌خوار با مقاومت شکستگی کم است. نقطه ذوب پایین سرب باعث می‌شود تا این فلز در لحیم‌کاری کاربرد داشته باشد. مقاومت آن در برابر خوردگی، سرب را به یک ماده عالی در لوله‌کشی تبدیل کرده است. فلز سرب این مزیت را دارد که اکسید نمی‌شود و زنگ نمی‌زند؛ بنابراین یک فلز بسیار مفید در ساخت قایق و غیره است.

سوالات متداول فلزات در زندگی روزمره ما

۱- چالش‌های آینده استفاده از فلزات در زندگی روزمره ما چیست؟

تمام صنایع درگیر در شیوه زندگی کنونی ما کم‌وبیش وابسته به فلزات هستند. انتظار می‌رود که این امر در آینده نیز ادامه یابد، زیرا حمل‌ونقل، کالاهای بادوام (مبلمان، خودرو و غیره) و ساخت‌وساز همچنان کالای ضروری باقی خواهند ماند.

۲- نقش فلزات در انرژی پاک چیست؟

نیروگاه‌های زمین گرمایی از فولاد ضدزنگ و مس ساخته می‌شوند که برای تولید برق از انرژی گرمای زمین استفاده می‌کنند. توربین‌های بادی از فولاد و آلومینیوم تشکیل شده‌اند که برای تولید برق از باد کاربرد دارند.

۳- آلیاژ چیست؟

هنگامی که یک فلز با یک یا چند عنصر در دمای بالا مخلوط شوند، آلیاژ به دست می‌آید. چند نمونه از آلیاژها شامل برنز (مس و قلع)، برنج (مس و روی)، فولاد (آهن و کربن) هستند.

۴- اکسیداسیون فلز چیست؟

هنگامی که فلزی در تماس با اکسیژن هوا قرار می‌گیرد، اکسیداسیون رخ می‌دهد و اکسید فلزی تشکیل می‌شود. برخی از فلزات به‌سختی اکسید می‌شوند.

۵- کدام فلز به فلز آینده معروف است؟

فلز لیتیوم بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی روزمره ما است. تلفن همراه و وسایل پیشرفته مدرن به این فلز متکی هستند. افزایش تقاضا برای خودروهای الکتریکی و تولید باتری‌های لیتیومی موجب شد تا لیتیوم به فلز آینده مشهور شود.