A becslések szerint jóval több mint 4000 különböző ásvány létezik, amelyek közül sok tartalmaz fémes elemeket.
Az ásványok szilárd, a természetben előforduló szervetlen anyagok, amelyek a földkéregben találhatók. Az ember beavatkozása nélkül alakulnak ki, és meghatározott kémiai összetétellel és kristályszerkezettel rendelkeznek.
A fémek olyan elemi anyagok, mint például az arany, az ezüst és a réz, amelyek szilárd állapotban kristályosak, és a természetben ásványokban fordulnak elő. Gyakran jellemző rájuk, hogy jó áram- és hővezetők, fényes megjelenésűek és alakíthatóak. A fémeket, amelyeket nap mint nap látunk, fémes ércek végső formába való átalakításával állítják elő. Ehhez az esetek többségében vegyszerek és speciális technológiák alkalmazására van szükség.
A fémek gyakori csoportjai
A fémeket gyakran külön csoportokba sorolják, amelyeket tulajdonságaik vagy funkciójuk alapján határoznak meg. E csoportok elnevezései nem pontosak vagy tudományosak, hanem közös felhasználási módokat vagy tulajdonságokat tükröznek:
A nemesfémek közé tartozik az arany, az ezüst és a platina. A teljes aranytermelés mintegy 90 százaléka aranybányákból származik. A fennmaradó 10 százalékot más fémek, például réz és nikkel bányászatának melléktermékeként állítják elő. A nemesfémekkel a világpiacokon kereskednek, és az ékszerektől kezdve az elektronikán át az autók katalizátoraiig számos területen használják őket.
A nemesfémek a kisebb értékű fémek, főként a réz, az ólom és a cink. E fémek finomított formáival a világpiacokon általában különféle szabványos formákban és méretekben kereskednek. Ezek a körülöttünk lévő világ nagy részének alapvető építőanyagai.
A vasfémek azok, amelyeknek magas a vastartalmuk, ide tartozik az összes acélfajta. A “vas” szó a ferrum, a vasat jelentő latin ferrum szóból származik. A krómot, a kobaltot, a mangánt és a molibdént általában ebbe a csoportba sorolják, mivel fő felhasználási területük az acél tulajdonságainak javítása.
A nemvas fémek közé tartozik az alumínium, a réz, az ólom, a magnézium, a nikkel, az ón és a cink, mivel ezek fő felhasználási területe nem kapcsolódik az acélgyártáshoz. Megjegyzendő, hogy van némi átfedés a nem nemesfémekkel, és a csoportnév megválasztása a kontextustól függ.
A ritkaföldfémek nem is olyan ritkák a földkéregben, de kinyerésük bonyolult és nehéz. Ide tartozik a szkandium, az ittrium, a lantán és a periódusos rendszerben a lantánt követő 14 elem (lantanidák). Széles körben használják őket, bár kis mennyiségben, az üveg, kerámia, mázak, mágnesek, lézerek és televíziócsövek gyártásában, valamint a kőolaj finomításában.
Az ötvözeteket két vagy több fémes elem keverésével állítják elő, hogy új, egyedi anyagot alkossanak, amelynek kémiai és fizikai tulajdonságai eltérnek az alkotóelemeitől. A ma használatos fémek több mint 90 százaléka ötvözet.
A tiszta fémekhez általában ötvözetelemeket adnak, hogy növeljék a szilárdságot vagy javítsák bizonyos tulajdonságaikat, például a korrózióállóságot, a kopásállóságot és a vághatóságot. Az olyan igényes ipari követelmények, mint a szélsőséges hőmérsékleti ellenállás, a nagynyomású alkalmazásokhoz szükséges szilárdság, a fáradással szembeni ellenállás, a súlycsökkentés vagy a szívósság, gyakran kombinálva, az ötvözetek széles skálájának kifejlesztéséhez vezettek.
A leggyakoribb ötvözeteket nagyjából az acélok közé sorolják. Ezek a vasból és szénből alkotott, jellegzetesen erős ötvözetek más elemekkel keverhetők a teljesítmény és a tartósság további javítása érdekében. Egy autó például több mint 10 különböző acélötvözetet tartalmaz karosszériaelemek, fogaskerekek, hajtásláncok, forgattyús tengelyek, szelepek és így tovább.
A szakértők előrejelzése szerint az energiatakarékosabb rendszerek iránti igény, az információs technológia és az űrkutatás lesz az új ötvözetek fejlesztésének fő hajtóereje ebben az évszázadban.