Cosa sono i minerali e i metalli?

I minerali sono sostanze inorganiche solide, presenti in natura, che possono essere trovate nella crosta terrestre. Si formano senza l’intervento dell’uomo e hanno una composizione chimica e una struttura cristallina definite.

I metalli sono sostanze elementari, come l’oro, l’argento e il rame che sono cristalline quando sono solide e si trovano naturalmente nei minerali. Hanno spesso la caratteristica di essere buoni conduttori di elettricità e di calore, di avere un aspetto brillante e di essere malleabili. I metalli che vediamo oggi sono prodotti attraverso la conversione di minerali metallici in una forma finale. Questo, nella maggior parte dei casi, richiede l’uso di sostanze chimiche e tecnologie speciali.

Gruppi comuni di metalli

I metalli sono spesso classificati in gruppi distinti definiti dalle loro proprietà o funzioni. I nomi di questi gruppi non sono esatti o scientifici, ma riflettono usi o proprietà comuni:

I metalli preziosi includono oro, argento e platino. Circa il 90% della produzione totale di oro proviene dalle miniere d’oro. Il restante 10 per cento è prodotto come sottoprodotto dell’estrazione di altri metalli, come il rame e il nichel. I metalli preziosi sono scambiati sui mercati mondiali e utilizzati in una serie di applicazioni, dalla gioielleria all’elettronica ai convertitori catalitici delle automobili.

I metalli base sono quelli di minor valore, principalmente rame, piombo e zinco. Le forme raffinate di questi metalli sono comunemente scambiate sui mercati mondiali in una varietà di forme e dimensioni standard. Questi sono i materiali da costruzione di base per gran parte del mondo che ci circonda.

I metalli ferrosi sono quelli con un alto contenuto di ferro, che include tutti i tipi di acciaio. La parola “ferroso” deriva da ferrum, la parola latina per ferro. Cromo, cobalto, manganese e molibdeno sono comunemente inclusi in questo gruppo perché il loro uso principale è quello di migliorare le proprietà dell’acciaio.

I metalli non ferrosi includono alluminio, rame, piombo, magnesio, nichel, stagno e zinco, poiché hanno usi principali non collegati alla produzione di acciaio. Si noti che c’è una certa sovrapposizione con i metalli di base, e la scelta del nome del gruppo dipende dal contesto.

I metalli delle terre rare non sono così rari nella crosta terrestre, ma la loro estrazione è complessa e difficile. Includono scandio, ittrio, lantanio e i 14 elementi (lantanidi) che seguono il lantanio nella tavola periodica. Hanno usi diffusi, anche se in piccoli volumi, nella produzione di vetro, ceramica, smalti, magneti, laser e tubi televisivi, così come nella raffinazione del petrolio.

Le leghe sono fatte mescolando due o più elementi metallici per formare una nuova, unica sostanza che ha proprietà chimiche e fisiche diverse dalle sue parti componenti. Oltre il 90% dei metalli in uso oggi sono leghe.

Gli elementi di lega vengono solitamente aggiunti ai metalli puri per aumentare la forza o migliorare particolari proprietà, come la resistenza alla corrosione, all’usura e la capacità di essere tagliati. Esigenti requisiti industriali, come la resistenza a temperature estreme, la forza per applicazioni ad alta pressione, la resistenza alla fatica, la riduzione del peso o la tenacità, spesso in combinazione, hanno portato allo sviluppo di una vasta gamma di leghe.

Le leghe più comuni sono ampiamente classificate come acciai. Queste leghe, caratteristicamente forti, formate da ferro e carbonio, possono essere mescolate con altri elementi per migliorare ulteriormente le prestazioni e la durata. Un’automobile, per esempio, contiene più di 10 diverse leghe di acciaio per le parti della carrozzeria, gli ingranaggi, le trasmissioni, gli alberi a gomito, le valvole e così via.

Gli esperti prevedono che la necessità di sistemi più efficienti dal punto di vista energetico, la tecnologia dell’informazione e l’esplorazione dello spazio saranno le principali forze trainanti per lo sviluppo di nuove leghe nel secolo in corso.