Recommended
More Related Content
Similar to Tecnologia_Metalli e Terre Rare_gruppo _elementi.pptx
Similar to Tecnologia_Metalli e Terre Rare_gruppo _elementi.pptx (20)
Tecnologia_Metalli e Terre Rare_gruppo _elementi.pptx
- 2. Una scoperta molto importante La tavola periodica di Mendeleev è la scoperta più significativa nella storia dell'evoluzione dei materiali. Cosi’ hanno stabilito recentemente i membri di 68 Paesi che fanno parte dell'Aimmpe (American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers), l'Istituto che si occupa della ricerca di nuovi materiali . La Tavola Periodica degli Elementi è lo schema col quale vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico, ossia in base al numero di protoni presenti nel nucleo degli elementi. La tavola Periodica esiste in varie versioni , a seconda delle caratteristiche degli elementi che si vogliono evidenziare
- 3. La Tavola Periodica degli Elementi L'esempio di tabella periodica che segue mette in evidenza lo stato fisico dei singoli elementi ed inoltre mostra i metalli
- 4. Classificazione dei metalli Leggeri: magnesio (Mg), alluminio (Al), titanio (Ti) hanno buona resistenza meccanica e sono molto leggeri. Ferrosi: il ferro (Fe) è il metallo più usato sia come acciaio sia come ghisa. Il cromo (Cr), il manganese (Mn), il cobalto (Co) e il nickel (Ni) sono usati in lega con l’acciaio. Malleabili e anticorrosione: il rame (Cu) è resistente alla corrosione. Zinco (Zn), stagno(Sn) e piombo (Pb) sono molto malleabili e resistenti alla corrosione. Preziosi: Argento (Ag), platino (Pt) e oro (Au) sono molto rari.
- 5. Proprietà fisiche dei metalli Aspetto: quasi tutti i metalli hanno un colore bianco-grigiastro (fanno eccezione il rame e l’oro) e una lucentezza molto elevata, detta lucentezza metallica. Peso specifico (tabella a sinistra): i metalli leggeri sono tre (il magnesio, l’alluminio e il titanio), quasi tutti gli altri sono pesanti, tra i pesantissimi ci sono l’uranio e l’oro. Temperatura di fusione (tabella a destra): il passaggio da solido a liquido è detto fusione e avviene a una determinata temperatura. Altre proprietà fisiche dei metalli sono: la conduttività elettrica, la conduttività termica, la resistenza alla corrosione.
- 8. PROPRIETÀ LUCENTEZZA RESISTENZA ALLE SOLLECITAZIONI MECCANICHE DUTTILITÀ, MALLEABILITA’ RESILIENZA O TENACITA’ CAPACITA’ DI MESCOLARSI IN LEGHE acciaio inox acciaio al carbonio alluminio rame ottone zinco stagno piombo METALLI FERROSI E NON FERROSI
- 9. METALLI FERROSI METALLI NON FERROSI Cristalli di ematite CLASSIFICAZIONE DEI METALLI Cristalli di bauxite METALLI FERROSI E NON FERROSI
- 10. PROPRIETÀ LEGHE DEL FERRO • DUTTILE; • MALLEABILE; • PUÒ ESSERE SALDATO A CALDO; • FACILMENTE LAVORABILE; • OSSIDABILE. • FERRO + CARBONIO (in alta percentuale) = GHISA • FERRO + CARBONIO (in bassa percentuale) = ACCIAO FERRO METALLI FERROSI
- 11. PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • MOLTO DURA ( è difficile scalfirla con una punta) • MOLTO FRAGILE ( si rompe facilmente) • 90% TRASFORMATA IN ACCIAIO • OGGETTI DECORATIVI • BASAMENTI DI MACCHINE GHISA Ferro + Carbonio (da 1,9 a 6%) METALLI FERROSI
- 12. PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • RESISTENTE A SOLLECITAZIONI MECCANICHE • MOLTO DURO • TENACE (resite agli urti) • ELEMENTI DA COSTRUZIONI • UTENSILI ACCIAIO Ferro + Carbonio (dal 0,1 a 0,8%) METALLI FERROSI
- 13. PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • OTTIMA RESISTENZA ALLA CORROSIONE • PENTOLE, POSATE • RUBINETTERIA • STRUMENTI SCIENTIFICI ACCIAIO INOSSIDABILE Acciaio + Cromo + Nichel METALLI FERROSI
- 14. ACCIAIO INOSSIDABILE LEGA DI Acciaio + Cromo + Nichel METALLI FERROSI
- 15. Materiali metallici non ferrosi
- 16. Tavola periodica degli elementi 02 Massa atomica relativa (Ar) Numero atomico (Z) Elettronegatività Valenze Gas Liquidi Solidi Preparati artificialmente Elementi di transizione
- 17. RAME Cu PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • DUTTILE; • MALLEABILE; • OTTIMO CONDUTTORE TERMICO ED ELETTRICO; • RESISTENTE ALLA CORROSIONE. • TUBI; • FILI ELETTRICI; • COPERTURE; • RECIPIENTI. LEGHE • RAME + STAGNO = BRONZO • RAME + ZINCO = OTTONE METALLI NON FERROSI
- 18. RAME Cu Di colore marrone rossastro, si scurisce lentamente a contatto con l'aria. Duttile, può essere battuto in forma perché è relativamente morbido. Conduce l'elettricità e calore. Uso in cablaggi elettrici, tubi, bollitori, ciotole, ciotole, tubi e impianti idraulici. Usato anche nella produzione di circuiti stampati. Viene lavorano bene sui torni e abbastanza bene con gli utensili a mano. Usato per ornamenti, sculture in bronzo fuso ed eliche di navi. Usato anche per cuscinetti in ingegneria. Contenuto di stagno fino al 10%. Una lega di rame e zinco 65% - 35%. Di colore da giallo intenso a dorato. La superficie si appanna lentamente a contatto con l'aria. Conduce l'elettricità. Resiste alla corrosione. Componenti per impianti elettrici, ingegneria, ornamenti, strumenti musicali. • RAME + STAGNO = BRONZO • RAME + ZINCO = OTTONE
- 19. Il rame si ricava da numerosi minerali, uno dei più importanti è la calcocìte. L’estrazione del metallo è molto complessa e porta a due tipi di prodotto: il rame metallico e il rame elettrolitico. Prof. A.Battistelli
- 20. Rame Ricavato dalla calcopirite, dalla calcosina e dalla cuprite (minerali di scarsa qualità a base di zolfo), il rame è tra primi metalli lavorati dall’uomo (V sec. a.C.). Trattandosi di un materiale molto duttile viene essenzialmente lavorato per estrusione (fili e barre) e per laminazione (lamiere e tubi). A seguito del primo attacco degli agenti atmosferici sul rame si forma una patina protettiva che protegge il materiale da ulteriori azioni aggressive: tale strato (Sali basici di rame di circa 10,0 µ di spessore detto verderame) conferiscono al rame dapprima il colore bruno e successivamente il tipico colore verde. In condizioni ambientali non aggressive possono essere necessarie decine di anni prima di raggiungere la colorazione verde mentre in condizioni ambientali aggressive, come vicino a stabilimenti industriali o alla costa marina, il verde rame compare anche dopo soli 3 anni. Minerale di calcopirite, calcosina e cuprite. ASSOMET Associazione Nazionale Industrie Metalli non Ferrosi. 09
- 21. Rame Essendo un materiale caratterizzato da una elevatissima resistenza agli agenti atmosferici e chimici, una buona duttilità e un’ottima lavorabilità, in edilizia il rame ha un impiego molto diffuso. In particolare, è impiegato per la realizzazione di: 1.manti di copertura e rivestimenti di facciata (spessore 0,6 mm); 2.tubi per impianti termici e idrosanitari (spessore 0,5-0,8 mm); 3.tubi (spessore 0,5-0,8 mm); 4.opere di lattoneria, quali gronde, scossaline, converse, etc. (spessore 0,5-0,8 mm); 5.accessori, quali cimase, scossaline, etc. (spessore 0,5-0,8 mm). Tubazioni e rivestimenti in rame. 10
- 22. Il tubo di rame comune è: -resistente alla corrosione; -facile da lavorare. Il motore elettrico ha: -l’avvolgimento in filo di rame elettrolitico. Il rubinetto è: -di ottone, lega che possiede durezza, facilità di fusione e resistenza alla corrosione. La campana è: -di bronzo, lega che resiste bene all’usura. Prof. A.Battistelli
- 23. Piombo, stagno e zinco Il piombo, la cui diffusione è dovuta al suo punto di fusione particolarmente basso (327°C), data la sua elevata deformabilità a freddo (è detto metallo molle) e la sua modesta resistenza meccanica, è utilizzato esclusivamente per la fabbricazione di tubi, elementi di raccordi per gli apparecchi sanitari, piastre di ripartizione e di raccordo. Lo stagno, oltre ad essere impiegato per la formazione di leghe, non si altera all’aria e quindi viene utilizzato soprattutto per proteggere superfici metalliche corrodibili e nelle saldature a bassa temperatura. Lo zinco (punto di fusione 420°C) si ricava per ossidazione e cottura da una minerale argilloso- calcareo solforoso povero di zinco (ZnS). Allo stato puro, non lega con altri elementi, ha una scarsa resistenza meccanica, una elevata fragilità e assume un comportamento duttile tra i 120- 200°C, diventando molto lavorabile e laminabile a caldo: ha però un ottima resistenza alla corrosione e all’attacco degli agenti atmosferici. Proprio per questo in edilizia viene impiegato come protettivo dell’acciaio e di altri metalli attraverso procedimenti di protezione catodica (zincatura a freddo e a caldo) e galvanizzazione. Viene impiegato anche per manti di copertura e rivestimenti di facciata, opere di lattoneria, accessori, etc. 11 Copertura rivestita in lastre di piombo.
- 24. Ottoni e bronzi Rivestimento di facciata in lega zinco-rame- titanio (nome commerciale Rheinzink) [Frank O. Gehry, Vitra, Basilea (CH) 1999]. La facilità del rame a formare leghe con altri metalli ne ha esteso talmente l’impiego che più del 50% viene utilizzato industrialmente nelle leghe. L’aggiunta al rame dello zinco, nella misura del 5- 40%, forma gli ottoni: le leghe contenenti soltanto rame e zinco sono dette ottoni comuni, quelle che contengono anche altri metalli sono dette ottoni speciali. L’aggiunta al rame dello stagno, nella misura dell’1-30%, forma i bronzi. Le lamiere metalliche vengono generalmente stoccate in rulli detti coils per poi subire successivi livelli di lavorazione per arrivare agli spessori desiderati. 24
- 25. ALLUMINIO Al PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • OTTIMO CONDUTTORE TERMICO ED ELETTRICO; • RESISTENTE ALLA CORROSIONE E ALL’OSSIDAZIONE; • FACILMENTE LAVORABILE; • RICICLABILE • LEGGERO • NON TOSSICO • IMBALLAGGI PER L’INDUSTRIA ALIMENTARE; • SERRAMENTI; • PENTOLE E OGGETTI DA CUCINA. METALLI NON FERROSI
- 26. 26 Metallurgia dell’alluminio L’alluminio si ricava da un minerale detto bauxite, di aspetto terroso e colore rosso mattone. L’estrazione del metallo è complessa e necessita di una grande quantità di energia. Dalla lavorazione della bauxite si ottengono due tipi di prodotto: l’alluminio metallico e l’alluminio elettrolitico utilizzato per i cavi elettrici e telefonici.
- 27. Alluminio Non essendo un materiale presente in natura allo stato nativo, l’alluminio è stato isolato dall’allumina (che è un composto della bauxite) per la prima volta nel 1925 dal chimico danese Hans Christian Oersted: dopo l’acciaio, l’alluminio è attualmente il metallo più utilizzato nelle costruzioni. Dato che da 4 tonnellate di bauxite si ottiene soltanto 1 tonnellata di alluminio, l’industria dell’alluminio è tra le più avanzate nella tecnica del riciclaggio delle materie prime seconde. Avendo l’alluminio puro (punto di fusione 660°C) ottenuto dal minerale della bauxite caratteristiche meccaniche modeste, viene combinato in leghe con il magnesio, lo zinco, il silicio e il rame. Le leghe commercialmente più diffuse sono quelle della serie 6000 ovvero: 1. il duralluminio, con il 4% di rame; 2. l’aluman, con l’1,5% di manganese; 3. l’anticorodal, con lo 0,6-0,8% di manganese, lo 0,6-0,8% di magnesio, lo 0,9-1,15% di silicio; 4. l’alumag, con lo 0,5-5% di magnesio. In questeleghe risultano migliorate le caratteristiche di resistenza meccanica, duttilità, lavorabilità, resistenza alla corrosione. A questa classe appartengono le leghe per i profilati utilizzati in serramentistica (lega 6060). Cava dismessa di bauxite, Otranto Lecce (I). Minerale della bauxite. 03
- 28. Alluminio La sua resistenza meccanica varia a seconda degli elementi con cui è legato: si tratta comunque di un materiale con valori molto vicini a quelli dell’acciaio con il vantaggio di essere molto più leggero (2.700,0 kg/m3, circa 1/3 dell’acciaio) e di avere una maggiore resistenza alla corrosione. L’alluminio in edilizia viene utilizzato per la realizzazione di infissi, curtain-walls, manti di copertura e rivestimenti di facciata, controsoffitti, etc.: fogli di alluminio vengono utilizzati anche per la realizzazione di barriere al vapore e finiture di coperture piane non praticabili. Caratteristiche dell’alluminio. Francesco Simeoni, Edificio commerciale e direzionale, Rovereto (TN) 2001. 04 Massa volumica 2.700 kg/cm3 Temperatura di fusione 658° Carico di rottura 15,0 kg/mm Carico di snervamento 13,0 kg/mm Allungamento percentuale 8% Modulo di elasticità 650.000 kg/cm2 Coeff. dilatazione termica 0,000024
- 29. 29 Osserviamo vari tipi di alluminio La scala pieghevole ha: - resistenza meccanica; - resistenza alla corrosione; - leggerezza. Il radiatore è: - in alluminio comune. I cavi dell’alta tensione: - sono in alluminio elettrolitico. Le carrozze ferroviarie: - sono costruite con leghe leggere di alluminio e magnesio.
- 30. 30 Riciclaggio in Italia In Italia l’alluminio secondario è la fonte principale di materia prima di questo metallo. La provenienza dell’alluminio secondario è : da rottame nazionale per il 70% e da rottame d’importazione per il 30%. Con la produzione di alluminio secondario si risparmia il 95% dell’energia. Responsabilità ambientale Nei contenitori per la raccolta differenziata dell’alluminio (raccolto spesso insieme a vetro e plastiche) puoi introdurre: - lattine per bibite e conserve con simbolo “AL”; - bombolette spray private dei nebulizzatori di plastica; - fogli di carta d’alluminio; - vaschette per alimenti.
- 31. 31 Rifusione di lattine d’alluminio Rifusione - I paccotti di lattine sono introdotti nel forno rotatorio, all’interno del quale il metallo diventa liquido. - L’alluminio fuso esce dal forno e scorre in un canale fino alle lingotterie. Qui viene fatto raffreddare e diventa un blocco solido. - Il lingotto di alluminio passa alla laminazione che lo trasforma in un nastro arrotolato.
- 32. TITANIO Ti PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • OTTIMO CONDUTTORE TERMICO ED BASSA DENSITÀ, QUINDI LEGGEREZZA; • ELEVATA RESISTENZA ALLA CORROSIONE, ALL’ABRASIONE, ALL’IMPATTO, AL TAGLIO E AI RAGGI UV; • ELEVATA INERZIA TERMICA E BUONA RESISTENZA AL CALORE; • LAVORABILITÀ E SALDABILITÀ DI BUON LIVELLO; • NON INQUINANTE, NON TOSSICO E RICICLABILE METALLI NON FERROSI • INDUSTRIA AERONAUTICA E AEROSPAZIALE • MAZZE DA GOLF, BICICLETTE • COMPONENTI MOTOCICLISTICI • COMPUTER PORTATILI • PARTI DEI PROPULSORI MARINI • FABBRICAZIONE DELLE CASSE DEGLI OROLOGI; • PROTESICHE DI ANCA E GINOCCHIO • IMPIANTI DENTALI • PIERCING e LENTI DEGLI OCCHIALI
- 33. METALLI NON FERROSI Elica al titanio Casse di orologi in titanio Parker t1 titanio 1970
- 34. Titanio Il titanio è un metallo bianco argenteo, dotato di proprietà analoghe a quelle dello stagno. Scoperto da Martin Heinrich Klaproth nel 1795 è stato isolato da Justus von Liebig nel 1831, che lo ottenne dal rutilo. Tra i metalli, è al quarto posto per abbondanza sulla crosta terrestre. A partire dagli anni Cinquanta, grazie ad un processo di estrazione efficace, si sono sviluppate due categorie di materie prime: 1.titanio commercialmente puro (Ti>99%), indicato con la sigla ASTM CP; 2.leghe di titanio, con una percentuale di titanio di 80-98%, unito ad alluminio, vanadio, stagno, cromo o altri elementi di lega. Minerale di rutilo e ilmenite. •Il carburo e il nitruro di titanio (TiC e TiN) vengono utilizzati nella fabbricazione di inserti per utensili adatti al taglio dei metalli ad alta velocità, cioè i cosiddetti inserti in "metallo duro". In particolare il carburo di titanio viene utilizzato, insieme al carburo di tungsteno (WC), al cobalto e ad altri carburi (carburo di niobio e carburo di tantalio) per realizzare il corpo degli inserti, mentre il nitruro di titanio serve per il rivestimento superficiale degli inserti; •L'Alluminuro di Titanio, grazie alle doti di tenacità ad alte temperature, leggerezza e resistenza all'ossidazione sta lentamente iniziando a soppiantare le Superleghe base nichel nella produzione delle pale utilizzate nelle turbine dei motori aeronautici; •Facendo passare una corrente elettrica in strati sottili di nitruro di titanio a temperatura molto bassa si verifica un fenomeno detto di superisolamento;
- 35. Titanio I settori di impiego di elezione del titanio sono il navale e l’automobilistico, dove è utilizzato soprattutto per le bielle e altre parti dei motori che sfruttano le caratteristiche fisiche, meccaniche e di resistenza alla corrosione di questo metallo, ed il settore della bioingegneria, che sfrutta la leggerezza, resistenza e biocompatibilità del titanio per realizzare protesi mediche. Inoltre è largamente impiegato per la produzione di armi (proiettili, missili, etc.). Infine, in architettura è impiegato soprattutto come involucro di rivestimento sotto forma di lastre, doghe e lamiere con spessori di circa 0,5 mm. Studio Busman& Habenern Wall Raf Richartz Museum, Koln (D) 2001. Building Design Partnership Centro nazionale delle Scienze, Glasgow (UK) 2003. 06
- 36. Frank O. Gehry, Guggenheim Museum, Bilbao (E) 1997 Oltre all’articolata composizione volumetrica, il vero protagonista del Guggenheim Museum è il titanio: le 30.000 lastre da 0,3 mm di spessore ricoprono gran parte delle superfici esterne e caratterizzano l’aspetto della famosa architettura. In alcune occasioni è stato utilizzato per la fabbricazione di penne stilografiche. Nel 1970, all'indomani dell'allunaggio, la Parker produsse per un breve periodo la T-1, una stilografica interamente in titanio, in omaggio ai materiali usati nella missione spaziale. Nel 2000 la casa produttrice italiana Omas produsse una serie di stilografiche del modello classico a dodici facce "arte italiana" interamente in titanio, sia il corpo sia il pennino. La serie venne denominata T-2 ed è stata commercializzata solo per un breve periodo.
- 37. Frank O. Gehry, Guggenheim Museum, Bilbao (E) 1997 Il titanio necessario a realizzare il rivestimento è stato estratto in Australia, fuso in Francia, laminato negli Stati Uniti, decappato in Gran Bretagna e assemblato in Italia, prima di essere trasportato in Spagna. 08
- 38. Materiali metallici Metallo Massa volumica (kg/m3) Temperatura di fusione (C°) Colore Piombo (Pb) 11.340 327 Grigio azzurro Rame (Cu) 8.910 1.083 Rosso Nichel (Ni) 8.800 1.455 Grigio splendente Ferro (Fe) 7.860 1.535 Grigio Stagno (Sn) 7.300 232 Bianco splendente Cromo (Cr) 7.200 1.880 Bianco splendente Zinco (Zn) 7.200 420 Bianco azzurro Titanio (Ti) 4.500 1.725 Bianco argenteo Alluminio (Al) 2.700 658 Bianco argento Magnesio (Mg) 1.740 650 Bianco argenteo Andrea Pisano, L’arte del fabbro, Firenze 1336. Diego Velazquez, La Fucina di Vulcano, Madrid 1630 Efesto (Vulcano per i romani) era il dio del fuoco e il fabbro degli dei. 38
- 39. ORO Au PROPRIETÀ ALCUNI UTILIZZI • IL PIU’ DUTTILE E MALLEABILE; • MOLTO RESISTENTE ALLA CORROSIONE E ALL’OSSIDAZIONE • MONETE; • GIOIELLI; LEGHE • ORO + ARGENTO + RAME = ORO GIALLO • ORO + ARGENTO + NICHEL = ORO BIANCO • ORO + RAME + ARGENTO = ORO ROSSO METALLI NON FERROSI
- 40. MATERIALI METALLICI NON FERROSI Si dicono materiali non ferrosi , tutti quei materiali che non contengono ferro, ma sono costituiti da altri materiali o loro leghe. I metalli non ferrosi si distinguono in: pesanti, se hanno massa volumica > 5 Kg/dm3 . leggeri, se hanno massa volumica < 5 Kg/dm3 . ultraleggeri, se hanno massa volum. < 2 Kg/dm3 .
- 41. GRUPPO DEI METALLI NON FERROSI
- 42. GRUPPO DEI METALLI PESANTI Nickel, nomignolo di un folletto maligno tenero, tanto da poterlo tagliare con un coltello, e facilmente deformabile, ma l'aggiunta anche di piccole quantità di altri elementi, in particolare di piccole quantità di arsenico, antimonio, argento o cadmio, ne aumenta considerevolment e la durezza Con lo zinco si producono le grondaie, le protezione metalli e le valvole per condutture. Lo stagno è utilizzato per fare le canne dell’organo, il peltro, il vetro opalino, gli smalti e alcuni tipi di latta. Dal greco kòbalos (folletto), cioè gnomo sotterrane, fonde a 1495 ºC e a temperatura ambiente è più duro del nichel e dell'acciaio. una bomba «sporca» al cobalto 60 uccide con le radiazioni, cioè con i malefici raggi gamma prodotti nei più frenetici fenomeni radioattivi. I raggi gamma non solo causano orrende ustioni, ma si insinuano nel midollo osseo e interferiscono con l’attività dei cromosomi nei globuli bianchi. Le cellule muoiono o diventano cancerose, deformi e non più in grado di combattere le infezioni. Leo Szilàrd scopritore della reazione a catena, nel 1950 calcolò in tutta serietà che disseminando la Terra con circa due grammi di cobalto 60 per chilometro quadrato, la radiazione gamma risultante spazzerebbe via il genere umano – nella versione nucleare della nuvola di polvere che fece estinguere i dinosauri. Rame Cu Nichel Ni Piombo Pb Zinco Zn Stagno Sn Cobalto Co
- 43. Rame Dal latino tardo aeramen, dal classico aes aeris, rame, bronzo]. ) Elemento chimico di simbolo Cu, peso atomico 63,54 e numero atomico 29. Il rame puro è un metallo dal caratteristico colore rosso, assai duttile e malleabile, con una densità di 8,95 kg/dmc; fonde a 1083 ºC. Gli impieghi più importanti del rame sono quelli in elettrotecnica e in termotecnica (serpentine, caldaie, scambiatori di calore, ecc.), nella preparazione di molte sue leghe, quali gli ottoni, i bronzi, i bronzi di alluminio, ecc., e nella produzione di suoi composti, come il solfato di rame largamente usato quale anticrittogamico. Il rame è ancora usato per rivestimenti e oggetti artistici; abbandonato è invece l'uso di pentole e vasellame da cucina, che poteva dar luogo a intossicazioni più o meno gravi a causa della possibile solubilizzazione del rame da parte di acidi organici contenuti negli alimenti.
- 44. Nichel Dallo svedese nickel, dal tedesco Kupfernickel, propr. falso rame (da Kupfer, rame, e Nickel, nomignolo di un folletto maligno), nome dato dai minatori alla niccolite, con allusione alla difficoltà di estrarne il rame. Elemento chimico di simbolo Ni, peso atomico 58,71 e numero atomico 28. Il nichel puro e compatto è un metallo dal caratteristico colore grigio chiaro, assai lucente dopo politura, magnetico, anche se meno del ferro (punto di Curie 353 ºC), di densità 8,90 kg/dmc e con punto di fusione a 1453 ºC. Un terzo ca. della produzione mondiale di nichel è utilizzato, specialmente come metallo puro, nell'industria chimica, elettrochimica, elettrotecnica ed elettronica. La maggior parte del nichel viene impiegata però per la preparazione di moltissime leghe (oltre 3000) fra cui gli acciai (nei quali il nichel spesso è presente in quantità variabili dallo 0,5 al 35%) che hanno un posto prevalente, in quanto a essi è destinato oltre il 50% della produzione di nichel. La sua funzione è quella di migliorare le caratteristiche di tenacità, temperabilità, resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e al calore dell'acciaio specie quando è associato al cromo (acciai inossidabili).
- 45. Piombo Dal latino plumbum, nome del piombo. Elemento chimico di simbolo Pb, peso atomico 207,19 e numero atomico 82. Il piombo è un metallo di colore bianco-azzurro e lucente sulle superfici tagliate di fresco ma che all'aria rapidamente si ossida perdendo la lucentezza e assumendo il suo caratteristico colore grigio-azzurrognolo. È tenero, tanto da poterlo tagliare con un coltello, e facilmente deformabile, ma l'aggiunta anche di piccole quantità di altri elementi, in particolare di piccole quantità di arsenico, antimonio, argento o cadmio, ne aumenta considerevolmente la durezza. È poco duttile e malleabile, anche a causa della sua grana cristallina generalmente grossolana: per solidificazione del metallo fuso si formano facilmente cristalli della lunghezza anche di alcuni cm. Il piombo fonde a 327,43 ºC e bolle a 1740 ºC; ha una densità elevata, di 11,342 kg/dmc. Il piombo trova impiego nella fabbricazione di tubi per l'acqua e per l'industria chimica e delle guaine di protezione dei cavi elettrici e telefonici
- 46. Zinco atomico 65,38 e di numero Dal tedesco Zink. Elemento chimico di simbolo Zn, di peso atomico 30. Lo Zn è un metallo bianco-azzurro, di media durezza, intorno ai 200 ºC diventa fragile e può essere macinato in polvere; all'aria scurisce lentamente, probabilmente perché si ricopre di una pellicola di ossido o di carbonato che lo autoprotegge. Con lo zinco si producono le grondaie, le protezione metalli e le valvole per condutture.
- 47. Stagno Dal latino stannum, nome latino dello stagno. Elemento chimico di simbolo Sn, peso atomico 118,69 e numero atomico 50. Lo stagno α o stagno grigio (densità 5,75 kg/dmc) ha la struttura del diamante ed è instabile al di sopra dei 132 ºC ; a questa temperatura si trasforma in stagno β o stagno bianco (densità a 20 ºC =7,3 kg/dmc) con caratteristiche metalliche; al di sopra di 161 ºC si trasforma in γSn che è una modificazione più fragile del metallo. La conversione dello stagno metallico in stagno grigio fu osservata per la prima volta nelle canne d'organo delle cattedrali delle città nordeuropee. A causa infatti delle basse temperature le canne degli organi sviluppavano strane escrescenze, fenomeno che veniva definito “peste dello stagno”. Lo stagno è utilizzato per fare le canne dell’organo, il peltro, il vetro opalino, gli smalti e alcuni tipi di latta.
- 48. Cobalto Dal greco kòbalos (folletto), cioè gnomo sotterraneo. Elemento chimico di simbolo Co, peso atomico 58,93 e numero atomico 27. Il cobalto puro si presenta come un metallo bianco e lucente, di aspetto simile a quello del nichel dal quale però si distingue per i suoi riflessi bluastri; fonde a 1495 ºC e a temperatura ambiente è più duro del nichel e dell'acciaio. La sua densità è pari a 8900 kg/mc I sali e gli ossidi di cobalto vengono impiegati fino da epoca molto antica per colorare il vetro e gli smalti ceramici in blu o in rosa . Il cobalto metallico è stato largamente impiegato solo in epoca recente, soprattutto per la produzione di leghe speciali, in quanto l'aggiunta di cobalto agli acciai inossidabili al cromo-nichel ne migliora la resistenza alla corrosione e le proprietà meccaniche anche a elevate temperature.
- 49. GRUPPO DEI METALLI LEGGERI L'acqua degli oceani contiene in media 1,27 g/l di magnesio e ne costituisce quindi un'enorme riserva naturale; tutte le acque potabili contengono piccole quantità di sali di magnesio, e quantità maggiori ne contengono varie acque minerali. Il magnesio è indispensabile alla vita: in particolare è presente nella molecola della clorofilla. Dal latino Titanus (Titano), denominato così per la sua alta resistenza meccanica. Infatti Titano era un gigante mitologico. Il titanio è utilizzato specialmente nelle industrie chimica, elettrochimica, aeronautica e missilistica. È Un elemento tossico, da considerarsi cancerogeno ed è inoltre utilizzato nella costruzione di giroscopi, parti di computer, molle per orologeria e strumenti dove leggerezza, rigidità e stabilità dimensionale sono richieste. Alluminio Al Magnesio Mg Titanio Ti Berillio Be Calcio Ca
- 50. Alluminio Da alumen un composto dell’alluminio. Elemento chimico di simbolo Al peso atomico 26,98 e numero atomico 13. L'alluminio puro è un metallo dal caratteristico colore bianco argenteo, molto leggero (densità = 2700 kg/mc ), cristallizza nel sistema monometrico con reticolo cubico a facce centrate; fonde a 660 ºC e bolle a 2056 ºC. L'alluminio presenta una conducibilità elettrica assai elevata, anche se inferiore a quella del rame. L’alluminio è molto usato in campo metallurgico: viene utilizzato per fare le finestre e per la carrozzeria delle automobili.
- 51. Magnesio Elemento chimico di simbolo Mg, peso atomico 24,312 e num. atomico 12, tra i metalli industriali è quello più leggero (densità 1,72 kg/dmc ) L'acqua degli oceani contiene in media 1,27 g/l di magnesio e ne costituisce quindi un'enorme riserva naturale; tutte le acque potabili contengono piccole quantità di sali di magnesio, e quantità maggiori ne contengono varie acque minerali. Il magnesio è indispensabile alla vita: in particolare è presente nella molecola della clorofilla. Puro, è lucente e di colore argenteo sulle superfici fresche, però all'aria diviene rapidamente opaco a causa della formazione di uno straterello di ossido. Fonde a 651 ºC e bolle a 1107 ºC; ha una densità di 1,72 kg/dmc molto basso per un metallo, ed è abbastanza duttile e malleabile. Il magnesio trova impiego nei laboratori chimici per la preparazione dei composti di Grignard, in fotografia (lampo al magnesio), nella preparzione di miscele pirotecniche, e in metallurgia dove è usato quale disossidante di metalli e di leghe, e soprattutto per ottenere leghe particolari (leghe leggere)
- 52. Titanio Dal latino Titanus (Titano), denominato così per la sua alta resistenza meccanica. Infatti Titano era un gigante mitologico. Elemento chimico di simbolo Ti, peso atomico 47,90 e numero atomico 22; individuato nel 1795 da M. H. Klaproth, ma isolato soltanto nel 1813, è ottenuto in quantità apprezzabili a iniziare dal 1910. Allo stato di elemento puro e compatto il titanio si presenta come un metallo di colore argenteo e lucente, duro, duttile e malleabile; basta però un contenuto anche ridottissimo di impurità, per esempio di ossigeno, di azoto o di carbonio, per renderlo molto fragile. Il titanio è utilizzato specialmente nelle industrie chimica, elettrochimica, aeronautica e missilistica. La sua presenza negli acciai comporta la formazione di carburi stabili: pertanto viene aggiunto in piccole quantità (0,1%) come stabilizzante negli acciai inossidabili e in maggiore quantità, associato al tungsteno, in alcuni acciai da utensili da taglio e per stampi.
- 53. Berillio Il nome berillio deriva dal greco bēryllos ; che ha come simbolo Be e come numero atomico il 4. Il berillio è un metallo alcalino terroso color grigio acciaio, tenace, leggero ma fragile. Ha densità di 1850 kg/mc e punto fusione a di 1287 °C . È usato principalmente come agente rafforzante nelle leghe (rame-berillio). È Un elemento bivalente, tossico, da considerarsi un cancerogeno Il fattore di elasticità di questo metallo leggero è di circa 1/3 superiore a quello dell'acciaio. Possiede un'eccellente conducibilità termica, è diamagnetico e resiste agli attacchi dell'acido nitrico concentrato. Il berillio resiste all'ossidazione se esposto all'aria Il berillio è usato come legante nella produzione di rame-berillio . Le leghe rame-berillio sono usate in un'ampia gamma di applicazioni per via della loro conducibilità elettrica e termica, alta resistenza e durezza, proprietà diamagnetiche, oltre che alla resistenza a corrosione e fatica. Queste applicazioni includono la produzione di: elettrodi per la saldatura a punto, molle, attrezzi che non producono scintille e contatti elettrici. Grazie alla loro rigidezza, leggerezza e stabilità dimensionale in un ampio raggio di temperature, le leghe rame-berillio sono usate nell'industria aerospaziale e militare come materiali strutturali leggeri per la fabbricazione di aerei supersonici, missili, veicoli spaziali e satelliti per telecomunicazioni. Il berillio è inoltre utilizzato nella costruzione di giroscopi, parti di computer, molle per orologeria e strumenti dove leggerezza, rigidità e stabilità dimensionale sono richieste. Composti al berillio venivano usati nei tubi delle lampade a fluorescenza, ma questo uso fu abbandonato per via della berilliosi che colpiva gli operai addetti alla produzione.
- 54. Calcio Elemento chimico di simbolo Ca, peso atomico 40,08 e numero atomico 20. Data la sua elevata tendenza a combinarsi, in natura non lo si rinviene mai allo stato libero. Il calcio puro così ottenuto si presenta come un metallo di colore bianco argenteo lucente sulle superfici tagliate di fresco, ma lasciando il metallo all'aria la lucentezza scompare rapidamente a causa della formazione di una pellicola di ossido. È assai tenero, duttile e malleabile e molto leggero, con un massa specifica di 1,54 kg/dmc , un poco inferiore a quello del magnesio. L'uso del calcio quale materiale metallico puro o costituente di leghe trova tuttavia un ostacolo insormontabile nella sua elevata reattività chimica. Riscaldato all'aria a temperatura elevata si trasforma infatti in una miscela di ossido, CaO, e di nitruro, Ca3N2; con l'acqua reagisce energicamente anche a temperatura ambiente trasformandosi in idrossido con sviluppo di idrogeno.
- 55. Per tutto il XIX secolo, un buon numero di brillanti scienziati si sono dedicati anima e corpo all’alluminio – e oggi non saprei dire se per la quotazione dell’elemento sia stato un bene o un male. Un chimico danese e un tedesco riuscirono quasi contemporaneamente a isolarlo attorno al 1825, separandolo dall’allume, un astringente ed emostatico noto da lunga data. Poiché si presentava argenteo e scintillante, fu subito classificato come metallo prezioso, nella stessa classe di oro e platino, dunque molto costoso. Vent’anni dopo un chimico francese inventò un modo per rendere più efficiente la produzione di alluminio, che divenne una merce di scambio disponibile sul mercato. Certo, per chi se lo poteva permettere: era più caro del l’oro. Nonostante si tratti del metallo più diffuso nella crosta terrestre (di cui costituisce circa l’8 per cento in peso, centinaia di milioni di volte più dell’oro), l’alluminio non si presenta mai in forma pura, ma sempre legato a qualche altro elemento, di solito l’ossigeno. Riuscire a ottenere un campione di alluminio puro era considerato un miracolo. I francesi esibivano lingotti di alluminio degni di Fort Knox a fianco dei loro gioielli del la corona, e l’imperatore Napoleone III riservava nei banchetti ufficiali un servizio di posate di alluminio agli ospiti di riguardo (gli altri dove vano accontentarsi di forchette e coltelli d’oro). Nel 1884 il governo americano, per mostrare la potenza industriale della nazione, fece collocare sulla sommità dell’obelisco monumentale dedicato a George Washington una piramide di alluminio pesante tre chili. Secondo i calcoli di uno storico, trenta grammi di quell’alluminio sarebbero bastati a pagare una giornata di lavoro di tutti gli operai che ave vano costruito il monumento. L’alluminio regnò incontrastato per sessant’anni sul trono del metallo più prezioso, fino a quando un chimico americano non lo fece cadere dal suo piedistallo. Le sue proprietà – leggerezza, resistenza, lucentezza – erano molto allettanti per gli industriali, e la sua onnipresenza nella crosta terrestre prometteva di rivoluzionare l’intero settore metallurgico. L’alluminio era una vera ossessione, ma nessuno era mai riuscito a trovare un modo efficace per separarlo dall’ossigeno. Frank Fanning Jewett, professore di chimica all’Oberlin College, nell’Ohio, raccontava ai suoi studenti che il primo a dominare quell’elemento sarebbe diventato ricco come lo scopritore di un nuovo Eldorado. E almeno uno di loro fu abbastanza ingenuo da crederci e provarci sul serio.
- 56. Tecnici in giacca e cravatta restaurano la piramide di alluminio sulla sommità del monumento a Washington. Il governo americano fece sormontare il monumento da una punta di alluminio nel 1884 come segno di potenza nazionale: l’alluminio era allora il più caro (e prestigioso) metallo al mondo, molto più dell’oro (Bettmann/Corbis). La produzione di alluminio dell’Alcoa crebbe a ritmo esponenziale: da circa 22 chili al giorno nei primi mesi del 1888 a 40 tonnellate nel 1908, appena sufficienti a soddisfare la domanda. I prezzi, ovviamente, crollarono. Grazie a un avanzamento tecnologico avvenuto prima della nascita di Hall, le quotazioni alla borsa merci di Chicago erano scese da 550 dollari alla libbra a 18. Cinquant’anni dopo, a prezzi correnti, cioè senza tener conto dell’inflazione, l’Alcoa lo vendeva a 25 centesimi la libbra. Un’evoluzione così rapida si è riscontrata, probabilmente, solo in un altro caso nella storia americana: la rivoluzione dei semiconduttori al silicio, ottant’anni più tardi.3 Come i moderni signori del software, Hall diventò spaventosamente ricco. Quando morì nel 1914, aveva un patrimonio personale in azioni Alcoa pari a 30 milioni di dollari (circa 650 di oggi).4 Grazie a lui, l’alluminio è diventato il metallo terribilmente comune che tutti conosciamo, presente in mille oggetti, dalle latti ne agli aeroplani (se ne sta ancora, un po’ anacronistico, anche sulla sommità del monumento a Washington). Sta bilire se ciò sia stato un bene, o se stesse meglio nel suo ruolo di metallo prezioso, dipende dai nostri gusti e dal nostro carattere.
- 57. Enrico Fermi e il berillio. Alcuni speciali recettori situati all’interno della bocca ci dicono quando sputare il brodo prima che ci bruci la lingua, analogamente, il senso del freddo è ingannato dalle caramelle alla menta grazie al mentolo. Resta l’esposizione a piccolissime quantità di tellurio per puzzare d’aglio per settimane, con un odore tanto forte da persistere in una stanza anche ore dopo che ve ne siete andati. Ancora più strano è quel che avviene con il berillio, l’elemento numero 4, che al gusto è uguale allo zucchero e i nostri recettori del gusto non riescono a distinguerlo dallo zucchero. Potrebbe essere una storiella divertente, se non fosse che il berillio è sì dolce in piccole dosi, ma diventa rapidamente tossico se ingerito in quantità maggiori. Si calcola che circa un decimo della popolazione umana sia suscettibile alla berilliosi, cifra analoga agli intolleranti alle noccioline. Anche per chi non è predisposto, l’esposizione a polveri di berillio può fare danni al sistema respiratorio e causare una polmonite da inalazione analoga alla silicosi — come scoprì a sue spese umo dei più grandi scienziati di tutti i tempi, Enrico Fermi. Da giovane, il brillante fisico italiano usava la polvere di berillio nei suoi esperimenti sull’uranio; era un’ottima scelta, perché questo elemento riesce a rallentare le particelle emesse dalla materia radioattiva e impedisce loro di disperdersi nell’aria, costringendole invece a stare in prossimità dell’uranio e a far continuare il decadimento. Anche in età più matura, dopo essersi trasferito in America, Fermi continuò a operare in questo modo e divenne così sicuro di sé da innescare la prima reazione a catena in un Campetto all’interno dell’Università di Chicago (fortunatamente fu anche in grado di fermarla in tempo). Ma mentre il grande scienziato domava il potere del nucleo, l’umile berillio era dedito alla sua rovina. Da giovane aveva ingerito quantità eccessive di questo zucchero a velo chimico e così, a soli cinquantatré anni, mori di polmonite, dopo aver passato gli ultimi giorni attaccato a un respiratore.
- 58. Da sinistra: Oscar D Agostino, Emilio Segre, Edoardo Amaldi, Franco Rasetti ed Enrico Fermi.
- 59. Si si apre google e si digita «Enrico Fermi» troverai facilmente immagini come questa. Una celebre foto di Fermi lo mostra accanto a una lavagna su cui è scritta l’equazione che definisce alfa, la costante di struttura fine. Stranamente, c’è un errore. La formula corretta è dove e è la carica dell’elettrone, h è la costante di Planck h cigliato è uguale --> c la velocità della luce; invece sulla lavagna si legge Non è dato sapere se Fermi avesse davvero sbagliato o volesse fare uno scherzo al fotografo. Fermi spiega con la sua teoria rivoluzionaria che nel nucleo avviene una trasformazione: il neutrone si trasforma in protone emettendo un elettrone –detto raggio beta- e un neutrino. Queste particelle, assenti originariamente nel nucleo, vengono create proprio durante il processo. Con questa teoria Fermi introduce l'idea che una particella possa cambiare identità e ipotizza l'esistenza di una nuova forza: l’interazione debole, con la quale si spiegheranno poi i processi di fusione delle stelle Fermioni= materia Bosoni= luce
- 60. Enrico Fermi non scopre l’elemento 93, ma la prima fissione nucleare (senza saperlo) Enrico Fermi, faceva parte del team dei «ragazzi di via Panisperna » che nei 1934 annunciò al mondo (sbagliando, come si sarebbe scoperto in seguito) di aver scoperto l’elemento 93 e altri elementi transuranici, ottenuti bombardando con neutroni dei campioni di uranio. Fermi era considerato uomo di intelligenza straordinaria, ma in questo caso fu mal consigliato dalla fretta. Non si accorse infatti, di aver ottenuto qualcosa di assai più importante: la prima fissione nucleare. Sotto la guida di Fermi, Segrè aveva sbagliato a identificare i prodotti della fissione, prendendoli per elementi transuranici e per questa scoperta prese il Premio Nobel. Nel 1939 due scienziati tedeschi contestarono questi risultati, con grande scandalo — dopo tutto Fermi aveva ottenuto il premio Nobel per la sua scoperta. Lo scienziato sicuramente si sarà arrabbiato con sé stesso, ma lo storico della scienza forse avrebbe trovato interessanti gli sviluppi della vicenda. McMillan vinse il Nobel per la chimica nel 1951; ma l’Accademia svedese aveva già assegnato il premio a Fermi proprio per la (falsa) scoperta degli elementi transuranici. Piuttosto che ammettere l’errore, il comitato per il Nobel ebbe la faccia tosta di onorare McMillan per aver indagato «la chimica degli elementi transuranici»
- 61. la più piccola macchina circolare che sia mai stata costruita, con un diametro di 160 cm, il peso di 8,5 tonnellate ed il traferro in cui era alloggiata la camera a vuoto di appena 5 cm.
- 62. GRUPPO DEI METALLI NOBILI La sua massa specifica di 21,45 kg/dmc , è inferiore solo a quello dell'osmio e dell'iridio. L'iridio puro è tra tutti il metallo più resistente agli agenti chimici; è in pratica perfettamente inossidabile e non viene attaccato neppure dall'acqua regia. L’iridio viene usato per la radioterapia del cancro, siringhe, candele di elicotteri e per il campione standard del metro. Oro Au Argento Ag Platino Pt Iridio Ir
- 63. Oro Dal nome latino aurum (oro). Elemento chimico di simbolo Au, peso atomico 197,20 e numero atomico79. L'oro puro si presenta come un metallo lucente di colore giallo caratteristico, assai tenero, molto duttile ed estremamente malleabile , tanto da poterne ottenere fogli semitrasparenti alla luce; fonde a 1063 ºC e bolle a 2970 ºC. È un ottimo conduttore del calore e dell'elettricità. Per la sua grande inerzia agli agenti chimici, lo si considera il metallo nobile per definizione: esso non viene infatti minimamente attaccato dall'ossigeno atmosferico, dagli alcali anche concentrati, o dagli acidi inorganici quali il cloridrico, il nitrico, il solforico, ecc. Per attaccarlo e trasformarlo in composti solubili il reagente più usato è la cosiddetta acqua regia. L’oro viene comunemente usato in oreficeria, per i contatti elettrici, ma anche in medicina per la cura dei reumatismi.
- 64. Argento Da argos (bianco, splendente). Elemento chimico di simbolo Ag, peso atomico 107,87 e numero atomico 47. È un metallo nobile usato e conosciuto sin dall’antichità. L’argento puro è un metallo tenero, molto duttile.Fonde a 960,5°C e ha massa specifica di 9,33 kg/dmc. Presenta i più alti valori di conducibilità termica ed elettrica, elevato potere riflettente, ottima resistenza alla corrosione in tutti gli ambienti. L’argento viene usato in campo dell’oreficeria, per la carta fotografica e per altri usi vari.
- 65. Platino Dallo spagnolo platina, da plata, argento. Elemento chimico di simbolo Pt, di peso atomico 195,09 e numero atomico 78. Il platino metallico, perfettamente puro e compatto, presenta un colore e una lucentezza intermedi tra quelli dell'argento e quelli del nichel. La sua massa specifica di 21,45 kg/dmc , è inferiore solo a quello dell'osmio e dell'iridio. È molto duttile e malleabile ed è relativamente tenero, ma la sua durezza viene molto aumentata dalla presenza di quantità anche inferiori allo 0,1% di iridio o di ferro. Fonde a 1769ºC, ma già al calor rosso rammollisce: ciò permette la saldatura autogena; a causa del suo basso coefficiente di dilatazione termica può essere saldato al vetro, e questa proprietà lo rende utile nella costruzione di contatti elettrici, ecc. negli apparecchi di laboratorio.
- 66. Iridio Dal greco Ires (iride), dai colori iridati dei sali relativi. Elemento chimico del gruppo del platino, di simbolo Ir, peso atomico 192,20 e numero atomico 77. L'iridio puro è tra tutti il metallo più resistente agli agenti chimici; è in pratica perfettamente inossidabile e non viene attaccato neppure dall'acqua regia. Ha un colore bianco lucente simile a quello del platino, fonde a 2443 ºC e, con la suo densità di 22,42 kg/dmc , è dopo l'osmio (densità 22,48) il metallo più pesante. L’iridio viene usato per la radioterapia del cancro, siringhe, candele di elicotteri e per il campione standard del metro.
- 67. GRUPPO DEI METALLI REFRATTARI Il nome "tungsteno" deriva dallo svedese tung sten, "pietra pesante", benché nello svedese odierno il suo nome sia wolfram. Il punto di fusione del tungsteno è il più alto di tutti gli elementi puri (3422°C), ed ha anche la più alta resistenza alla trazione ad alta temperatura fra tutti i metalli. Tungsteno W Molibdeno Mo Vanadio Vi Titanio Ti Cromo Cr Manganese Mn
- 68. Tungsteno Il nome "tungsteno" deriva dallo svedese tung sten, "pietra pesante", benché nello svedese odierno il suo nome sia wolfram .Il tungsteno puro ha un colore che varia dal grigio acciaio al bianco, ed è molto duro. Il punto di fusione del tungsteno è il più alto di tutti gli elementi puri (3422°C), ed ha anche la più alta resistenza alla trazione ad alta temperatura fra tutti i metalli. Quando viene aggiunto all'acciaio, il tungsteno ne aumenta moltissimo la durezza. Ha una ottima resistenza alla corrosione, la maggior parte degli acidi minerali lo intacca solo debolmente. Il tungsteno ha una vasta gamma di usi, di cui il più diffuso è senz'altro come carburo di tungsteno (W2C, WC) nei carburi cementati. Questi sono materiali molto resistenti all'usura, usati nella costruzioni di utensili per lavorazione ad asportazione truciolo Il tungsteno si usa anche per i filamenti delle lampadine ad incandescenza e delle valvole termoioniche, e per vari tipi di elettrodi, perché si può ridurre in filamenti molto sottili che hanno un alto punto di fusione. Le sue proprietà di densità e durezza lo rendono il candidato ideale per leghe pesanti usate in armamenti, dissipatori di calore e sistemi di pesi e contrappesi. Gli acciai rapidi sono spesso delle leghe di tungsteno; ne possono contenere fino al 18%. Le superleghe contenenti questo metallo sono usate in pale di turbine, utensili d'acciaio e parti meccaniche o rivestimenti resistenti all'usura.
- 69. Molibdeno Dal greco molybdaina, massa di piombo, in quanto il più comune minerale del molibdeno, la molibdenite, è stato a lungo confuso col solfuro di piombo naturale, la galena. Elemento chimico di simbolo Mo, di peso atomico 95,95 e di numero atomico 42. È stato riconosciuto come nuovo elemento nel 1778 da K. W. Scheele ed è stato ottenuto in forma metallica nel 1782 da P. J. Hjelm. Il metallo compatto è di colore bianco argenteo, duttile e malleabile; presenta una struttura cubica a corpo centrato, massa specifica di 10,28 kg/dmc e un punto di fusione elevatissimo, di 2620 ºC. A temperatura ambiente è molto resistente agli agenti chimici. L'aggiunta di molibdeno agli acciai ne migliora notevolmente le qualità meccaniche e la resistenza alla corrosione: il molibdeno viene quasi sempre aggiunto in percentuale relativamente modesta accanto ad altri metalli di lega come per esempio negli acciai inossidabili ad alta resistenza alla corrosione utilizzati per molti impianti chimici.
- 70. Vanadio Da Vanadis, dea scandinava. Elemento chimico di simbolo V, peso atomico 50,942 e numero atomico 23, isolato nel 1869 da H. Roscoe. Allo stato di elemento libero il vanadio si presenta come un metallo di colore grigio argenteo, che fonde a 1919 ºC, duro ma assai duttile, con una massa specifica di 6,1 kg/dmc ; è assai resistente agli agenti chimici. Il vanadio puro viene utilizzato solamente per speciali applicazioni non industriali e per scopi scientifici; la maggior parte del vanadio metallico si prepara invece sotto forma di lega ferro-vanadio al 35-85%, riducendo al forno elettrico il pentaossido di vanadio con lega ferro-silicio. Tale lega serve per la preparazione degli acciai speciali e in metallurgia per disossidare i bagni durante la fabbricazione di lamiere da profondo stampaggio, per affinare il grano, o incrementare le caratteristiche meccaniche (specialmente quelle di durezza), a opera di carburi molto stabili, di varie leghe di acciaio; viene aggiunto inoltre quale antigrafitizzante nelle ghise. Nelle leghe non ferrose la presenza del vanadio migliora le loro caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione.
- 71. Titanio Dal latino Titanus (Titano), denominato così per la sua alta resistenza meccanica. Infatti Titano era un gigante mitologico. Elemento chimico di simbolo Ti, peso atomico 47,90 e numero atomico 22; individuato nel 1795 da M. H. Klaproth, ma isolato soltanto nel 1813, è ottenuto in quantità apprezzabili a iniziare dal 1910. Allo stato di elemento puro e compatto il titanio si presenta come un metallo di colore argenteo e lucente, duro, duttile e malleabile; basta però un contenuto anche ridottissimo di impurità, per esempio di ossigeno, di azoto o di carbonio, per renderlo molto fragile. Il titanio è utilizzato specialmente nelle industrie chimica, elettrochimica, aeronautica e missilistica. La sua presenza negli acciai comporta la formazione di carburi stabili: pertanto viene aggiunto in piccole quantità (0,1%) come stabilizzante negli acciai inossidabili e in maggiore quantità, associato al tungsteno, in alcuni acciai da utensili da taglio e per stampi.
- 72. Cromo Dal geco chròma (colore), chiamato così da Vaquelin per il colore dei suoi composti. Elemento chimico di simbolo Cr, peso atomico 51,996 e numero atomico 24. Il cromo puro è di colore grigio acciaio, densita 7,19 kg/dmc, fonde a 1890 ºC e bolle a 2482 ºC. Il cromo è un metallo relativamente inerte dal punto di vista chimico; a temperatura ambiente non viene attaccato dall'ossigeno atmosferico e dalla umidità; l'acido cloridrico e l'acido solforico attaccano lentamente il cromo con sviluppo di idrogeno. Dal punto di vista industriale, sono importanti la produzione dei composti del cromo utilizzati in galvanoplastica, in conceria e per la produzione di pigmenti (che si effettua direttamente dalla cromite senza passare attraverso il cromo metallico); in campo metallurgico la produzione di leghe ferro-cromo, per riduzione della cromite con carbone al forno elettrico, che vengono poi direttamente utilizzate per la preparazione degli acciai inossidabili.
- 73. Manganese Elemento chimico di simbolo Mn, peso atomico 54,938 e numero atomico 25, isolato nel 1774 da J. G. Gahn e riconosciuto quale elemento da K. W. Scheele nello stesso anno. Il manganese non si rinviene allo stato nativo, ma è molto diffuso nelle rocce, rappresentando infatti lo 0,085% in peso della crosta terrestre; i minerali più importanti sono la pirolusite, la manganite, la braunite e l'hausmannite. Il manganese puro è un metallo di colore bianco-argenteo, simile di aspetto al ferro puro; all'aria lentamente imbrunisce e diviene opaco per ossidazione. Più duro e più fragile del ferro, ha densità di 7,21 kg/dmc e un punto di fusione di 1244 ºC; per riscaldamento la forma del manganese, stabile a temperatura ambiente, con struttura a reticolo cubico (forma ), si trasforma successivamente in altre tre forme allotropiche con un diverso reticolo e stabili solo in determinati intervalli di temperatura.
- 74. GRUPPO DEI METALLI RADIOATTIVI Uranio U Torio Th Radio Ra Plutonio Pu
- 75. Uranio L'uranio è l'elemento chimico di numero atomico 92. Il suo simbolo è U. È un metallo bianco-argenteo, tossico e radioattivo; appartiene alla serie degli attinidi ed il suo isotopo 235U trova impiego come combustibile nei reattori nucleari e nella realizzazione di armi nucleari. Tracce di uranio sono presenti ovunque: nelle rocce, nel suolo, nelle acque, persino negli organismi viventi. Puro, l'uranio si presenta come un metallo bianco-argenteo, lievemente radioattivo e di poco più tenero dell'acciaio. È malleabile, duttile e debolmente paramagnetico. È un metallo molto denso (65% più denso del piombo). Diviso finemente, reagisce con l'acqua a temperatura ambiente; esposto all'aria si copre superficialmente di uno strato del proprio ossido. L'uranio è un metallo molto denso e pesante. Nonostante la radioattività naturale dell'uranio, grazie al suo elevato peso specifico, trova impiego come materiale di zavorra e contrappesi di equilibratura in aerei, elicotteri, e in alcune barche a vela da regata. A volte è impiegato anche per costruire schermature di sorgenti altamente radioattive (soprattutto nel campo della radiografia industriale per la schermatura dei raggi gammaa ). Il piombo è un materiale con caratteristiche simili (e non radioattivo), che tuttavia è meno utilizzato dell'uranio per questi scopi. Nel settore civile il principale impiego dell'uranio è l'alimentazione dei reattori delle centrali elettronucleari
- 76. Torio Il torio è l'elemento chimico di numero atomico 90. Il suo simbolo è Th. Il torio è un metallo reperibile in natura, leggermente radioattivo. Il torio fu scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jöns Jakob Berzeliuss , che lo battezzò così in onore di Thorr, il dio della guerra. Il torio metallico non aveva praticamente nessun uso pratico prima dell'invenzione della reticella per lanterne nel 1885. Se puro e in forma metallica, è di colore bianco argenteo che si mantiene lucido per molti mesi; però se viene contaminato con il suo ossido si annerisce lentamente all'aria diventando prima grigio e poi nero. L'ossido di torio (ThO2), detto anche toria, ha uno dei più alti punti di ebollizione di tutti gli ossidi (3300°C). Le principali applicazioni del torio sono : Reticelle per luci a gas portatili. Queste reticelle rilucono di una luce bianca abbagliante quando vengono scaldate nella fiamma del gas. Il torio è usato per rivestire i fili di tungsteno negli apparecchi elettronici. Il torio è stato usato in elettrodi per saldatura e ceramiche resistenti al calore. Il suo ossido è usato per controllare la dimensione della grana del tungsteno usato nei filamenti delle lampadine elettriche. Il suo ossido è usato per crogioli da laboratorio per alte temperature. L'ossido di torio aggiunto al vetro permette di creare vetri con alto indice di rifrazione e dispersione molto bassa. Perciò trova applicazione in lenti di alta qualità per macchine fotografiche e strumenti scientifici
- 77. Radio Il radio è l'elemento chimico di numero atomico 88. Il suo simbolo è Ra. Il nome dell'elemento deriva dal fatto di essere uno dei più radioattivi conosciuti. Il radio (dal latino radius, raggio) fu scoperto da Marie Curie e suo marito Pierre nel 1898 nel minerale chiamato pechblenda o uraninite della Boemia settentrionale. Di colore bianco, annerisce per esposizione all'aria. È un metallo alcalino-terroso presente in tracce nei minerali dell 'uranio . È estremamente radioattivo; il suo isotopo più stabile, 226Ra, ha una emivita di 1602 anni e decade trasformandosi in radon.È il più pesante di tutti i metalli alcalino terrosi , è intensamente radioattivo . Questo metallo si trova (combinato) in minime quantità nel minerale di pechblenda e di vari altri minerali di uranio. La radiazione prodotta dal radio è di tre tipi, raggi alfa, raggi beta e raggi gamma Appena preparato, il radio metallico puro è di colore bianco brillante, ma si annerisce se esposto all'aria, probabilmente per formazione di nitruro. Il radio è luminescente ,con tenue bagliore blu Usato in passato nelle vernici luminescenti per quadranti e lancette di orologi, sveglie e strumentazione varia. Oltre 100 ex-pittori di lancette di orologi, che usavano le loro labbra per fare la punta al pennello, morirono per le radiazioni: poco dopo, gli effetti nocivi delle radiazioni iniziarono ad essere pubblicizzati. Il radio venne usato nei quadranti delle sveglie fino agli anni '50. Gli oggetti verniciati con vernice al radio possono essere pericolosi ancora oggi e devono essere maneggiati con la dovuta cautela. Il radio si usa in medicina per produrre gas radon, utile per la terapia di alcuni tipi di tumore
- 78. Plutonio Il plutonio è l'elemento chimico di numero atomico 94. Il suo simbolo è Pu. È l'elemento oggi più usato nelle bombe nucleari a fissione. Il suo isotopo più importante è 239Pu, che ha un ‘emivita di 24200 anni. Tutti gli isotopi e i composti del plutonio sono tossici e radioattivi. Il plutonio è spesso descritto come "la sostanza più tossica nota all'uomo", ma è gli esperti ritengono che questa affermazione non sia esatta. Il plutonio puro è un metallo argenteo, ma ingiallisce quando si ossida . Curiosamente, il plutonio subisce una contrazione di volume all'aumentare della temperatura. Il calore prodotto dal decadimento alfa rende il plutonio sensibilmente caldo al tatto; grandi quantità possono far bollire l'acqua. Per via della sua facile fissione e per la sua disponibilità, il 239Pu è un componente fissile fondamentale delle moderne armi nucleari. La massa critica per una sfera di plutonio è di 16 .Una tale quantità corrisponde circa ad una sfera di circa 10 centimetri di diametro che per completa detonazione libera un'energia di 200 chilotoni . Il plutonio fu preparato per la prima volta nel 1940 presso i laboratori dell'Università di Berkelley , in California , ma la scoperta fu tenuta segreta. Prese il nome dal pianeta Plutone perché seguendo il nettunio e l'uranio si volle mantenere l'analogia con i nomi dei pianeti del Sistema Solare. Durante il Progetto Manhattan furono realizzati grandi reattori nucleari a Hanford, nello stato di Washington, per produrre il plutonio con cui sarebbero poi state costruite due bombe. La prima fu collaudata al Trinity site, la seconda venne sganciata sulla città giapponese di Nagasaki
- 79. GRUPPO TERRE RARE Lantanio La Cerio Ce Neodimio Nd Samario Sm
- 83. [lat. scient. Strontium, dal nome delle miniere di Strontian, in Scozia].
- 85. Qual è l’unica lettera non compresa nella tavola periodica? L’unica lettera a non essere compresa nella tavola periodica degli elementi è la J A fare compagnia alla J, c’è anche la lettera Q, anche se, recentemente, l’elemento 114 fu denominato temporaneamente Ununquadium e ad esso era stato associato il simbolo Uuq. La situazione è di nuovo cambiata il 30 maggio 2012, quando venne ufficializzato il nuovo nome: Fleovium, al quale fu assegnato il simbolo Fl, lasciando di nuovo una coppia di escluse. Non ci sono spiegazioni “ufficiali”, si può supporre che sia a causa del fatto che la J sia la quarta lettera meno utilizzata nell’alfabeto inglese (dopo Z, X e, appunto, Q), ma sopratutto, non viene utilizzata negli alfabeti latini.
- 90. Il Medio Oriente ha petrolio; La Cina ha terre rare.
- 92. Questi 17 metalli rari decideranno chi sarà il padrone del mondo Quando nel 1787 , in una cava del villaggio di Ytterby su una delle tante isole dell’arcipelago di Stoccolma, il chimico e militare svedese Carl Axel Arrhenius scoprì un minerale nero mai visto prima, pensò di trovarsi di fronte a una sostanza rara, a cui diede il nome di itterbite, in omaggio al luogo di ritrovamento. Una decina di anni dopo, Johan Gadolin, un professore dell’università finlandese di Turku, si rese conto che quel minerale era un miscuglio di tanti ossidi di elementi mai analizzati prima, ai quali, per spiegarne la misteriosità, iniziò a riferirsi come terre rare, sebbene a sua insaputa si trattasse di sostanze abbondantemente diffuse sulla crosta terrestre. Da quell’insolito miscuglio si riuscirono a estrarre due nuovi elementi, a cui si diede il nome di ittrio e di cerio, quest’ultimo per il suo colore chiaro simile alla cera. Correva l’anno 1803. Le terre rare non sono rare in termini di abbondanza crostale media, quanto piuttosto per la bassa concentrazione dei loro depositi, normalmente meno del 5 per cento in peso, che rende i costi di estrazione così alti da non essere economicamente giustificati, a meno che i costi della manodopera siano estremamente bassi o siano sostenuti da sussidi statali. Intorno al 1990, la Cina è diventata il più grande produttore al mondo di elementi delle terre rare superando gli Stati Uniti. Anche India, Brasile e Malesia estraggono e perfezionano quantità significative di terre rare. Oggi è quasi impossibile che un qualunque componente con un certo contenuto tecnologico non abbia tra i suoi costituenti una percentuale di terre rare, normalmente nell’ordine dello 0,1-5 per cento in peso, fatta eccezione per i magneti permanenti, che contengono circa il 25 per cento di neodimio, quantità che, sebbene minime, risultano fondamentali, poiché nessuno di questi dispositivi funzionerebbe allo stesso modo, o sarebbe significativamente più pesante, se non contenesse elementi del gruppo delle terre rare.
- 94. L’utilizzo delle terre rare si estende quasi illimitatamente in industrie di primaria importanza come l’aerospazio e difesa, l’energia nucleare, i superconduttori per alte temperature, i cavi di fibre ottiche a larghissima banda, i computer e i telefoni cellulari, l’acciaio e i pigmenti per le ceramiche. L’auto moderna elettrica è uno dei suoi maggiori consumatori: i diffusori del suo sistema audio usano magneti permanenti al neodimio-ferro-boro; i sensori elettrici impiegano zirconia stabilizzata con ittrio per misurare e controllare il contenuto di ossigeno del carburante; il convertitore catalitico a tre vie utilizza ossidi di cerio per ridurre gli ossidi di azoto in azoto gassoso e ossidare il monossido di carbonio e gli altri idrocarburi incombusti in anidride carbonica e acqua nei prodotti di scarico; i fosfori degli schermi ottici contengono ossidi di ittrio, europio e terbio; il parabrezza, gli specchi, le lenti e altri componenti di vetro sono lucidati usando ossidi di cerio; le batterie ricaricabili delle automobili ibride sono costituite di idruro metallico di nickel-lantanio; e perfino la benzina o il gasolio che alimentano il veicolo sono stati raffinati utilizzando catalizzatori di cracking contenenti lantanio e cerio. Migliaia di piccoli schiacciati in cunicoli per estrarre i materiali che servono ai nostri prodotti hi-tech. Sì, i nostri smartphone sono fatti sfruttando gli schiavi bambini
- 96. La guerra delle “ Terre rare” ha un solo vincitore: la Cina Sono gli elementi chimici necessari per le nuove tecnologie come il lantanio, l’olmio, l’ittrio o lo scandio e l’ 87 per cento del mercato mondiale è nelle mani di Pechino. https://www.ildubbio.news/2019/07/09/la-guerra-delle-terre-rare-ha-un-solo-vincitore-la-cina/
- 101. I talebani ereditano un tesoro di minerali non sfruttato da 1 trilione di dollari I talebani ora detengono le chiavi di un'incontaminata miniera di minerali da un trilione di dollari, inclusi alcuni che potrebbero alimentare la transizione del mondo verso le energie rinnovabili, ma l'Afghanistan ha lottato a lungo per sfruttare i suoi vasti giacimenti. I talebani sono già in difficoltà finanziarie da quando sono tornati al potere 20 anni dopo la loro cacciata, poiché i principali donatori di aiuti hanno interrotto il loro sostegno all'Afghanistan. Guerre infinite e scarse infrastrutture hanno impedito al Paese di mettere le mani sui metalli che potrebbero rallegrare le sue fortune economiche. Le risorse includono bauxite, rame, minerale di ferro, litio e terre rare, secondo un rapporto di gennaio dell'US Geological Survey (USGS). Il rame, necessario per realizzare i cavi elettrici, è diventato un prodotto caldo quest'anno poiché i prezzi sono saliti a più di 10.000 dollari per tonnellata. Il litio è un elemento cruciale per realizzare batterie per auto elettriche, pannelli solari e parchi eolici. La domanda mondiale di litio dovrebbe crescere di oltre 40 volte entro il 2040, secondo l'Agenzia internazionale per l'energia. E l'Afghanistan "si trova su un'enorme riserva di litio che non è stata sfruttata fino ad oggi", ha affermato Guillaume Pitron, autore del libro "The Rare Metals War". L'Afghanistan è anche la patria di terre rare utilizzate nel settore dell'energia pulita: neodimio, praseodimio e disprosio. Le ricchezze minerarie non sfruttate del paese sono state stimate dall'USGS a 1 trilione di dollari, sebbene i funzionari afghani l'abbiano stimato tre volte di più. L'Afghanistan ha scavato meglio alla ricerca di pietre preziose come smeraldi e rubini, nonché tormaline semipreziose e lapislazzuli, ma l'attività è afflitta dal contrabbando illegale verso il Pakistan. Il paese estrae anche talco, marmo, carbone e ferro. Mentre l'acquisizione dei talebani può scoraggiare gli investitori stranieri, un paese che sembra disposto a fare affari con loro è la Cina , il progetto per sfruttare il secondo più grande deposito di rame non sfruttato al mondo deve ancora iniziare le operazioni "a causa di problemi di sicurezza". Possono trascorrere fino a 20 anni tra la scoperta di un giacimento minerario e l'inizio delle operazioni minerarie. "Nessuna azienda vorrà investire se non esiste un sistema politico e legale stabile",
- 103. D i c o s a è f a t t a l a t o r r e E i f f e l ?
- 104. di 10.000 tonnellate diferro ovvero 10.000.000.000 di grammi diferro miliardi Ogni grammo di ferro, a suavolta, ècompostoda 100.000.000.000.000.000.000 di ATOMI diferro