11.3. Metalların kimyəvi xassələri

11.4.

Metalların alınması üçün uyğun olan müxtəlif növ təbii mineral xammallar sənaye miqyası filizlər adlanır.

Metalların filizlərdən ayrılması üçün bütün üsullar tənliyə uyğun olaraq onların reduksiyasına əsaslanır

Kişilər+ + n e → Me0 ,

burada n metalın valentliyidir.

Azaldıcı maddələr kimi qrafit, dəm qazı (II) CO, hidrogen, aktiv metallar, elektrik cərəyanı və s.

Filizlərdən metal əldə etməyin aşağıdakı yolları var.

1) pirometallurgik− karbotermik, metal-termik;

2) elektrometallurgiya;

3) hidrometallurgiya.

pirometallurgiküsul metal reduksiya prosesində yüksək temperaturun tətbiqindən ibarətdir. Çox vaxt bunlar daha aktiv metallarla reduksiya prosesləridir: Al, Mg, Ca, Na və s. (metallotermiya), silisium (silikatermiya), hidrogen, metal hidridləri ilə reduksiya və s.

karbotermiküsul - yüksək temperaturda karbon və ya karbon monoksit CO ilə metal oksidlərinin azaldılması:

Cu2O + C→ 2Cu + CO

Domna sobalarında karbon oksidi azaldıcı vasitə kimi istifadə olunur.

Fe2 O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Metalotermik metodu kimi reduksiya agentləri yüksək temperaturda daha aktiv metallardan istifadə edirlər (Al, Mg, Ca və s.). Bu üsul titan, uran, vanadium istehsal edir:

TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2

Bütün metalları karbon və ya karbon monoksit (II) CO ilə reduksiya etməklə əldə etmək olmaz. Məsələn, Cr2 O3 + 3CO = 2Cr+3CO2, G ° = 274,6 kJ/mol reaksiyası kifayət qədər yüksək temperaturda belə davam edə bilməz, alüminotermiya isə asanlıqla həyata keçirilə bilər.

kimya. Proc. müavinət

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Alüminium azaldıcı kimi istifadə olunursa, bu üsul alüminotermiya adlanır:

Cr2 O3 + 2Al→ 2Cr + 2Al2 O3

Bəzi metallar (məsələn, manqan) karbonla karbidlər əmələ gətirir, buna görə də bu halda silisium daha qənaətcil bir üsuldur.

katotermiya:

MnO2 + Si Т → Mn + SiO2

Hidrogenin azalması bir qayda olaraq, nisbətən təmiz metal əldə etmək lazım olduqda həyata keçirilir. Hidrogen, məsələn, təmiz dəmir, WO3-dən volfram, renium əldə etmək üçün istifadə olunur.

NH4 ReO4 , (NH4 )2 OsCl6-dan osmium və s.

Pirometallurgiya adətən belə adlandırılır xlor metallurgiyası. Metodun mahiyyəti xammalın reduksiyaedici ilə və ya olmadan xlorlanmasından və əldə edilən metal xloridlərin sonrakı emalından ibarətdir, məsələn:

TiO2 + C + 2Cl2 = TiCl4 + CO2

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

Xlorlama metodunun üstünlükləri aşağıdakılardır: yüksək sürət prosesi, xammalın istifadəsinin tamlığı, xloridlərin müxtəlif dəyişkənliyi və istilik sabitliyinə görə çoxlu sayda komponentlərin ayrılması imkanı.

Elektrometallurgiya- tətbiqə əsaslanan texnologiya elektrik enerjisi metalların bərpası üçün.

Elektrometallurgiya metalların elektrotermik və elektroliz üsulları ilə alınması proseslərini əhatə edir.

Birinci halda, elektrik cərəyanı yüksək temperatur mənbəyi kimi xidmət edir (məsələn, elektrik sobalarında polad əriməsi); ikincisi, metalların birləşmələrdən birbaşa ayrılması üçün istifadə olunur.

K, Na, Ca, Mg, Al və s. kimi aktiv metallar onların birləşmələrinin ərimələrinin elektrolizindən əldə edilir. Məsələn, natrium xlorid əriməsinin elektrolizi zamanı metal natrium və xlor qazı əldə edilir:

ərimiş duz NaCl, anod C (qrafit):

(− ) K Na+ + e → Na0 − bərpa,

(+) А 2Cl− − 2 e → Cl2 − oksidləşmə.

kimya. Proc. müavinət

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Alüminiumun alınması böyük çətinliklərlə əlaqəli mürəkkəb bir prosesdir. Əsas xammal - alüminium oksidi Al2 O3 - elektrik keçirmir və çox yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir (təxminən 2050 o C). Buna görə də, kriolit Na3 AlF6 və alüminium oksidin ərimiş qarışığı elektrolizə məruz qalır. Tərkibində təxminən 10% ağırlıq olan qarışıq. Al2 O3 960 o C-də əriyir və proses üçün ən əlverişli olan elektrik keçiriciliyinə, sıxlığına və özlülüyünə malikdir. Bu xüsusiyyətləri daha da yaxşılaşdırmaq üçün qarışığın tərkibinə AlF3, CaF2, MgF2 əlavələri əlavə edilir. Bunun sayəsində 950 ° C-də elektroliz mümkündür.

Alüminium əritmə hüceyrəsi içəridən odadavamlı kərpiclərlə örtülmüş dəmir korpusdur. Sıxılmış kömür bloklarından yığılmış dibi (altı) katod kimi xidmət edir. Anodlar (bir və ya daha çox) yuxarıda yerləşir: bunlar kömür briketləri ilə doldurulmuş alüminium çərçivələrdir. Hüceyrələr ardıcıl olaraq quraşdırılır, hər seriya 150 və ya daha çox hüceyrədən ibarətdir.

Elektroliz zamanı katodda alüminium, anodda isə oksigen ayrılır. Orijinal ərimədən daha yüksək sıxlığa malik olan alüminium hüceyrənin dibində toplanır; buradan vaxtaşırı buraxılır. Metal sərbəst buraxıldıqda, əriməyə alüminium oksidin yeni hissələri əlavə olunur. Elektroliz zamanı ayrılan oksigen yanan anodun karbonu ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və CO və CO2 əmələ gətirir.

Hidrometallurgiya- metalları filizdə həll olunmayan vəziyyətdən suda həll olunan vəziyyətə keçirən xüsusi reagentlərin (turşular, qələvilər, duzlar) sulu məhlullarından istifadə edərək filizlərdən metallar istehsal edən texnologiya. Bundan əlavə, metal sulu məhlullardan ya onu daha aktiv metal ilə reduksiya etməklə, ya da elektroliz (metal qeyri-aktivdirsə) və ya üzvi birləşmələrlə ekstraksiya yolu ilə təcrid olunur.

Məsələn, mis almağı düşünün:

CuO (t) + H 2SO 4 (l) \u003d CuSO 4 (l) + H 2O (l)

Yaranan məhluldan mis, məsələn, dəmir ilə reduksiya yolu ilə təcrid edilə bilər:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Hidrometallurgiya üsulu Ag, Au, Pb və digər metalları filizdə olan tullantı süxurlarından ayırır:

4Au + O2 + 8NaCN + 2H2O = 4Na + 4NaOH

2Na + Zn = Na2 + 2Au

kimya. Proc. müavinət

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Hidrometallurgiyada xüsusi yer ekstraksiya ilə tutur - məhlulun qiymətli komponentinin məhlulla qarışmayan bir həlledicidən istifadə edərək çıxarılması. Hazırda metalların qarışıqlardan ayrılması zamanı müxtəlif kimyəvi ekstraktorlardan istifadə edən metallurgiyanın bütöv bir sahəsi yaradılmışdır.

11.5. Yüksək təmizlikdə metalların alınması

ilə Metalların saflığını artırmaqla onların xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılır. Onlar daha çevik, istilik və elektrik keçirici olurlar, korroziyaya uğramaq daha çətin olur və s.

Yüksək təmizlikli metalların alınması çox mürəkkəb bir problemdir və bütün metallar üçün həll olunmayıb. Bir sıra təmizləmə üsulları var, onlardan bəzilərinə baxaq.

At vakuum əriməsi- metal vakuumda əridilir ki, bu da müxtəlif metalların, qeyri-metalların, qazların bir sıra uçucu və aşağı əriyən çirklərindən qurtulmağa imkan verir. Bu üsul metalların çox yüksək dərəcədə təmizliyini vermir.

Metal yodidlərin termik parçalanması sirkonium, titan, xrom və s. kimi yodla uçucu birləşmələr əmələ gətirən çox odadavamlı metalları təmizləmək üçün istifadə olunur. Təmizlənəcək metal tigedə yerləşdirilir.

və yod əlavə edin. Qızdırıldıqda, metal yo- ilə qarşılıqlı təsir göstərir.

ev. Bu halda, uçucu bir metal yodid əmələ gəlir (məsələn, TiJ4), təmiz titandan hazırlanmış isti bir şəbəkə ilə təmasda yüksək temperaturun təsiri altında parçalanır və təmizlənmiş titan onun üzərinə çökür:

TiJ 4 1 300− 1 500 D С→ Ti + 2J 2

AT nəticə təmiz metaldır və yod tutulur və prosesə təkrar emal edilir.

Bu üsul ayrı-ayrı metalları onların qarışıqlarından seçici şəkildə təcrid etməyə və kifayət qədər yüksək təmizlik dərəcəsinə malik metalları əldə etməyə imkan verir.

Elektrokimyəvi təmizləmə prosesin tətbiqinə əsaslanır

həll olunan anod ilə elektroliz bayquşları, məsələn, blister misi çirklərdən təmizləyərkən.

AT mis sulfat CuSO məhlulu ilə elektrolitik vanna tökülür 4 və blister misin kütləvi anodunu və nazik bir boşqab şəklində təmizlənmiş misdən bir katod quraşdırın. Elektroliz zamanı anodun misi keçir

in məhlul və sonra katodda azaldılır:

CuSO4 məhlulu, anod - blister mis, katod - təmizlənmiş mis,

(+) A Cu0 - 2 e \u003d Cu2 + (məhlulda),

(–)K Cu2+ + 2 e = Cu0 (katodda qalır).

kimya. Proc. müavinət

11.5. Yüksək saflıqda metalların alınması

Katodda misin seçici çökməsini təmin etmək üçün elektroliz aşağı sürətlə aparılır, digər metalların çirkləri isə elektrolit məhlulunda qalır.

Elektroliz anod tamamilə həll olunana qədər aparılır və katod nazik bir boşqabdan təmiz təmizlənmiş misin kütləvi çubuğuna çevrilir.

Zona əriməsi çox yüksək dərəcədə saflıqda olan metalları əldə etməyə imkan verir.

Bir çubuq şəklində olan metal külçə, bir potada yerləşdirilən bir elektrik sobası vasitəsilə aşağı sürətlə (5-10 mm / saat) hərəkət edir. Bu vəziyyətdə, hazırda istilik zonasında olan külçənin çox kiçik bir sahəsi əriyir. Tita hərəkət etdikcə ərimiş zona külçənin bir ucundan digər ucuna keçir.

Təmizləmə prosesi maye fazada çirklərin həllolma qabiliyyətinin bərk fazadan xeyli yüksək olmasına əsaslanır. Külçə və deməli, ərimə zonası külçə boyunca yavaş-yavaş hərəkət etdikcə, çirklər ərimə zonası tərəfindən çıxarılır və külçənin sonuna köçürülür.

Təsvir edilən prosesi dəfələrlə təkrarlamaqla, külçənin bir ucunda yığılmış çirklərlə yüksək saflıqda metal əldə edilir, onlardan təmiz metalı daha tam çıxarmaq üçün kəsilir və əlavə təmizlənməyə məruz qalır.

Nəzarət sualları və tapşırıqlar

1. Metal elementlərin atomlarının elektron quruluşunun xüsusiyyətləri hansılardır? Metal atomlarının valent elektronları ilə nüvə arasındakı nisbətən zəif əlaqəni nə izah edir?

2. Elementlərin dövri cədvəlində hansı elementlər metaldır? Onların xassələri dövr ərzində, qrup üzrə necə dəyişir?

3. Hansı xüsusiyyətlər var fiziki xassələri metallar? From

nədən asılıdırlar?

4. Metalik bağ nədir? Hansı vasitələrlə həyata keçirilir?

5. Hansı metalları havada saxlamaq olmaz? Niyə? Bu metalların oksigenlə reaksiyalarının tənliklərini yazın. Yaranan birləşmələr necə adlanır?

6. Hansı metallar atmosfer oksigeninin oksidləşməsinə davamlıdır? Niyə?

7. Metal oksidlərin turşu-qələvi xarakteri necədir? Elementin sıra sayının artması ilə dövr necə dəyişir?

8. Metal oksidlərinin təbiəti bu oksidləri əmələ gətirən elementin oksidləşmə dərəcəsindən necə asılıdır?

9. Filizlərdən metalların alınması üsullarını adlandırın.

kimya. Proc. müavinət

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Nəzarət sualları və tapşırıqlar

10. Metal reduksiya edən maddələr kimi hansı maddələrdən istifadə olunur

in pirometallurgiya üsulu?

11. Metalın saflığı onun fiziki xassələrinə necə təsir edir?

12. Təmiz metalların alınması üsullarını, onların xüsusiyyətlərini adlandırın.

Tələbə səriştələri

metalların təsnifatını və təbiətdə mövcudluğunu bilmək; fiziki və Kimyəvi xassələri metallar; filizlərdən metalların alınması üsullarını - pirometallurgiya, elektrometallurgiya, hidrometallurgiya; yüksək təmizliyə malik metalların alınması üsullarını;

metalların elektron strukturunun xüsusiyyətlərini qeyri-metallardan ayırmağı bacarmalı; D. İ. Mendeleyev cədvəlinin qrupları və dövrləri üzrə metalların kimyəvi aktivliyinin dəyişməsinin səbəbini müəyyənləşdirmək və izah etmək; metalların turşular, atmosfer oksigeni və digər oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə olan kimyəvi aktivliyini eksperimental olaraq yoxlamaq; metalların səciyyəvi fiziki xassələrini metal birləşmə baxımından izah edir; metalların istehsalında elektrometallurgiya, hidrometallurgiya və digər üsullarla redoks proseslərinin tənliklərini tərtib edir; metalların elektrolitik emal yolu ilə təmizlənməsi prosesinin mahiyyətini izah edir və müvafiq kimyəvi reaksiyaların tənliklərini yazır.

kimya. Proc. müavinət

Dərsin məqsədi: təbii metal birləşmələri və yerli metallarla tanış olmaq; filizlər və metallurgiya anlayışını vermək, piro-, hidro-, elektrometallurgiya, metal birləşmələrinin termik parçalanması kimi növləri nəzərdən keçirmək, metalların alınmasının laboratoriya üsullarını nümayiş etdirmək və media mühazirəsinin fraqmentlərindən istifadə etməklə, metalların sənaye istehsalı ilə tanış olmaq.

Avadanlıqlar: kompüter, video proyektor, kolleksiya “Minerallar və qayalar”, qazların alınması üçün cihaz, laboratoriya stendləri, sınaq boruları, spirt lampası, çini məhlulları.

Reagentlər: mis (II) oksid, konsentratlaşdırılmış xlor turşusu, dənəvər sink, termit (alüminium və dəmir oksidi (III) tozlarının qarışığı), mis sulfat məhlulu və dəmir mismar.

I. Təşkilat vaxtı. Ev tapşırığını yoxlamaq.

1. Maddələr arasında qarşılıqlı təsir reaksiyaları üçün tənlikləri yazın:

a) Li, Na, Ca, Fe c O 2, Cl 2, S, N 2, C:

b) Na, Ca, Al c H 2 O;

c) Zn c H 2 SO 4; Al c HCl;

d) CuSO 4 ilə Zn; Al c NaOH; KOH ilə olun.

2. Əmsalları düzün, reaksiya tənliklərində oksidləşdirici və azaldıcı maddəni tapın:

Cu + HNO 3 (P) -> Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O

Cu + HNO 3 (K) -> Cu (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O

Na + HNO 3 -> NaNO 3 + N 2 O + H 2 O.

3. Tələbələr bütün reaksiya tənliklərini bu reaksiya tənliklərinin proqnozlaşdırıldığı ekranla müqayisə edirlər (“Metalların ümumi xassələri” media mühazirəsinin fraqmenti). (CD) Metalların ümumi kimyəvi xassələrinin ümumiləşdirilməsi “Metalların ümumi xassələri” sxeminə əsasən aparılır.

4. Biz sxemin nəzərdən keçirilməsini tamamlayacağıq, təbiətdə metalların mövcudluğunu və onları necə əldə edəcəyini təhlil etməmişik.

II. Metalların təbii birləşmələri.

Təbiətdə metallar sərbəst (və ya yerli) vəziyyətdə ola bilərmi? Əgər belədirsə, onlar hansı metallardır?

Cavab aydındır, bunlar aşağı reaktivliyə malik metallardır. Metallar təbiətdə həm sadə, həm də mürəkkəb maddə şəklində ola bilər.

Metallar təbiətdə tapılır üç forma: 1) qızıl və platin sərbəst formada olur; qızıl toz halındadır və bəzən böyük kütlələrdə yığılır? külçələr. Beləliklə, 1869-cu ildə Avstraliyada yüz kiloqram ağırlığında bir blok qızıl tapdılar. Üç il sonra orada təxminən iki yüz əlli kiloqram ağırlığında daha böyük bir blok aşkar edildi. Bizim rus külçələrimiz daha kiçikdir və 1837-ci ildə Cənubi Uralda tapılan ən məşhuru cəmi otuz altı kiloqram ağırlığında idi. 17-ci əsrin ortalarında Kolumbiyada qızıl yuyan ispanlar ağır gümüş metal. Bu metal qızıl kimi ağır görünürdü və yuyulmaqla qızıldan ayrıla bilməzdi. Gümüşə (ispan dilində? plata) bənzəsə də, demək olar ki, həll olunmur və əriməyə inadla müqavimət göstərirdi; təsadüfən zərərli murdarlıq və ya qiymətli qızılın qəsdən saxtalaşdırılması hesab olunurdu. Buna görə də İspaniya hökuməti 18-ci əsrin əvvəllərində şahidlərin gözü qarşısında bu zərərli metalı yenidən çaya atmağı əmr etdi. Platin yataqları da Uralsda yerləşir. Bu dunit massividir (dəmir filizi qarışığı ilə dəmir və maqnezium silikatlarından ibarət maqmatik süxur). Tərkibində taxıl şəklində yerli platinin daxilolmaları var. 2) gümüş, mis, civə və qalay təbiətdə doğma formada və birləşmələr şəklində tapıla bilər; 3) gərginlik sıralarında qalaya qədər olan bütün metallar yalnız birləşmələr şəklində baş verir.

Çox vaxt təbiətdə metallar qeyri-üzvi turşuların duzları şəklində olur: xloridlər? silvinit KCl NaCl, qaya duzu NaCl;

nitratlar - Çili selitrası NaNO 3;

sulfatlar - Qlauber duzu Na 2 SO 4? 10 H 2 O, gips CaSO 4 2H 2 O;

karbonatlar - təbaşir, mərmər, əhəngdaşı CaCO 3, maqnezit MgCO 3, dolomit CaCO 3 MgCO 3;

sulfidlər? kükürd piriti FeS 2, cinnabar HgS, sink qarışığı ZnS;

fosfatlar - fosforitlər, apatitlər Ca 3 (PO 4) 2;

oksidlər - maqnit dəmir filizi Fe 3 O 4, qırmızı dəmir filizi Fe 2 O 3, dəmirin müxtəlif hidroksidləri (III) Fe 2 O 3 H 2 O olan qəhvəyi dəmir filizi.

Hətta eramızdan əvvəl II minilliyin ortalarında. e. Misirdə dəmir filizlərindən dəmir istehsalı mənimsənilirdi. Bu, bəşər tarixində daş və tunc dövrlərini əvəz edən Dəmir dövrünün başlanğıcı oldu. Ölkəmizin ərazisində Dəmir dövrünün başlanğıcı eramızdan əvvəl II və I minilliyin əvvəllərinə aid edilir. e.

Tərkibində metallar və onların birləşmələri olan və metalların sənaye istehsalı üçün yararlı olan minerallar və süxurlar filizlər adlanır.

Sənayenin filizlərdən metal almaqla məşğul olan sahəsinə metallurgiya deyilir. Filizlərdən metalların alınmasının sənaye üsulları haqqında elm də adlanır.

III. Metalların alınması.

Metalların istehsalının əsasını təşkil edən əsas kimyəvi proses hansıdır?

Əksər metallar təbiətdə metalların müsbət oksidləşmə vəziyyətində olduğu birləşmələrin tərkibində rast gəlinir, bu isə o deməkdir ki, onları sadə maddə halında almaq üçün reduksiya prosesini aparmaq lazımdır.

Ancaq metalın təbii birləşməsini bərpa etməzdən əvvəl onu emal üçün əlçatan bir formaya, məsələn, oksid formasına, sonra metalın azaldılmasına çevirmək lazımdır. Buna əsaslanaraq pirometallurgiya üsulu. Qeyri-metal reduksiyaedici maddələrdən istifadə edərək yüksək temperaturda metalların filizlərindən çıxarılmasıdırmı? koks, karbon monoksit (II), hidrogen; metal? alüminium, maqnezium, kalsium və digər metallar. .

Nümayiş təcrübəsi 1. Hidrogendən istifadə edərək oksiddən misin alınması.

Cu +2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O (hidrotermiya)

Nümayiş təcrübəsi 2. Alüminiumdan istifadə edərək oksiddən dəmirin alınması.

Fe +3 2 O 3 +2Al \u003d 2Fe 0 + Al 2 O 3 (alüminium)

Sənayedə dəmir əldə etmək üçün dəmir filizi maqnit zənginləşdirməyə məruz qalır: 3Fe 2 O 3 + H 2 \u003d 2Fe 3 O 4 + H 2 O və ya 3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2Fe 3 O 4 + CO 2 və sonra proses şaquli sobanın bərpasında baş verir:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O

Fe 3 O 4 + 4CO \u003d 3Fe + 4CO 2

Media mühazirəsinə baxır. (CD)

Hidrometallurgiya üsulu bu metalın duzunun məhlulunu almaq üçün təbii birləşmənin həllinə və yerdəyişməsinə əsaslanır metal verilmişdir daha aktiv. Məsələn, filiz mis oksidi ehtiva edir və sulfat turşusunda həll olunur:

CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O, sonra əvəzetmə reaksiyası aparılır

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Nümayiş təcrübəsi 3. Dəmirin mis sulfat məhlulu ilə qarşılıqlı təsiri.

Bu üsulla gümüş, sink, molibden, qızıl, vanadium və başqa metallar alınır.

elektrometallurgiya üsulu.

Bunlar elektrik cərəyanından (elektroliz) istifadə edərək metalların alınması üsullarıdır. Media mühazirəsinin fraqmentinə baxmaq. (CD)

Bu üsul alüminium, qələvi metallar, qələvi torpaq metalları istehsal edir. Bu vəziyyətdə oksidlərin, hidroksidlərin və ya xloridlərin ərimələri elektrolizə məruz qalır:

NaCl -> Na + + Cl ?

katod Na + + e > Na 0 ¦ 2

anod 2Cl? ?2e > Cl 2 0 ¦ 1

xülasə tənliyi: 2NaCl \u003d 2Na + Cl 2

Alüminium istehsalının müasir qənaətcil üsulu 1886-cı ildə American Hall və fransız Héroult tərəfindən icad edilmişdir. O, ərinmiş kriolitdə alüminium oksidin məhlulunun elektrolizindən ibarətdir. Ərinmiş kriolit su şəkəri həll etdiyi kimi Al 2 O 3-ü həll edir. Ərinmiş kriolitdə alüminium oksidinin "məhlulunun" elektrolizi, sanki kriolit yalnız bir həlledici idi, amma alüminium oksidi? elektrolit.

Al 2 O 3 -> AlAlO 3 -> Al 3+ + AlO 3 3–

katod Al 3+ +3e -> Al 0 ¦ 4

anod 4AlO 3 3– – 12 e -> 2Al 2 O 3 +3O 2 ¦ 1

xülasə tənliyi: 2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2.

Oğlanlar və Qızlar üçün İngilis Ensiklopediyasında alüminium haqqında məqalə bu sözlərlə başlayır: “1886-cı il fevralın 23-də sivilizasiya tarixində yeni metal dövrü - alüminium dövrü başladı. Bu gün 22 yaşlı kimyaçı Çarlz Holl əlində gümüşü-ağ alüminiumdan ibarət onlarla kiçik topla və bu metalı istehsal etməyin bir yolunu tapdığı xəbəri ilə ilk müəllim laboratoriyasına gəldi. ucuz və böyük miqdarda. Beləliklə, Hall elmdən böyük biznes quran bir insan kimi Amerika alüminium sənayesinin banisi və Anglo-Sakson milli qəhrəmanı oldu.

Birləşmələrin termik parçalanması.

Dəmir yüksək təzyiqdə və 100-200 0 temperaturda karbon monoksit (II) ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və pentakarbonil əmələ gətirir: Fe + 5CO \u003d Fe (CO) 5

Dəmir pentakarbonil, distillə yolu ilə çirklərdən asanlıqla ayrıla bilən bir mayedir. Təxminən 250 0 temperaturda karbonil parçalanır, dəmir tozu əmələ gətirir: Fe (CO) 5 \u003d Fe + 5CO.

Yaranan toz vakuumda və ya hidrogen atmosferində sinterlənməyə məruz qaldıqda, 99,98-99,999% dəmir olan bir metal əldə ediləcəkdir. Dəmirin daha dərin təmizlənməsi dərəcəsinə (99,9999%-ə qədər) zona əriməsi ilə nail olmaq olar.

Beləliklə, biz təbii metal birləşmələri və onlardan sadə maddə kimi metalın təcrid edilməsi üsulları ilə tanış olduq.

IV. Mövzunun düzəldilməsi.

Test tapşırıqlarını yerinə yetirin:

1. Düzgün müddəaları göstərin: a) d- və f ailələrinin bütün elementləri metaldır; b) p-ailəsinin elementləri arasında metallar yoxdur; c) metal hidroksidlər həm əsas, həm də amfoter və turşu xassələrə malik ola bilər; d) metallar turşu xassələri olan hidroksidlər əmələ gətirə bilməzlər.

2. Ən sərt və ən odadavamlı metalların simvolları müvafiq olaraq hansı cərgədədir? a) W, Ti; b) Cr, Hg; c) Cr, W; d) W, Cr,

3. Sulu turşu məhlulunda H + ionları ilə oksidləşə bilən metalların simvollarını göstərin: a) Cu; b) Zn; c) Fe; d) Ag.

4. Hansı metalları onların oksidlərini koksla reduksiya etməklə kifayət qədər təmiz formada almaq olmaz? a) W; b) Cr; c) Na; d) Al.

5. Aşağıdakılar yalnız qızdırıldıqda su ilə reaksiyaya girirlər: a) natrium; b) sink; c) mis; d) dəmir.

6. Metallar üçün hansı ifadələr yanlışdır: a) Dövri sistem elementlərinin əksəriyyətini metallar təşkil edir; b) xarici enerji səviyyəsində bütün metalların atomları ikidən çox olmayan elektron ehtiva edir; c) kimyəvi reaksiyalarda metallar reduksiya xassələri ilə xarakterizə olunur; d) hər dövrdə qələvi metal atomu ən kiçik radiusa malikdir.

7. Ən aydın turşu xassələri olan metal oksidin düsturunu qeyd edin:

a) K 2 O; b) MnO; c) Cr 2 O 3; d) Mn 2 O 7.

8. Aşağıda sxemləri verilmiş hər iki reaksiya hansı cütlərdə metalın alınmasını mümkün edir? a) CuO + CO-> və CuSO 4 + Zn -> b) AgNO 3 -> və Cr 2 O 3 + Al c) ZnS + O 2 və Fe 2 O 3 + H 2 -> d) KNO 3 -> və ZnO+C.

9. Əsas vəziyyətdə olan hansı metalların atomlarında enerji d-alt səviyyəsində beş elektron var? a) titan; b) xrom; c) sürmə; d) manqan.

10. 320 q dəmir oksidin (III) maqnetitə çevrilməsi üçün dəm qazının (II) minimum həcmi (n.a.) nə qədər olmalıdır? a) 14,93 l; b) 15,48 l; c) 20,12 l; d) 11,78 litr.

Biblioqrafiya

O. S. Gabrielyan “Kimya 9-cu sinif”. M. Bustard, 2000.
O. S. Gabrielyan, I. G. Ostroumov "9-cu sinif kimya müəlliminin stolüstü kitabı". M. Bustard, 2002.
Komp. V. A. Kritzman “Qeyri-üzvi kimya üzrə oxu kitabı”. M. “Maarifçilik”, 1984.
V. I. Sobolevski "Möhtəşəm minerallar". M. “Maarifçilik”, 1983.
AS Fedorov “Metal elminin yaradıcıları”. M. “Elm”, 1980.
A. E. Fersman "Əyləncəli mineralogiya". Sverdlovsk nəşriyyatı, 1954.
Yu. V. Xodakov “Ümumi və qeyri-üzvi kimya”. M. “Maarifçilik”, 1965
2 CD “Kimya 7-11 sinif”.
CD “Kiril və Methodiusun 8-9-cu siniflərin kimya dərsləri”.

Metallar necə alınır?

Filizlərdən təmiz metallar

Nadir istisnalarla metallar təbiətdə saf, doğma vəziyyətdə deyil, kimyəvi birləşmələr şəklində olur. Bu birləşmələr Yerin tarixi ərzində metalların digər kimyəvi elementlərlə reaksiyası nəticəsində yaranmışdır. Əksər hallarda filizlər oksidlər, sulfidlər və ya karbonatlardır (Cədvəl 6). Yer qabığındakı metal tərkibli minerallar eyni zamanda arzuolunmaz mineral tərkib hissələrini, qısır və ya damar qayalarını ehtiva edir. Odur ki, filizin flotasiya, üyüdülməsi, süzülməsi və aqlomerasiyası üsulları ilk növbədə sonrakı metallurgiya emal üçün əlverişli vəziyyətə gətirilməlidir.

Filizlərdən təmiz metalları çıxarmaq üçün onlar müvafiq kimyəvi parçalanmaya məruz qalırlar. Nümunə olaraq, bir oksidi götürək, ondan reduksiya yolu ilə əvvəlcə xam çirklənmiş material alınır, daha sonra saf və ya əlavə təmiz metala təmizlənərək emal edilir.

Metallurgiya sənayesində ya oksidləşməmiş filizlər atmosfer oksigeninin iştirakı ilə qızdırılaraq və qovrularaq metal oksidlərinə çevrilir, ya da lazımi metal birləşmələri su, seyreltilmiş turşular, qələvilər, duz məhlulları kimi uyğun həlledicilərdən istifadə edilərək yuyularaq filizdən çıxarılır. (hidrometallurgiya).

Bundan əlavə, metal oksidləri meydana gələn materialdan daha çox oksigenə yaxın olan bir maddə ilə azaldıla bilər. Bunlara, məsələn, karbon və ya onun yüksək temperaturda oksidi (karbotermik), alüminium (alüminium) və ya silikon (silikon) daxildir. Bu üsullar aşağıda qruplaşdırılıb ümumi anlayış pirometallurgiya.

Elektrometallurgiyada bir metal ərintidən və ya onun birləşməsinin sulu məhlulundan elektrolitik yolla əldə edilə bilər. Metal birləşmələrinin termik parçalanması da məlumdur. Yuxarıda göstərilən bütün üsullarda ilk olaraq əmələ gələn xam metal daha sonra selektiv oksidləşmə, elektrolitik üsullar, buxarlanma və rekondensasiya və ya zona əriməsi ilə təmizlənir.

Bu prinsiplərə əsaslanaraq metalların alınması üçün müxtəlif texnoloji variantlar işlənib hazırlanmışdır. Gələcəkdə onlardan ən vacib metal materialların istehsalı üçün istifadə olunanları nəzərdən keçirəcəyik.

Çuqun domna sobasının məhsuludur

Çuqun istehsalı üçün hazırda oksid filizləri əsasən aglomeratlar və ya topaqlar şəklində istifadə olunur, onlar karbon və ya onun oksidindən istifadə edərək yüksək sobalarda reduksiya edilir. Domna sobasının (24) hündürlüyü 40 m-ə qədərdir; onun ən geniş yerində, buxarda, diametri 3,5 m-dən 10 m-ə çatır.Aşqarlar (şarj) və koks ilə metal xammal üst platformadan qat-qat sobaya tökülür. Koks kimyəvi reduksiya reaksiyasını həyata keçirməyə xidmət edir və eyni zamanda çiyinlərdə birbaşa reaksiya zonasında demək olar ki, 2000 ° C-ə çatan lazımi temperaturun yaradılmasına kömək edir. Ocağa verilən hava hava qızdırıcılarında (kuperlərdə) 800 °C-ə qədər qızdırılır, nozullar (tuyerlər) vasitəsilə halqa boru kəməri ilə domna sobasına daxil olur və metal xammalın və koks axınına doğru yuxarıya doğru meyl edir. Yükləmə kütləsi daim yuxarıdan doldurulur. Metallurgiya prosesində azaldıqda, mövcud koks və şlaklar tərəfindən karbürləşən maye dəmir əmələ gəlir. Maye çuqun və şlaklar bir ocaqda yığılır və aşağı sıxlığa görə şlaklar metalın üzərində üzür. Şlaklar davamlı olaraq şlak tap delikləri vasitəsilə sobadan çıxarılır və çuqun vaxtaşırı, 2-4 saatdan sonra sobanın aşağı hissəsindəki çuxurdan götürülür.

Domna sobası 10-15 ildir ki, fasiləsiz işləyir. Ondan 3,543% C, 1-3% Si, 0,5-1,5% Mn, 0,05-0,1% S və 0,05-0,1% P, həmçinin şlaklar olan çuqun alınır. Bu əlavə məhsul çınqıl, çınqıl, səki materialı, sement, şlak yun istehsalında istifadə olunur. 300-400 ° C-yə qədər qızdırılan ızgaradan çıxan üst qaz, hava qızdırıcılarının istiləşməsinə verilir. Çuqun ya dəmir qarışdırıcıya daxil olur və daha sonra polad zavodunda maye formada və ya bərk dəmir kalıpları istehsal edən tökmə maşınına emal olunur, daha sonra polad dəyirmanlarına və ya tökmə zavodlarına verilir.

Açıq ocaq üsulundan birbaşa azalmaya qədər

Polad 2%-dən az karbon tərkibli dəmir-karbon ərintiləri adlanır. Çuqunda karbonun miqdarı 2,5% -dən çoxdur.

Polad istehsalının mahiyyəti ondan ibarətdir ki, selektiv oksidləşmə yolu ilə karbonun bir hissəsi və digər arzuolunmaz elementlər yüksək soba çuqundan çıxarılır. Buna görə də polad istehsalında vacib bir proses çuqun yenidən işlənməsi adlanır. Bu konsepsiya karbonun və dəmirin digər peyklərinin (silikon, manqan, fosfor, kükürd) metallurgiya sobasının daxilində baş verən bütün oksidləşmə reaksiyalarını yüksək soba dəmirinin və orada alınan və ya təqdim edilən metal qırıntılarının əriməsində birləşdirir. Bunun üçün oksidləşmə üçün lazım olan havaya baca qazları və oksigen əlavə edilir.

Bu gün polad istehsalının bütün ən vacib üsullarını aşağıdakı kimi təsnif etmək olar:

Polad istehsalı üsulları

Birbaşa bərpa

Forge üsulları

Konvertasiya üsulu

Açıq ocaq üsulu ilə bərk və ya maye formada olan metal yük (çuqun və metal qırıntıları) 1900 ° C-yə qədər qızdırılan uzun bir məşəlin döyündüyü nimçə formalı ocaqda yerləşir. Bu məşəl generator qazının qızdırılan hava axınında yanması zamanı əmələ gəlir (regenerativ sobanın prinsipi). Ocaq sobaları uzun aylar fasiləsiz işləyir. Onların tutumu sobanın ölçüsündən və texnologiyanın xüsusiyyətlərindən asılı olaraq 5-20 saatdan sonra hazır ərimə şəklində sobadan buraxılan 10 ilə 600 tona qədər poladdır. Dəmirin polada çevrilməsi üçün lazım olan oksigen sobada kimyəvi cəhətdən bağlı vəziyyətdə, filizdə olan karbonmonoksit və ya metal oksidləri şəklində mövcuddur.

Elektrik enerjisi ilə polad istehsalı ən çox elektrik qövslərində və daha az induksiya sobalarında baş verir. Burada metal dolgu da düz ocaqda yerləşir. Yuxarıdan daxil edilən üç qrafit elektrod ilə metal yükü arasında elektrik qövsləri yaranır. Elektrik qövs sobaları bir neçə aydır işləyir və onların gücü 5 ilə 100 ton polad arasında dəyişir, istehsalı 4 ilə 10 saat arasındadır.

Konvertorda (25) metal qarışığı daim maye vəziyyətdədir. Oksigen ya havadan gəlir, o, ərimə (alt partlama) vasitəsilə aşağıdan üfürülür, ya da kiçik bir burun vasitəsilə təmiz oksigen şəklində materialın üzərinə vurulur (yuxarı, yaxud oksigen partlayışı). Çox intensiv oksidləşmə reaksiyasına görə, lazımi istilik çeviricidə proses zamanı ayrılır, beləliklə əlavə yanacaq tələb olunmur. Belə konvertorların gücü 5 ilə 100 tona qədər, polad istehsal müddəti isə 20 ilə 60 dəqiqə arasında dəyişir.

Alaşımsız poladın çox hissəsi indi ocaq üsulu ilə istehsal olunur. Əvvəlki çevirici üsulla (Tomas və Bessemer üsulları) ərinməmiş polad da əldə edilir, lakin azotla zənginləşdirilmişdir və buna görə də keyfiyyəti aşağıdır. Hava və ya oksigen partlatmanın müasir üsulları ocaqdan keyfiyyətcə aşağı olmayan polad əldə etməyə imkan verir. Elektrik üsulları yüksək keyfiyyətli ərintisiz poladlar, eləcə də aşağı və yüksək alaşımlı poladlar istehsal etməyə imkan verir. Əlavə 3 klassik və ilə tanış olmağa imkan verir müasir üsullarla polad istehsalı.

Hazır polad əsasən yuvarlaq, kvadrat və ya düzbucaqlı külçələr şəklində tökülür, bundan sonra bir yayma dəyirmanında blanklar (çarşaflar, çubuqlar, profillər) alınır. Poladın kiçik bir hissəsi birbaşa tökmə zavodlarında formalı polad tökmələrə (məsələn, maşın hissələri) işlənir.

Ən yeni istiqamət polad istehsalında hazırlanmış dəmir filizinin domna proseslərindən yan keçərək azaldıcı qazla birbaşa reduksiyasıdır. Bu zaman süngər dəmir əmələ gəlir ki, onun tərkibi domna çuqundan fərqli olaraq poladın tərkibinə çox yaxındır.

GDR-də ərintisiz poladlar əsasən ocaq üsulu ilə istehsal olunur və alaşımlı poladların alınması üçün elektrik qövs sobalarından istifadə olunur. Köhnə çevirici üsul praktiki olaraq dəyərini itirdi. Hava və oksigen partlatmanın mütərəqqi üsulları artıq ADR-də öz tətbiqini tapmışdır və gələcəkdə polad istehsalında daha böyük rol oynayacaqdır.

Elektroliz yolu ilə alüminiumun alınması

Alüminium, mis, maqnezium, sink, qurğuşun kimi sənayedə istifadə olunan əlvan metallar, tərkibindəki filizlərin müxtəlifliyinə görə müxtəlif üsullarla alınır. Bununla belə, onların hər biri metalların alınması üçün yuxarıda göstərilən prinsiplərdən birinə əsaslanır. Alüminium istehsalı nümunəsindən istifadə edərək elektrotermiyanı daha ətraflı nəzərdən keçirək.

Alüminium təxminən 55-65% A12O3, 28% -dən çox olmayan Fe2O3 və 24% -ə qədər SiO2 olan boksit filizindən alınır. Əzilmiş, qurudulmuş və üyüdülmüş boksit natrium alüminata çevrilir. Bu, ya onu atmosfer təzyiqindən 6-8 dəfə böyük təzyiq altında kaustik sodaya məruz qoymaqla (Bauer üsulu ilə), ya da fırlanan boru sobalarında soda ilə sinterləşdirməklə (Leviq üsulu) həyata keçirilir. Alüminium hidroksidini aluminat məhlulundan çökdürmək olar, daha sonra həmin sobalarda 1300-1400°C temperaturda təmiz alüminium oksidinə (A12O3) çevrilir. Beləliklə alınan alüminium oksidi duzda (kriolit) həll edildikdən sonra alüminiumun alınması prosesində ən mühüm mərhələ, ərimənin elektrolizi başlayır (26). Eyni zamanda, alüminium şlakları elektroliz elementinin dibinə düşür, ondan təmiz alüminium yenidən əritməklə əldə edilir (99-99,8% -ə qədər Al). Başqa bir xüsusi elektroliz üsulu nəticəsində ultra saf alüminium (99,99% Al) əldə edilir.

Metalların alınması üsulları.

Metalların böyük əksəriyyəti təbiətdə digər elementlərlə birləşmələr şəklində olur. Sərbəst vəziyyətdə yalnız bir neçə metal tapılır və sonra onlar yerli adlanır. Qızıl və platin demək olar ki, yalnız yerli formada, gümüş və misdə - bəzən yerli formada, həmçinin yerli civə, qalay və bəzi digər metallara rast gəlinir. Qızılın və platinin çıxarılması ya onların bağlandıqları süxurdan mexaniki olaraq ayrılması, məsələn, su ilə yuyulması, ya da müxtəlif reagentlərlə süxurdan çıxarılması, ardınca isə metalın süxurdan ayrılması yolu ilə həyata keçirilir. həll.

Bütün digər metallar təbii birləşmələrinin kimyəvi emal yolu ilə çıxarılır.

Tərkibində metal birləşmələri olan və bu metalların zavod üsulu ilə istehsalı üçün yararlı olan minerallar və süxurlara filizlər deyilir. Əsas filizlər metalların oksidləri, sulfidləri və karbonatlarıdır. Filizlərdən metal əldə etməyin ən mühüm üsulu onların oksidlərinin kömürlə reduksiya edilməsinə əsaslanır. Məsələn, qırmızı mis filizi kuprite Cu2O kömürlə qarışdırılarsa və güclü közərməyə məruz qalırsa, o zaman misi azaldan kömür dəm qazı II-yə çevrilir və mis ərimiş vəziyyətdə Cu2O C 2Cu CO -ə ayrılır. oxşar şəkildə çuqun dəmir filizlərindən əridilir, qalay daşından SnO2 qalay alınır və oksidlərdən başqa metallar alınır.

Kükürd filizlərini emal edərkən kükürd birləşmələri əvvəlcə xüsusi sobalarda yandırılaraq oksigen birləşmələrinə çevrilir, sonra isə yaranan oksidlər kömürlə reduksiya edilir. Məsələn, 2ZnS 3O2 2ZnO 2SO2 ZnO C ZnCO Filiz karbon turşusunun duzu olduğu hallarda, oksidlər kimi birbaşa kömürlə reduksiya edilə bilər, çünki qızdırılan zaman karbonatlar metal oksidinə və karbon qazına parçalanır.

Məsələn, ZnCO3 ZnO CO2 Adətən filizlər, bu metalın kimyəvi birləşməsinə əlavə olaraq, əriməsi çox çətin olan qum, gil, əhəngdaşı şəklində daha çox çirkləri ehtiva edir. Metalın əriməsini asanlaşdırmaq üçün filizə müxtəlif maddələr əlavə olunur ki, onlar çirkləri - şlaklarla aşağı əriyən birləşmələr əmələ gətirir. Belə maddələrə fluxlar deyilir. Qarışıq əhəng daşından ibarətdirsə, qum, əhəngdaşı ilə kalsium silikat meydana gətirən bir axın kimi istifadə olunur.

Əksinə, çox miqdarda qum halında, əhəng daşı bir axın kimi xidmət edir. Bir çox filizlərdə tullantı süxurlarının çirklərinin miqdarı o qədər yüksəkdir ki, bu filizlərdən metalların birbaşa əridilməsi iqtisadi cəhətdən sərfəli deyil. Belə filizlər əvvəlcədən zənginləşdirilir, yəni çirklərin bir hissəsi onlardan çıxarılır. Təmiz filiz və tullantı süxurların müxtəlif ıslanma qabiliyyətinə əsaslanan filiz dondurmanın flotasiya üsulu xüsusilə geniş yayılmışdır.

Flotasiya metodunun texnikası çox sadədir və əsasən aşağıdakılardan ibarətdir. Məsələn, kükürdlü metal və silikat tullantı süxurlarından ibarət filiz incə üyüdülür və böyük su qablarına tökülür. Suya bir az polariteli üzvi maddə əlavə edilir ki, bu da suyun çalınması zamanı dayanıqlı köpük əmələ gəlməsinə kömək edir və az miqdarda xüsusi reagent, kollektor adlanır ki, bu da səthi ilə yaxşı adsorbsiya olunur. mineralın üzməsinə səbəb olur və onu su ilə islatmaq qabiliyyətini itirir.

Bundan sonra qarışıqdan aşağıdan güclü hava axını keçir, filiz su və əlavə edilmiş maddələrlə qarışdırılır və hava qabarcıqları nazik yağ plyonkaları ilə əhatə olunaraq köpük əmələ gətirir. Qarışdırma prosesində üzən mineralın hissəcikləri kollektorun adsorbsiya olunmuş molekulları təbəqəsi ilə örtülür, üfürülən havanın qabarcıqlarına yapışır, onlarla birlikdə qalxır və köpükdə qalır, tullantı süxurun hissəcikləri isə islanır. su ilə dibinə çökür. Köpük yığılır və sıxılır, əhəmiyyətli dərəcədə yüksək metal tərkibi olan bir filiz əldə edilir.

Bəzi metalları oksidlərindən bərpa etmək üçün kömür əvəzinə hidrogen, silikon, alüminium, maqnezium və digər elementlər istifadə olunur. Bir metalın oksidindən başqa bir metalın köməyi ilə reduksiya edilməsi prosesinə metallotermiya deyilir. Xüsusilə alüminium azaldıcı vasitə kimi istifadə olunursa, bu proses alüminotermiya adlanır. Elektroliz həm də metalların alınması üçün çox vacib bir üsuldur.

Ən aktiv metallardan bəziləri yalnız elektroliz yolu ilə əldə edilir, çünki bütün digər vasitələr ionlarını azaltmaq üçün kifayət qədər enerjili deyildir. İstifadə olunmuş ədəbiyyatın siyahısı. 1. Ümumi kimyanın əsasları. Yu.D.Tretyakov, Yu.Q.Metlin. Moskva Maarifçilik 1980 2. Ümumi kimya. N.L.Qlinka. Kimya nəşriyyatı, Leninqrad filialı, 1972. 3. Metallar niyə və necə məhv edilir. S.A.Balezin. Moskva Maarifləndirmə 1976 4. Universitetlərə abituriyentlər üçün kimya üzrə dərslik. G.P.Xomçenko. 1976 5. Qeyri-üzvi kimya üzrə oxu kitabı. Hissə 2. Tərtib edən V.A.Kritsman.

Moskva Maarifləndirmə 1984 6. Kimya və elmi-texniki tərəqqi. İ.N.Semenov, A.S.Maksimov, A.A.Makarenya. Moskva Maarifçilik 1988

İşin sonu -

Bu mövzu aşağıdakılara aiddir:

Metallar. Metal xassələri

Metal qrupları. Hal-hazırda 105 kimyəvi element məlumdur, onların əksəriyyəti metallardır. Sonuncu təbiətdə çox yayılmışdır və .. Metallar o, bərk, elastik parlaq cisimlər yazdı. Bu və ya digərinin təyin edilməsi .. Bunlardan birincisinə qara metallar - dəmir və onun əsas hissəsini təşkil etdiyi bütün ərintilər daxildir. Bunlar..

Bu mövzuda əlavə materiala ehtiyacınız varsa və ya axtardığınızı tapmadınızsa, iş bazamızda axtarışdan istifadə etməyi tövsiyə edirik:

Alınan materialla nə edəcəyik:

Bu material sizin üçün faydalı olarsa, onu sosial şəbəkələrdə səhifənizdə saxlaya bilərsiniz:

Təbii metal birləşmələri

Metallar təbiətdə həm sadə, həm də mürəkkəb maddə şəklində ola bilər.

Metallar təbii olaraq üç formada olur:

1. Aktiv - duzlar şəklində (sulfatlar, nitratlar, xloridlər, karbonatlar)

2. Orta aktivlik - oksidlər, sulfidlər şəklində ( Fe 3 O 4 , FeS 2 )

3. Soylu - sərbəst formada ( Au, Pt, Ag)

Çox vaxt təbiətdə metallar qeyri-üzvi turşuların və ya oksidlərin duzları şəklində olur:

xloridlər - silvinit KCl NaCl, qaya duzu NaCl;
nitratlar - Çili selitrası NaNO 3;
sulfatlar - Qlauber duzu Na 2 SO 4 10 H 2 O, gips CaSO 4 2H 2 O;
karbonatlar - təbaşir, mərmər, əhəngdaşı CaCO 3, maqnezit MgCO 3, dolomit CaCO 3 MgCO 3;
sulfidlər - kükürd piriti FeS 2, cinnabar HgS, sink qarışığı ZnS;
fosfatlar - fosforitlər, apatitlər Ca 3 (PO 4) 2;
oksidlər - maqnit dəmir filizi Fe 3 O 4, qırmızı dəmir filizi Fe 2 O 3, qəhvəyi dəmir filizi Fe 2 O 3 H 2 O.

Tərkibində metallar və onların birləşmələri olan və metalların sənaye istehsalı üçün yararlı olan minerallar və süxurlar filizlər adlanır.

Sənayenin filizlərdən metal almaqla məşğul olan sahəsinə metallurgiya deyilir. Filizlərdən metalların alınmasının sənaye üsulları haqqında elm də adlanır.

Metallurgiyametalların istehsalı üçün sənaye üsulları haqqında elmdir.

Metalların alınması

Mən + n + ne - → Mən 0

I. P pirometallurgiya üsulu

Bu, metal olmayan reduksiyaedici maddələrin - koks, dəm qazı (II), hidrogenin köməyi ilə yüksək temperaturda metalların filizlərindən çıxarılmasıdır; metal - alüminium, maqnezium, kalsium və digər metallar.

1. Hidrogendən istifadə edərək oksiddən mis əldə etmək - Hidrotermiya :

Cu +2 O + H 2 \u003d Cu 0 + H 2 O

2. Alüminiumdan istifadə edərək oksiddən dəmirin alınması - Aluminotermiya:

Fe +3 2 O 3 +2 Al \u003d 2 Fe 0 + Al 2 O 3

Sənayedə dəmir əldə etmək üçün dəmir filizi maqnit zənginləşdirməyə məruz qalır:

3Fe 2 O 3 + H 2 \u003d 2Fe 3 O 4 + H 2 O və ya 3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2Fe 3 O 4 + CO 2 və sonra reduksiya prosesi şaquli bir sobada baş verir:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O

Fe 3 O 4 + 4CO \u003d 3Fe + 4CO 2

II. Hidrometallurgiya üsulu

Metod bu metalın duzunun məhlulunu əldə etmək üçün təbii birləşmənin həll edilməsinə və bu metalın daha aktiv olanı ilə yerdəyişməsinə əsaslanır.

Məsələn, filiz mis oksidi ehtiva edir və sulfat turşusunda həll olunur:

1 mərhələ - CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O,

Mərhələ 2 - daha aktiv metal ilə əvəzetmə reaksiyasını həyata keçirin

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu.

III. Elektrometallurgiya üsulu

Bunlar elektrik cərəyanından (elektroliz) istifadə edərək metalların alınması üsullarıdır.

Bu üsul alüminium, qələvi metallar, qələvi torpaq metalları istehsal edir.

Bu vəziyyətdə oksidlərin, hidroksidlərin və ya xloridlərin ərimələri elektrolizə məruz qalır:

2NaCl elektrik cərəyanı → 2Na + Cl 2

2Al 2 O 3 elektrik cərəyanı → 4Al + 3O 2

IV. Birləşmələrin termik parçalanması

Məsələn, dəmir almaq:

Dəmir yüksək təzyiqdə və 100-200 0 temperaturda karbonmonoksit (II) ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və pentakarbonil əmələ gətirir:

Fe + 5CO = Fe (CO) 5

Dəmir pentakarbonil, distillə yolu ilə çirklərdən asanlıqla ayrıla bilən bir mayedir. Təxminən 250 0 temperaturda karbonil parçalanır və dəmir tozunu əmələ gətirir:

Fe (CO) 5 \u003d Fe + 5CO

Yaranan toz vakuumda və ya hidrogen atmosferində sinterlənməyə məruz qaldıqda, 99,98-99,999% dəmir olan bir metal əldə ediləcəkdir.

Metalların istehsalının əsasını təşkil edən reaksiyalar

1. Metalların oksidlərdən kömür və ya dəm qazı ilə bərpası

M x O y + C = CO 2 + Me və ya M x O y + CO = CO 2 + Me

2. Sulfid qovurma, sonra azalma

Mərhələ 1 - M x S y + O 2 \u003d M x O y + SO 2

Mərhələ 2 -M x O y + C \u003d CO 2 + Mən və ya M x O y + CO \u003d CO 2 + Mən

3. Alüminotermiya (daha aktiv metal ilə bərpa)

M x O y + Al \u003d Al 2 O 3 + Mən

4. Hidrogen termal

M x O y + H 2 \u003d H 2 O + Mən

Beləliklə, biz təbii metal birləşmələri və onlardan sadə maddə kimi metalın təcrid edilməsi üsulları ilə tanış olduq.