انواع فلزات؛ بررسی صفر تا صد + جداول مقایسه انواع فلزات

فلز را باید ستون اصلی تمدن مدرن بدانیم. فلزات در واقع ماده‌ای هستند که مسیر تاریخ بشر را شکل داده و همچنان نقش اساسی را در زندگی روزمره ما ایفا می‌کند. از ساختمان‌هایی که در آن زندگی می‌کنیم تا ابزارهایی که استفاده می‌کنیم و وسایلی که به آن‌ها وابسته هستیم، فلزات در همه جا کاربرد دارند و استحکام، رسانایی، دوام و بسیاری از ویژگی‌های دیگر را در اختیار محصولات مختلف قرار می‌دهند. در این مقاله، به دنیای مهم و متنوع آن‌ها می‌پردازیم و انواع فلزات، طبقه‌بندی‌ و خواص آن‌ها را به شکلی کامل و تخصصی بررسی خواهیم کرد.

فلز چیست؟

بیایید مقاله را با این سوال اصلی و مهم شروع کنیم که فلز چیست؟ فلز یک عنصر شیمیایی طبیعی است که با درخشش، چکش‌خواری، شکل پذیری و هدایت الکتریکی مشخص می‌شود. یکی از اصلی‌ترین وجوه تمایز فلزات، توانایی آن‌ها برای تشکیل پیوندهای فلزی است. این یعنی یون‌های فلزی با بار مثبت توسط دریایی از الکترون‌های غیر موضعی احاطه شده‌اند. این ساختار پیوند منحصر به فرد، خواص خاصی را به فلزات می‌دهد. در واقع، خواص ویژه‌ای مانند هدایت حرارتی و الکتریکی بالا و قابلیت چکش خورده شدن یا نورد شدن به ورق های نازک (چکش خواری) و کشیده شدن به سیم (شکل پذیری) همگی به خاطر وجود این پیوندها است.

دسته بندی انواع فلزات

فلزات را می‌توان بر اساس معیارهای مختلف از جمله ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و کاربرد آنها طبقه‌بندی کرد. با توجه به وجود معیارهای مختلف، دسته‌بندی‌های متنوعی نیز شکل می‌گیرد. در این بخش سعی می‌کنیم برخی از رایج‌ترین روش‌ها برای دسته‌بندی انواع فلزات را مورد بررسی قرار دهیم.

فلزات آهنی و غیر آهنی

فلزات آهنی

فلزات آهنی گروهی از فلزات هستند که عنصر اصلی آن‌ها آهن است. این فلزات خاصیت مغناطیسی دارند و در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت و اکسیژن، مستعد زنگ زدگی هستند. فلزات آهنی به‌طور گسترده در ساخت و ساز، تولیدات صنعتی و پروژه‌های زیرساختی مورد استفاده قرار می‌گیرند و دلیل آن هم استحکام و دوام بالای آن‌ها است. انواع مختلفی از فلزات آهنی وجود دارند که هرکدام ممکن است ویژگی‌های مختلفی داشته باشند، با این حال، در میان رایج‌ترین نمونه‌های فلزات آهنی می‌توان به فولاد، چدن و آهن نرم اشاره کرد. در واقع، محصولات فلزی متداول امروزی مثل تیرآهن‌ها و میلگردها و … همگی محصولاتی از این نوع فلز هستند و قیمت تیرآهن در این دسته جای می‌گیرد.

فلزات غیر آهنی

در مقابل، فلزات غیر آهنی آن دسته از فلزاتی هستند که آهن عنصر اصلی آن‌ها را تشکیل نمی‌دهد. این فلزات عموماً مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند، ولی از ویژگی‌های مطلوبی مانند سبکی و هدایت جریان برق برخوردارند. فلزات غیر آهنی در صنایع هوافضا، الکترونیک، حمل و نقل و طیف گسترده‌ای از صنایع دیگر کاربرد دارند. آلومینیوم، مس، برنج و تیتانیوم نمونه‌هایی از فلزات غیر آهنی هستند. جدول زیر به شکل مختصر به مقایسه فلزات آهنی و غیرآهنی می‌پردازد:

جنبه‌ی مقایسه	فلزات آهنی	فلزات غیرآهنی
عنصر اصلی	آهن	هر چیزی غیر آهن
قابلیت مغناطیسی	عموماً‌ مغناطیسی هستند	عموماً‌ مغناطیسی نیستند
مقاومت در برابر خوردگی	ناچیز و آسیب‌پذیر در برابر رطوبت	عموماً در برابر خوردگی مقاوم هستند
چگالی	بیشتر	کمتر
قدرت و استحکام	بیشتر	بستگی دارد. برخی از آن‌ها قوی و برخی ضعیف هستند
رسانایی	رسانایی الکتریکی و گرمایی کمتر	رسانایی الکتریکی و گرمایی بیشتر
وزن	سنگین‌تر	سبک‌تر
قیمت	عموماً ارزان‌تر	عموماً گران‌ قیمت‌تر
کاربرد	ساختمان‌سازی، خودروسازی، زیرساخت‌ها	صنایع فضایی، الکترونیکی و حمل‌ونقل
مثال	فولاد، چدن، فرفورژه	آلومینیوم، مس، برنج، تیتانیوم

 

نگاهی دقیق‌تر به فلزات غیر آهنی

فلزات غیر آهنی را می‌توان بر اساس ویژگی‌ها و کاربردهای خاصشان به زیرمجموعه‌های مختلفی تقسیم کرد.

فلزات شکننده: فلزات شکننده یا ترد، آن دسته از فلزاتی هستند که قابلیت انعطاف‌پذیری یا چکش‌خواری کمی دارند و در شرایط تنش، مستعد شکستن یا ترک خوردن هستند. در حالی که اکثر فلزات چکش‌خوار و انعطاف‌پذیرند، برخی از آن‌ها مانند انواع خاصی از چدن و برنز ذاتاً ترد هستند. با وجود تردی، این فلزات همچنان می‌توانند خواص و کاربردهای ارزشمندی در صنایع خاص داشته باشند.

فلزات دیرگداز: فلزات دیرگداز یا نسوز با نقاط ذوب بالا و مقاومت در برابر حرارت و سایش شناخته می‌شوند. این فلزات اغلب در کاربردهای با دمای بالا، جایی که سایر مواد کارایی خود را از دست می‌دهند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال می‌توان استفاده برای ساخت قطعات هوافضا، کوره‌های صنعتی و ابزارهای برش اشاره کرد. تنگستن، مولیبدن و نیوبیم از جمله فلزات دیرگداز رایج هستند که به دلیل استحکام و دوام استثنایی خود در دماهای بالا شناخته می‌شوند و کاربردهای خاص و ارزشمندی دارند.

فلزات سفید: اصطلاح «فلز سفید» به گروهی از فلزات با ظاهری نقره‌ای-سفید اشاره دارد که اغلب در تولید آلیاژها و یاتاقان‌ها کاربرد دارند. در حالی که تعریف دقیق «فلز سفید» بسته به نوع استفاده و حوزه‌های مختلف می‌تواند متفاوت باشد، قلع، سرب و آنتیموان از جمله نمونه‌های این فلزات هستند. البته تمام فلزات سفید در ابتدا به این رنگ نیستند و برخی از آن‌ها به شکل آلیاژی و ترکیبی هستند. برخی از فلزات این گروه نیز ممکن است سمی باشند. با این حال، بسیاری از آن‌ها که به دلیل نقاط ذوب پایین، خواص مکانیکی مطلوب و رنگ و ظاهر جذاب، در بخش‌های مختلف و به‌خصوص حوزه جواهرات و زیبایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فلزات سبک در مقابل فلزات سنگین

فلزات سبک

فلزات سبک آن دسته از فلزاتی هستند که چگالی پایینی دارند و به دلیل وزن کمشان مورد توجه قرار گرفته‌اند. این فلزات به طور معمول در صنایع هوافضا، خودروسازی و ساخت‌وساز که کاهش وزن اهمیتی حیاتی دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیوم و منیزیم از رایج‌ترین فلزات سبک هستند که به دلیل نسبت استحکام به وزن و مقاومت در برابر خوردگی، ارزش فراوانی پیدا کرده‌اند.

فلزات سنگین

در سوی دیگر، فلزات سنگین قرار دارند که با وزن اتمی و چگالی بالا شناخته می‌شوند. در حالی که برخی از فلزات سنگین مانند سرب و جیوه برای انسان و محیط زیست سمی هستند، برخی دیگر مانند طلا و پلاتین دارای خواص ارزشمندی بوده و در صنایع مختلف از جمله جواهرسازی، تولید لوازم الکترونیکی و کاتالیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. فلزات سنگین علی‌رغم وزن زیاد، اغلب خواص مطلوبی مانند شکل‌پذیری، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی از خود نشان می‌دهند که آن‌ها تبدیل به یکی از اصلی‌ترین عناصر بسیاری از کاربردهای مختلف کرده است. در جدول زیر فلزات سنگین و سبک را از جنبه‌های مختلف مقایسه‌ کرده‌ایم:

جنبه‌ی مقایسه	فلزات سبک (مثل آلومینیوم، منیزیم)	فلزات سنگین (مثل سرب، جیوه)
چگالی	نسبتاً‌ چگالی کم و سبک‌وزن	نسبتاً چگالی زیاد و سنگین‌تر
وزن اتمی	عموماً کمتر	عموماً وزن اتمی بیشتری دارند
سمی بودن	عموماً سمی نیستند	بیشتر اوقات سمی و خطرناک هستند
مقاومت در برابر خوردگی	مقاومت خوب در برابر خوردگی	بستگی دارد. برخی از آن‌ها مقاومت مناسبی داشته و برخی سریعاً خورده می‌شوند
قدرت و استحکام	نسبت وزن به استحکام مناسب	استحکام بالا
نقطه ذوب	نقطه ذوب پایین‌تر از فلزات سنگین	نقطه ذوب بالاتر از فلزات سنگین
رسانایی	رسانای بالای گرما و الکتریسیته	برخی فلزات سنگین رسانا هستند و برخی نیستند
کاربردهای صنعتی	هوافضا، اتومبیل سازی، ساخت‌وساز، بسته‌بندی	باتری‌سازی، الکترونیک، لوله کشی و اسلحه و مهمات سازی
اثرات زیست محیطی	عموماً دوست‌دار محیط زیست	نگرانی‌هایی پیرامون اثرات زیست محیطی و آلودگی آن‌ها وجود دارد

 

فلزات پایه، نجیب و گران‌بها

فلزات پایه

فلزات پایه فلزاتی هستند که در معرض هوا یا رطوبت به راحتی اکسید یا زنگ می‌زنند. با وجود واکنش‌پذیری شدید که یک ضعف محسوب می‌شود، فلزات پایه به دلیل فراوانی و قیمت مناسب، به طور گسترده در پروژه‌های ساخت‌وساز، تولید و زیرساخت استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی از فلزات پایه شامل مس، روی، نیکل و قلع می‌شود که معمولاً در آلیاژها و فرآیندهای صنعتی کاربرد دارند. فلزات پایه شباهت بیشتری با فلزات آهنی دارند. با این حال، برای بررسی قیمت آهن باید به نوع آن (فولاد، مس، روی و ….) حتماً‌ توجه داشته باشید.

فلزات نجیب

فلزات نجیب با مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون متمایز می‌شوند که این ویژگی‌ها آن‌ها را برای کاربردهایی که نیازمند دوام و طول عمر بالا هستند، بسیار با ارزش می‌سازد. طلا، نقره، پلاتین و پالادیوم نمونه‌هایی از فلزات نجیب هستند که به دلیل جذابیت ظاهری، پایداری شیمیایی و هدایت الکتریکی، مورد توجه قرار گرفته‌اند. این فلزات اغلب در جواهرات، لوازم الکترونیکی و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شوند، جایی که قابلیت اطمینان و خلوص اهمیت ویژه‌ای دارد.

فلزات گران‌بها

فلزات گران‌بها فلزات کمیاب با منشا طبیعی و ارزش اقتصادی بالایی هستند. این فلزات به دلیل کمیابی، زیبایی و خواص ذاتی خود، به عنوان کالاهای مطلوب برای سرمایه‌گذاری و زینت شناخته شده هستند. طلا، نقره و پلاتین به دلیل کمیابی و جذابیت ماندگارشان، فلزات گران‌بها محسوب می‌شوند. علاوه بر کاربردهای سنتی آن‌ها در جواهرات و پول، از فلزات گران‌بها همچنین در کاربردهای صنعتی مانند تولید لوازم الکترونیکی و کاتالیز استفاده می‌شود. برای درک بهتر هرکدام از این ۳ نوع فلز، در جدول زیر آن‌ها را از جنبه‌های مختلف با یکدیگر مقایسه‌ کرده‌ایم:

جنبه بررسی	فلزات پایه	فلزات نجیب	فلزات گران‌بها
واکنش‌پذیری شیمیایی	مستعد اکسیداسیون	مقاوم در برابر خوردگی	مقاوم در برابر خوردگی
فراوانی	فراوان در پوسته زمین	نسبتاً نادر	نادر
مصارف صنعتی	ساخت‌وساز، تولید	الکترونیک، کاتالیزور	جواهرات، پایه پولی، الکترونیک
رسانایی	رسانایی خوب	عالی	عالی
قابلیت چکش‌خواری	نسبتاً چکش‌خوار	بسیار چکش‌خوار	بسیار چکش‌خوار
شکل‌پذیری	به‌طور کلی شکل‌پذیر	بسیار انعطاف‌پذیر	بسیار انعطاف‌پذیر
ارزش	ارزش پولی کمتر	ارزش پولی بیشتر	بیشترین ارزش پولی
سرمایه‌گذاری	رایج نیست	رایج است	بسیار رایج است
جذابیت زیبایی‌شناسی	معمولی	زیبا و درخشان	زیبا و درخشان
کاربرد صنعتی	سیم‌کشی، لوله‌کشی، آلیاژسازی	الکترونیک، جواهرات	الکترونیک، جواهرسازی، کاتالیزور
مهم‌ترین مثال‌ها	مس، روی، نیکل	طلای قلع، نقره، پلاتین	طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم

 

جمع بندی

اهمیت انواع فلزات در دنیای امروزی بر کسی پوشیده نیست. این عناصر حیاتی نقش بسیار پررنگی را در زندگی روزمره ما ایفا می‌کنند و برای بسیاری از بخش‌ها و ابزارهای زندگی به آن‌ها وابسته هستیم. با توجه به این اهمیت غیرقابل انکار، در این مقاله نگاهی به دنیای فلزات و انواع آن‌ها داشتیم. فلزات بر اساس ویژگی‌ها و کاربردهایی که دارند، به دسته‌بندی‌ها و گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. هرکدام از این انواع، کاربردها و موارد استفاده ویژه‌ای دارند و ویژگی‌هایی خاصی را در اختیار ما قرار می‌دهند. 

فایل pdf منبع بخشی از مقاله انواع فلزات