i Metalli

Introduzione ai metalli

I metalli sono materiali molto utilizzati in tantissimi ambiti come i motori, i mezzi di trasporto, gli elettrodomestici e anche nel campo dell'edilizia. I metalli vengono spesso scelti al posto di altri materiali per le loro caratteristiche specifiche come la resistenza agli sforzi, la durezza, la possibilità di fonderli e deformarli, la loro durata e la capacità di condurre calore ed elettricità.

Gli elementi presenti in natura si possono dividere in tre categorie:

• i metalli che sono solidi, duttili, malleabili e buoni conduttori di calore ed elettricità (ferro, alluminio, rame, zinco, piombo, stagno, argento e oro);

• i non metalli che sono cattivi conduttori di elettricità e di calore, non sono nè malleabili nè duttili e possono essere solidi, liquidi e gassosi (idrogeno, cloro, ossigeno, azoto, carbonio, zolfo e fosforo);

• i semimetalli che hanno un comportamento metallico e non metallico insieme (ad esempio il silicio);

• i gas rari o nobili che non reagiscono a contatto con altri elementi (argo, neon, cripto, xeno, elio e rado).

I metalli più usati sono il ferro, l'alluminio e il rame e questi tre metalli possono essere combinati con altri metalli o non metalli e formare delle leghe: delle particolari unioni tra due o più metalli o tra un metallo e un non metallo.

Ovviamente, vengono utilizzati anche altri metalli, pensiamo ad esempio al nichel che si trova negli orologi, allo stagno che si usa per la produzione delle lattine, il piombo che si usa per produrre delle speciali vernici, l'oro e l'argento che sono metalli molto preziosi usati nel campo dell'oreficeria e infine il titanio usato per i motori e per le coperture degli edifici.

I metalli si estraggono dai minerali e l'insieme delle tecniche utilizzate per l'estrazione dei metalli dai loro minerali è detta metallurgia. Mentre, se ci riferiamo in modo particolare alla metallurgia del ferro, allora questa prende il nome di siderurgia.

Il ferro e le sue leghe

Il ferro è uno dei metalli più diffusi e abbondanti in natura ed è il più importante nell’industria. Viene estratto dai suoi minerali con processi metallurgici.

Allo stato puro il ferro non è praticamente utilizzato (quello che chiamiamo ferro è, in realtà, un acciaio a basso tenore di carbonio detto acciaio dolce), mentre sono largamente impiegate le sue leghe di ferro e carbonio:

• le ghise, dal contenuto di carbonio che varia dal 2 al 4%;

• gli acciai, dal contenuto di carbonio inferiore al 2%.

L'alluminio e le sue leghe

L'alluminio è il terzo elemento più abbondante sulla Terra e viene utilizzato poichè è molto leggero, è un buon conduttore di calore ed elettricità, è duttile, malleabile, fusibile e soprattutto riciclabile.

Vediamo quali sono gli impieghi dell'alluminio:

• grazie alla sua buona conducibilità, può sostituire il rame nell'industria elettrica;

• viene usate per produrre utensili per la cucina come pentole, posate, mestoli, fogli sottili per gli alimenti e lattine;

• industria dei trasporti;

• apparecchiature domestiche;

• attrezzi da giardino;

• industria chimica.

Le leghe più usate sono le leghe leggere che si producono unendo l'alluminio al rame, al magnesio, al silicio e al manganese. Queste tipologie di leghe sono molto apprezzate perchè la loro resistenza è pari a quella dell'acciaio.

Il rame e le sue leghe

Il rame è stato il primo metallo usato dall'uomo e, oggi, dopo il ferro e l'alluminio, è quello più importante per l'industria. Il rame è un ottimo conduttore di calore ed elettricità e il suo principale impiego è nell'industria elettrica: tutti i cavi elettrici che abbiamo in casa solo realizzati in rame! Inoltre, il rame è malleabile e duttile e anche resistente alla corrosione.

Il rame trova numerosi impieghi nelle seguenti aree:

• industria elettrica ed elettronica;

• tubazioni;

• copertura;

• industria chimica.

Il rame viene usato anche nelle sue leghe, che sono:

Le lavorazioni dei metalli

I metalli non si trovano quasi mai in natura allo stato libero ma sono sempre contenuti in rocce metallifere. La prima fase di lavorazione consiste proprio nell'estrazione dei minerali metalliferi da cui si estraggono poi i metalli. La produzione avviene poi nelle industrie metallurgiche e siderurgiche.

Vediamo insieme uno schema delle fasi di lavorazione:

Esercizio! Cerca e fotografa gli oggetti di metallo che trovi in casa e a scuola e per ogni oggetto prova a ipotizzare la tipologie di metallo con il quale è realizzato. Organizza le fotografie che hai scattato in un powerpoint e condividilo con la classe!

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Tratto da:

• G.Arduino, Hypertech, Lattes, 2020

• A.Tubia, S.Pasquale, Presente e futuro Tecnologia, Rizzoli Education, Fabbri Editori, Erickson, Milano, 2021

• sito https://www.tecnologiaduepuntozero.it/

• https://www.youtube.com/channel/UCOW-Vxx6WpH3R2fACK5iyJw

• https://www.youtube.com/channel/UCOW-Vxx6WpH3R2fACK5iyJw