ΜΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΟΙ ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ

ΜΕΤΑΛΛΑ

Ώς μέταλλα χαρακτηρίζονται, μια μεγάλη κατηγορία χημικών στοιχείων που εμφανίζουν ορισμένες κοινές ιδιότητες, όπως είναι η λάμψη, η μεγάλη πυκνότητα, έτσι ώστε να εμφανίζονται σκληρά και ανθεκτικά, η ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα αυτών κ.α. Διακρίνονται από τα αμέταλλα που αποτελούν επίσης τη δεύτερη μεγάλη κατηγορία των στοιχείων.

Τα περισσότερα στοιχεία είναι μέταλλα, όπως χαρακτηριστικά είναι ο σίδηρος, ο χαλκός, το αργίλιο (αλουμίνιο), το νάτριο, το ασβέστιο, ο ψευδάργυρος, το μαγνήσιο, το τιτάνιο και το ουράνιο.

Με εξαίρεση τον υδράργυρο όλα τα μέταλλα είναι σε θερμοκρασία δωματίου (20° C) στερεά.

Η τεχνική με την οποία εξάγονται τα μέταλλα από τα μεταλλεύματα καθώς και ο καθαρισμός τους όπως επίσης και όλες οι απαραίτητες εργασίες λήψης καθαρών μετάλλων, ή κραμάτων ή άλλων ενώσεων αυτών ονομάζεται μεταλλουργία

Τα μέταλλα προσφέρονται στη κατασκευή πλήθους προϊόντων και που αποτελεί το κύριο αντικείμενο της μεταλλοτεχνίας ή "μεταλλοτεχνικής" που αποτελεί ιδιαίτερο κλάδο της Μεταλλογνωσίας. Για την καλύτερη παραγωγή προϊόντων συχνά χρησιμοποιούνται μίγματα αυτών, τα οποία καλούνται κράματα.

ΓΥΑΛΙ

Το γυαλί είναι υλικό στερεό και άμορφο, δηλαδή δεν παρουσιάζει κρυσταλλική δομή. Είναι ημιδιάφανο ή διάφανο, εύθραυστο, άκαμπτο και σκληρό. Λόγω της μη κρυσταλλικότητάς του, ο όρος "ύαλος" {γυαλί) ή "υαλώδης" έχει επεκταθεί σημαίνοντας όλα τα άμορφα στερεά. Η διαφάνειά του αφορά στο ορατό φως, γιατί το κοινό γυαλί είναι αδιάφανο για την υπεριώδη ακτινοβολία. Ως υλικό είναι χημικά και βιολογικά αδρανές, πλήρως ανακυκλώσιμο και, κατά συνέπεια, ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση σε κατασκευή συσκευασιών τροφίμων και ποτών.

ΜΑΡΜΑΡΑ

Το μάρμαρο είναι ένα μονόμεικτο πέτρωμα, αποτελούμενο μόνο από ασβεστίτη (ανθρακικό ασβέστιο), προϊόν ανακρυστάλλωσης ασβεστολίθων. Η λέξη ετυμολογείται από την αρχαιοελληνική μάρμαρος, δηλαδή «λαμπερός λίθος».

Ο όρος μάρμαρο αποφεύγεται στην γεωλογία. Αντ’ αυτού χρησιμοποιείται ο όρος ασβεστίτης και χαρακτηρίζεται από κοκκοβλαστικό ιστό. Τα μάρμαρα με μικρό ποσοστό μαρμαρυγιών χαρακτηρίζονται ως σιπολίνες. Οι διαφορετικές ποικιλίες αυτού του πρωτογενούς υλικού είναι προϊόντα ιζηματογένεσης του ασβεστίτη (μιας αργής διαδικασίας γεωλογικού σχηματισμού) και διαφέρουν μεταξύ ως προς το χρώμα, τη σύσταση, την οξείδωση, και τη χημική σύνθεση. Η σκληρότητά του είναι 3-4, ανάλογα με τη σύνθεσή του και η θραύση του ακανόνιστη, ενώ το ειδικό βάρος του ποικίλλει από 1,8 - 2,85 περίπου.

Το μάρμαρο διαθέτει τη χημική σύνθεση του ανθρακικού ασβεστίου ή ασβεστίτη (CaCO3) ή του δολομίτη (CaMg (CO3)2) ή και συνδυασμό των δύο ορυκτών. Ο καθαρός ασβεστίτης είναι λευκός, αλλά ορυκτές προσμίξεις προσθέτουν χρώμα σε τυχαία πρότυπα. Για παράδειγμα ο αιματίτης προσθέτει το κόκκινο χρώμα. Όλα τα άλατα ανθρακικών οξέων, δεχόμενα την άμεση επίθεση των οξέων, παράγουν διαλυτά οξέα και διοξείδιο του άνθρακα. Συνεπώς, η όξινη βροχή αποτελεί τον μεγαλύτερο εχθρό των μαρμάρων μαζί με την ατμοσφαιρική μόλυνση.

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

Το πετρέλαιο (από το ελληνικο πέτρα και έλαιο, "λάδι της πέτρας" / λατινικά Oleum - έλαιο), που μερικές φορές στην καθημερινή γλώσσα αποκαλείται και μαύρος χρυσός ή τσάι του Τέξας, ειναι ενα παχύρευστο, μαύρο ή βαθύ καφετί ή πρασινωπό υγρό ορυκτό, που αποτελεί και τη σπουδαιότερη σήμερα φυσική πηγή ενέργειας.

Περί της ερμηνείας της δημιουργίας του πετρελαίου υπάρχουν πολλές και μάλιστα αλληλοσυγκρουόμενες θεωρίες. Παλαιότερα παραδέχονταν οι χημικοί και γεωλόγοι ερευνητές του αντικειμένου ότι το πετρέλαιο σχηματίσθηκε από ανθρακομεταλλικές ενώσεις, τα λεγόμενα καρβίδια, όπως ακριβώς από το ανθρακαργίλιο που σχηματίζεται το μεθάνιο, από το ανθρακασβέστιο το ακετυλένιο, και από άλλα καρβίδια άλλοι κατώτεροι υδρογονάνθρακες όπως αυτοί που απαντώνται στο πετρέλαιο. Αν και η θεωρία αυτή ανάγει στη δημιουργία του πετρελαίου από ανόργανες πρώτες ύλες, είναι πράγματι ευφυής, παρά ταύτα σήμερον έχει σχεδόν τελείως εγκαταλειφθεί. Δύο από τους ισχυρότερους λόγους που αποτελούν τα επίμαχα και ισχυρά επιχειρήματα υπέρ της ακολουθούμενης σύγχρονης θεωρίας είναι η παρουσία αζωτούχων ενώσεων αφενός, και η εμφάνιση οπτικής στροφικής ικανότητας ορισμένων πετρελαίων αφετέρου. Η δεύτερη αυτή θεωρία, που είναι και γενικότερα παραδεκτή ανάγει την δημιουργία του πετρελαίου σε φυτικές και ζωϊκές πρώτες ύλες.

ΠΛΑΣΤΙΚΑ

Πριν από εκατό χρόνια δεν υπήρχαν. Σήμερα, μόνο στην Ευρώπη, παράγονται κάθε χρόνο πάνω από ογδόντα κιλά πλαστικά ανά κάτοικο. Προκύπτουν από τη χημική επεξεργασία του πετρελαίου και αποτελούνται από μακριά μόρια, τα πολυμερή. Κάποτε τα πλαστικά είχαν περιορισμένες ιδιότητες. Παραμορφώνονταν εύκολα, ήταν αδιαφανή και κακοί αγωγοί τόσο της θερμότητας όσο και του ηλεκτρισμού. Σήμερα κατασκευάζονται πλαστικά ανθεκτικά, φωσφορίζοντα και αγώγιμα, οι εφαρμογές των οποίων είναι αμέτρητες: από τα κυκλώματα και τις τηλεοράσεις, έως τους πυραύλους και τα έργα τέχνης.

Μόρια σαν μακαρόνια

Κάθε δευτερόλεπτο παράγονται σ’ ολόκληρη την Ευρώπη δεκάδες τόνοι πλαστικές ύλες. Οι τομείς στους οποίους χρησιμοποιούνται είναι απεριόριστοι: συσκευάζουν τα κάθε λογής προϊόντα, προφυλάσσουν τα τρόφιμα, ντύνουν τον άνθρωπο. Είναι το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται αντικείμενα πολύτιμα στην καθημερινή μας ζωή κι όταν εκπληρώσουν το σκοπό τους πετιούνται. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις της APME, της Ένωσης Κατασκευαστών Πλαστικών Ευρώπης, το 1999 παράχθηκαν από τις βιομηχανίες της 33 575.000 τόνοι πλαστικές ύλες, δηλαδή 83,9 κιλά ανά κάτοικο. Στην Ευρώπη η βιομηχανία πλαστικών απασχολεί στο σύνολό της περισσότερους από ένα εκατομμύριο εργαζομένους, έχει τζίρο που ξεπερνά τα 100 δις ευρώ και παράγει μεγάλο αριθμό προϊόντων ευρείας κατανάλωσης, όπως υπολογιστές, τηλεοράσεις, ραδιόφωνα, παιχνίδια, είδη ρουχισμού ή χαλιά.

Πολύμορφο και εύπλαστο

Τα πλαστικά είναι εξαιρετικά εύπλαστα. Το ίδιο το όνομά τους προέρχεται από τη λέξη "πλάθω", υποδηλώνοντας αυτή ακριβώς την ιδιότητα. Πλαστικές ύλες ονομάζονται όλες εκείνες οι συνθετικές ρητίνες που όταν μορφοποιηθούν διατηρούν το σχήμα τους. Αυτός ο ορισμός ισχύει μόνο σε γενικές γραμμές, αφενός γιατί υπάρχουν κι άλλα υλικά που έχουν αυτές τις ιδιότητες (αλουμίνιο), αφετέρου γιατί σήμερα μπορούμε να κατασκευάσουμε πλαστικά με τεράστια ποικιλία ιδιοτήτων: από μαλακούς αφρούς πολυουρεθάνης έως το ανθεκτικότατο κέβλαρ, που είναι ισχυρότερο κι από το ατσάλι. Τι χαρακτηρίζει όλα ανεξαιρέτως τα πλαστικά; Η δομή του… μακαρονιού! Το κοινό στοιχείο όλων αυτών των υλικών είναι η μικροσκοπική τους δομή, το ότι αποτελούνται από ένα σύνολο μακριών οργανικών μορίων, τα πολυμερή, τα οποία συντίθενται κυρίως από το πετρέλαιο. Τα πολυμερή αλληλοδιαπλέκονται όπως τα μακαρόνια. Αν το υλικό παραμορφωθεί, τα πολυμερή ρέουν και στοιβάζονται το ένα πάνω στο άλλο για να προσαρμοστούν στη νέα κατάσταση. Έτσι εξηγείται και το ότι είναι εύπλαστα. Το υλικό παραμένει παραμορφωμένο ακόμα κι όταν πάψει να ασκείται η εξωτερική παραμορφωτική δύναμη. Το αντικείμενο δε σπάει όπως ένας κρύσταλλος και δεν επανέρχεται στο αρχικό του σχήμα όπως ένα ελαστικό

Τρενάκια από μόρια

Τα πολυμερή αποτελούνται με τη σειρά τους από μια αλυσίδα μικρότερων μορίων, τα μονομερή, παρόμοια με μοριακά "τουβλάκια". Αυτά δημιουργούν με την ένωσή τους ένα μακρύ "τρένο" μορίων: τα πολυμερή. Το πολυαιθυλένιο, από το οποίο φτιάχνονται οι πλαστικές σακούλες για τα ψώνια, αποτελείται από αλυσίδες αιθυλενίου, αερίου που περιέχει δύο άτομα άνθρακα και τέσσερα υδρογόνου. Τα άτομα του άνθρακα στο μόριο του αιθυλενίου ενώνονται επειδή μοιράζονται τα τέσσερα ηλεκτρόνια. Θα μπορούσαμε να τα παρομοιάσουμε με δύο ανθρώπους που σφίγγουν τα χέρια τους. Έτσι το πολυαιθυλένιο είναι μια μακριά αλυσίδα ανθρώπων που κρατιούνται χέρι χέρι. Εκτός από τον άνθρακα και το υδρογόνο, τα πολυμερή περιέχουν κι άλλα στοιχεία. Tο πολυβινυλοχλωρίδιο ή PVC περιέχει χλώριο, το νάιλον άζωτο, το τεφλόν φθόριο και οι πολυεστέρες οξυγόνο. Όπως και το πολυαιθυλένιο, όλα σχηματίζονται από μονομερή, πράγμα που τα κατατάσσει στην κατηγορία των πλαστικών.

Η εφεύρεση της φυλακής

Και να σκεφτεί κανείς ότι μόλις πριν από δύο αιώνες τα πλαστικά δεν υπήρχαν καν! Δημιουργήθηκαν από την ανάγκη της βιομηχανίας για νέες ύλες αλλά και χάρη στο ασίγαστο ενδιαφέρον της τελευταίας για τις τυχαίες και πολλά υποσχόμενες ανακαλύψεις εφευρετών, κυρίως ουσίες με ασυνήθιστες ιδιότητες. Έτσι το 1838 ο Ανρί-Βικτόρ Ρενό ανακάλυψε το χλωριούχο βινύλιο, από το οποίο ο Φριτς Κλάτε κατασκεύασε το 1912 το PVC, υλικό ανθεκτικό στο νερό και στη φωτιά, αφού απελευθερώνει τα άτομα του χλωρίου που εμποδίζουν την ανάφλεξή του. Την ίδια εποχή ο Τσαρλς Γκουντγίαρ άρχισε μέσα στη φυλακή όπου βρισκόταν για χρέη τα πειράματα που τον οδήγησαν το 1839 στην ανακάλυψη του βουλκανισμού, επεξεργασίας του καουτσούκ με θείο, η οποία βελτιώνει τις ελαστικές του ιδιότητες και την αντοχή του στα διαλυτικά. Ο Γκουντγίαρ πέθανε φτωχός και ανυποψίαστος για τα εκπληκτικά κέρδη που θα απέφερε η εφεύρεσή του.

ΦΥΣΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

Το φυσικό αέριο είναι άχρωμο και άοσμο. Η χαρακτηριστική του οσμή δίνεται τεχνικά ώστε να γίνεται αντιληπτό σε τυχόν διαρροές. Ανήκει στη δεύτερη οικογένεια των αέριων καυσίμων. Είναι ελαφρύτερο από τον αέρα: έχει ειδικό βάρος ίσο με 0,59.

Η καύση του φυσικού αερίου, σε σχέση με αυτή άλλων καυσίμων όπως ο γαιάνθρακας ή το λάδι, έχει λιγότερο επιβλαβείς συνέπειες για το περιβάλλον. Παράγει, για παράδειγμα, μικρότερες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα για κάθε μονάδα παραγόμενης ενέργειας.

Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται με αρκετούς τρόπους:

• Αποτελεί βασική πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

• Χρησιμοποιείται στην παραγωγή υδρογόνου.

• Ως καύσιμο οχημάτων (οικολογικά οχήματα). .

• Οικιακή χρήση (μαγειρική, θέρμανση κ.α.)

• Άλλες χρήσεις (παραγωγή γυαλιού, υφασμάτων, ατσαλιού, πλαστικών, ειδών χρωματισμού και άλλων προϊόντων)