Металлы в природе и способы их добычи

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ        1

ВВЕДЕНИЕ        2

1. Металлы в природе и способы их добычи        3

2. Строение металлов и их физические свойства        4

3. Сплавы металлов        10

4. Химические свойства металлов        12

ВЫВОДЫ        18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ        19

ВВЕДЕНИЕ

В наше время для изготовления машин и приборов применяют преимущественно металлические материалы, к которым относятся металлы, сплавы металлов с другими металлами и металлов с неметаллами. Химику необходимо быть осведомленным в свойствах металлов. Очень важное значение приобретают знания таких общих закономерностей, как периодичность изменения свойств металлических элементов и их соединений, зависимость свойств металлов от типов и особенностей химической связи в металлах и сплавах на их основе.

Металлы - это вещества, которые характеризуются металлическим блеском, теплопроводимостью, электропроводностью, пластичностью. Все металлы, за исключением ртути, при комнатной температуре - твердые вещества. Температура плавления металлов находится в пределах от - 38,7° С для ртути до 3380 °С - для вольфрама.

Металлы обладают высокой способностью поглощать свет и поэтому, даже в очень тонких слоях, непрозрачные. Однако гладкий и чистый слой поверхности хорошо отражает свет и придает ей характерный металлический блеск. Большинство металлов имеют белый и серый цвет. Только медь и золото имеют желтый и красный цвета. Некоторые металлы имеют серый цвет со слабым синеватым, желтоватым или красноватым оттенком. В твердом состоянии все металлы имеют кристаллическую форму. В парообразном состоянии металлы одноатомные.

По удельному весу металлы разделяют на легкие - удельный вес < 5 г/см3 и тяжелые. Существует еще одно деление металлов на черные и цветные.

1. Металлы в природе и способы их добычи

В природе металлы находятся как в свободном состоянии (Сu, Аu, Аg, Нg), так и в виде различных соединений - оксидов, сульфидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов, хлоридов, нитратов и других соединений. На практике те соединения и минералы имеют ценность, из которых промышленность просто и без больших затрат может получить чистый металл.

При извлечении металлов из руд и минералов используют различные пути их восстановления:

Восстановление из оксидов происходит при высокой температуре с применением восстановителей. Для получения железа из железной руды используется углерод.

Из оксидов восстановление углеродом (древесный уголь, кокс) происходит по схеме:

[pic 1]

Восстановителем могут быть водород, алюминий, кальций, натрий, которые имеют большую способность присоединять кислород, например:

[pic 2]

Из сульфидов получение металлов проходит в два этапа: сначала сульфиды выжигают и переводят в оксиды:

[pic 3]

а затем полученный оксид восстанавливают по технологии получения из оксидов. С карбонатов сначала раскладывают карбонат при нагревании до оксида:

[pic 4]

Аналогичными действиями могут быть получены различные металлы из разных природных соединений.

Методом электролиза добываются активные металлы, щелочные, щелочноземельные, алюминий, магний и др., а также очень чистые металлы. Для металлов средней активности могут быть использованы растворы солей. Щелочные, щелочноземельные металлы, алюминий и магний добывают при электролизе расплавов (расплавленных солей). При пропускании постоянного электрического тока ионы металла выделяются на катоде.

Расплав:

 [pic 5]

Метод термической диссоциации используется для получения некоторых металлов, например, из карбонила никеля можно получить никель, а с тетрайодида циркония - цирконий при нагревании по реакции:

[pic 6]

Для тугоплавких металлов используют технологии получения их в виде порошка или губчатом виде с последующим прессованием при высокой температуре. При получении различных сплавов используется также металло-керамический метод.

2. Строение металлов и их физические свойства

При изучении общих свойств металлов следует обратить внимание на особенности их внутренней структуры в твердом состоянии.