Поширеність металічних елементів Мета ли клас хімічних

Поширеність металічних елементів

Мета ли— клас хімічних елементів і речовин з такими хімічними та фізичними властивостями: • добре проводять електричний струм і тепло • непрозорі, але здатні відбивати світло (мають металічний блиск) • ковкі, що дозволяє надавати виробам з них потрібної форми та розвальцьовувати їх • пластичні, що дає можливість витягати їх у тонкий дріт.

В стародавні часи і в середні віки вважалося, що існує лише сім металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо, ртуть. За уявленнями алхіміків, метали зароджувалися в земних надрах під впливом променів планет і поступово украй повільно удосконалювалися, перетворюючись на срібло і золото.

Алхіміки вважали, що метали — речовини складні, що складаються з «металічного начала» (ртуті) і «начала горючості» (сірки). На початку 18 століття набула поширення гіпотеза, за якою метали складаються із землі і «вогняної субстанції» — флогістону.

Лише в кінці 18 століття А. Л. Лавуазьє спростував гіпотезу флогістону і показав, що метали — прості речовини.

Метали у природі. Метали складають понад 80% усіх хімічних елементів. Переважна більшість металів зустрічається в природі у вигляді різних сполук і лише деякі з них — у вільному стані. Це так звані самородні метали (золото і платина), а також інколи срібло, ртуть, мідь і інші метали. Мінерали і гірські породи, придатні для добування з них металів заводським способом, називаються рудами. Важливішими рудами є оксиди (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, Al 2 O 3 • n. H 2 O, Mn. O 2 тощо); сульфіди (Zn. S, Pb. S, Cu 2 S, Hg. S і ін. ), солі (Na. Cl, KCl, Mg. Cl 2 Ca. CO 3 і т. д. ). Малоактивні метали зустрічаються переважно у вигляді оксидів і сульфідів, а активні (лужні і лужноземельні) — винятково у вигляді солей.

За поширеністю в природі ферум посідає друге місце серед металів (після алюмінію). На нього припадає 5, 10 % маси земної кори. За вмістом у земній корі ферум посідає 4 -е місце. Зустрічається він виключно у вигляді сполук. Вільне залізо знаходять лише в метеоритах. Ферум — поширений елемент метеоритної речовини: в кам'яних метеоритах міститься до 25 %, а в залізних 90, 85 мас. % Fe. Космічна поширеність заліза близька до його вмісту в фотосфері Сонця — 627 г/т. Частка феруму в речовині Землі досить велика — 38, 8 %. Найбідніша на ферум поверхня Землі.

За поширеністю в природі Кальцій посідає п'яте місце серед хімічних елементів (3, 6% маси земної кори). У зв'язку з високою хімічною активністю у вільному стані він не зустрічається. Найпоширенішими його сполуками є вапняк, крейда та мармур, які мають однаковий хімічний склад Ca. CO 3, але різну кристалічну будову. Кларк Кальцію в кам'яних метеоритах 1, 4%, ультраосновних — 0, 7%, основних — 6, 72%, середніх — 4, 65%, кислих породах — 1, 58%. Складова частина вапняків, мармуру тощо. Ці мінерали часто утворюють цілі гірські масиви. У великих кількостях зустрічаються також апатити і фосфорити, основою яких є фосфат кальцію Са 3(РО 4)2, гіпс Ca. SO 4 · 2 Н 2 О. Крім того, значні кількості сполук Кальцію містяться в ґрунті і природних водах, а також входять до складу тваринних і рослинних організмів. Так, наприклад, мінеральна маса кісток і зубів тварин містить близько 80% фосфату кальцію Са 3(РО 4)2, а шкаралупа яєць майже повністю складається з карбонату кальцію Са. СО 3.

Натрій належить до найпоширеніших елементів. На нього припадає 2, 64% маси земної кори. У зв'язку з високою хімічною активністю він зустрічається тільки у вигляді різних сполук. Деякі з них, як хлорид натрію, сульфат натрію, утворюють потужні родовища. Найбільші поклади хлориду натрію Na. Cl (кам'яна сіль, або галіт) є на Уралі в районах м. Солікамська та м. Соль-Ілецька, на Донбасі та в інших місцях. Значні кількості хлориду натрію добуваються у вигляді самосадної солі з соляних озер Ельтон і Баскунчак у західному Казахстані. Величезні запаси сульфату натрію Na 2 SO 4· 10 H 2 O (мірабіліт) нагромаджені в затоці Кара-Богаз. Гол у східній частині Каспійського моря.

Кларк магнію в Землі 11, 25% (мас. ), кларк в земній корі 2, 1 -1, 87%, в ультраосновних породах 25, 9%, основних 4, 50%, середніх 2, 18%, кислих 0, 56%, осадових 1, 34%, кам'яних метеоритах 14%, у морській воді 0, 13% (1, 35 г/л), в ґрунті 0, 63%, в рослинах 0, 1%. Магній у вільному стані в природі не зустрічається. Входить до складу силікатів, хлоридів, карбонатів, сульфатів. . Магній входить до складу олівінів, піроксенів, утворює ізоморфні ряди, заміняючи залізо, кальцій, манґан. У процесі геохімічного кругообігу магній надходить в океан. Концентратори магнію — деякі водорості (до 3% Mg), фораменіфери (до 3, 5%), вапнякові губки (до 4%). Основні магнієві мінерали: олівін, ромбічний піроксен, шпінель, тальк, флогопіт, карналіт, бішофіт, магнезит, брусит, епсоміт, кізерит, доломіт, каїніт. Металевий магній отримують електролітичним або термічним способами. Сировиною служить Mg. Cl 2 або зневоднений карналіт.

Калій — досить поширений хімічний елемент, на нього припадає 2, 6% маси земної кори. У зв'язку з високою хімічною активністю у вільному стані в природі він не зустрічаються, а тільки у вигляді різних сполук. Деякі з них, як хлорид калію, утворюють потужні родовища. Металічний калій служить каталізатором при одержанні деяких видів синтетичного каучуку. Сполуки калію застосовують у сільському господарстві як добрива, для виготовлення скла, вибухових речовин, у медицині, ядерній техніці тощо. Застосовують альгіт калію для лікування захворювання губ у дітей. Найбагатші у світі родовища солей калію у вигляді мінералів сильвіну KCl, сильвініту KCl·Na. Cl, карналіту KCl· Mg. Cl 2· 6 H 2 O і каїніту KCl·Mg. SO 4· 3 H 2 O розташовані поблизу м. Солікамська. Крім того, значні поклади сполук калію знайдені в Білорусі (м. Солігорськ) і в Україні (м. Калуш і м. Стебник у Прикарпатті).

Середній вміст Титану в земній корі (кларк) 0, 45% (за іншими даними — 0, 61% до глибини 16 км). Лише три інших важливих метали — алюміній, залізо та магній — розповсюджені у природі більше ніж титан. Найбільш багаті на Т. пегматити ґранітів і лужних порід. На початок XXI ст. відомо близько 100 титанових мінералів. До складу ряду мінералів Т. входить як домішка. Головні мінерали титанових руд: ільменіт (43, 7 -52, 8% ТіО 2); рутил, анатаз і брукіт (94, 2 -99, 5); лейкоксен (61, 997, 6); лопарит (38, 3 -41); сфен (33, 740, 8); перовськіт (38, 7 -57, 8). Кількість титану у земній корі в декілька разів перевищує запаси міді, цинку, свинцю, золота, срібла, платини, хрому, вольфраму, ртуті, молібдену, вісмуту, сурми, нікелю та олова разом узятих. Кількість титану в основних вивержених породах становить 20, 46 атомних %.

Свинець відіграє важливу роль як компонент припійних сплавів. Із самого початку масового виробництва електроніки, олов'яно-свинцеві припої стали досить поширеними в електротехнічній та приладобудівній галузях завдяки своїй низькій вартості, зручності використання та гарним фізичним характеристикам. Крім того, до 1980 -х років вони були популярним матеріалом для формування з'єднань сантехнічної трубопровідної арматури в країнах Заходу. Разом зі зростанням уваги суспільства до питань екології, використання в припоях свинцю починає поступово обмежуватися. Зокрема, Євросоюз директивою "щодо обмеження вмісту шкідливих речовин" передбачає з 1 липня 2006 р. загальний перехід виробництв побутової електроніки на використання безсвинцевих припоїв. [7]

Мінерали і гірські породи, придатні для добування з них металів заводським способом, називаються рудами. Важливішими рудами є оксиди (Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, Al 2 O 3 • n. H 2 O, Mn. O 2 тощо); сульфіди (Zn. S, Pb. S, Cu 2 S, Hg. S і ін. ), солі (Na. Cl, KCl, Mg. Cl 2 Ca. CO 3 і т. д. ). Малоактивні метали зустрічаються переважно у вигляді оксидів і сульфідів, а активні (лужні і лужноземельні) — винятково у вигляді солей.

• Застосування. Конструкційні матеріали. Метали і їх сплави — одні з головних конструкційних матеріалів сучасної цивілізації. Це визначається насамперед їх високими міцністю, жорсткістю та іншими механічними властивостями, технологічністю у переробці, відносною доступністю, однорідністю і непроникністю для рідин і газів, стійкістю до температурних впливів та впливів навколишнього середовища.

Застосування. Електротехнічні матеріали Метали використовуються як хороші провідники електрики (мідь, алюміній), так і в якості матеріалів з підвищеним опором, котрі працюють при високих температурах: для резисторів, реостатів і електронагрівальних елементів (ніхром і т. п. )

Застосування. Інструментальні матеріали Метали і їх сплави широко застосовуються для виготовлення інструментів (їх робочої частини). В основному це інструментальні сталі і тверді сплави.

У ХХІ столітті метали і сплави залишаються найпоширенішими матеріалами, які застосовують у різних галузях. Предмети, які оточують нас рідко складаються з чистих металів. Тільки алюмінієві каструлі чи мідні проволоки «чисті» на 99, 9%. У більшості інших випадків люди мають справу із сплавама. Сучасна техніка вимагає велику кількість сплавів, тому є розвинена металургія і завдяки чому багато людей мають роботу.