元素化学(二).doc

第19章金属通论[教学要求]。,掌握埃林汉姆图的意义及使用方法。。[教学重点]。。[教学难点]金属的共性与其结构的关系。[教学时数]2学时[主要内容]。,工业上冶炼金属的一般方法。。。§19-1概述到目前为止,已知元素有113种,其中金属约有91种,准金属5种,非金属17种。其中有18种元素是用人工方法合成的。金属通常可分为黑色金属与有色金属两大类,黑色金属包括铁、锰和铬及它们的合金,主要是铁碳合金(钢铁),有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属。有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中的储量及分布情况、被人们发现和使用的早晚等分为五大类::,包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。这类金属的共同特点是:密度小(—),化学性质活泼,与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。:,其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、锑、***、镉、铋等。:这类金属包括金、银和铂系元素(铂、铱、俄、钌、钯、铑),由于它们对氧和其它试剂的稳定性,而且在地壳中含量少,开采和提取比较困难故价格比一般金属贵,因而得名贵金属。它们的特点是密度大(—);熔点高(1189—3273K);化学性质稳定。:一般指硅、硒、碲、***、硼,其物理化学性质介于金属与非金属之间,如脆,是电和热的不良导体。:通常是指在自然界中含量很少,分布稀散、发现较晚,难以从原料中提取的或在工业上制备及应用较晚的金属。这类金属包括:锂、铷、铯、铍、钨、钼、钽、铌、钛、铪、钒、铼、镓、铟、***、锗、希土元素及人造超铀元素等。要注意,普通金属和希有金属之间没有明显的界限,大部分希有金属在地壳中并不稀少,许多希有金属比铜、镉、银、***等普通分属还多。金属在自然界中分布很广,不论矿物,动植物或水界中都或多或少含有它们的成分。通常将化学元素在地球化学系统中的平均含量称之为丰度。为了纪念美国克拉克在计算地壳内元素平均含量所作的贡献,通常把各元素在地壳中含量的百分比称为“克拉克值”,如以质量百分数表示,就称:为“质量克拉克值”或简称“克拉克值”;如以原子百分数表示,则称为“原子克拉克值”。P635表19—l列出了部分金属在地壳中含量各种金属的化学活泼性相差很大,因此,它们在自然界中存在的形式也各不相同。少数化学性质不活泼的元素,在自然界中以单质游离存在,活泼的元素总是以其稳定的化合物存在。可溶性物化合物大都溶解在海水、湖水中,少数埋藏于不受流水冲刷的岩石下面。难溶的化合物则形成五光十色的岩石,构成坚硬的地壳。例如,自然界里的金、铂只有游离状态的,游离状态的银和铜比较少,游离的***、锡等金属就更少。性质较活泼的一些轻金属仅呈化合状态而存在,一般轻金属常以***化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐等盐类的形式存在,个别轻金属也有形成氧化物的。如常见的食盐(主要成分NaCl)。光卤石、菱镁矿、重品石、石膏等。重金属则主要形成为氧化物和硫化物,也有形成碳酸盐的。重要的氧化物矿有:磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿、软锰矿、锡石、赤铜矿等,重要的硫化物矿有:方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿等。此外还有大量各种硅酸盐矿物。我国金属矿藏储量极为丰富,如铀、钨、钼、锡、锑、***、铅、铁、金、银、菱镁矿和希土等矿的储量居世界前列;铜、铝、锰矿的储量也在世界占有重要的地位。由于人类对自然资源日益增多的要求和科学技术突飞猛进的发展。使人们越来超重视海洋资源。海洋面积约三亿六千万平方公里,占地球总表面积70%以上。除海底有丰富矿藏外,海水中含有八十多种元素,其中多为金属元素:主要呈盐类形式存在,其中除含大量的钠、钾、钙、镁外,还含有各种希有贵重金属如铷、锶、铀、锂、钡等。海水中金属浓度虽低,但因海水量巨大,所以金属总量非常可观,如海水中铀的总量达四十亿吨以上,相当于陆地铀储量的4000倍。海水中约5百万吨黄金,8千万吨镍,1亿6千万吨银,8亿吨铜,所以说海洋是贮存金属的“聚宝盆”,向海洋索取金属资源是我们的一项重要任务。在这方面湿法冶金是大有作为的。§19-2金属的提炼2-1金属的提炼工业上能用来提炼金属的矿物称为矿石。绝大多数矿石都多少含有杂质。主要是石英、石灰石和长石等,这些物质也称为脉石。所以从矿石提炼金属一般经过三大步骤:(1)矿石的富集,(2)冶炼,(3)精炼。矿石的富集就是预先处理矿石,把其中所含大量脉石移去,以提高矿石中有用成分的含量。选