Параграф 36 Химия 9 класс Габриелян | Конспект

Содержание металлов в природе

• Металлы в земной коре присутствуют как в свободном состоянии, так и в виде различных соединений. Распространённость зависит от типа металла.

• Наиболее распространённый металл — алюминий, который составляет около 8% от массы земной коры. Однако в природе он встречается исключительно в соединениях.

• Благородные металлы, такие как золото, серебро и платина, встречаются в свободном виде благодаря своей химической инертности и устойчивости к окислению.

• Золото часто образует россыпи в результате разрушения горных пород. Серебро и медь также устойчивы в сухом воздухе, но могут подвергаться коррозии во влажных условиях.

• Железо редко встречается в свободной форме, его находят в составе метеоритов. Это объясняется его высокой химической активностью.

• Другие металлы, такие как магний, кальций, цинк, встречаются преимущественно в виде соединений: оксидов, карбонатов, сульфидов и галогенидов.

Металлургия

• Металлургия — это отрасль науки и промышленности, которая занимается получением металлов и их сплавов из природных соединений.

• Термин "металлургия" происходит от греческих слов "металлон" — руда и "эргон" — работа.

• Основной процесс металлургии включает извлечение металлов из руд путём химического восстановления их оксидов, сульфидов или других соединений.

• Для восстановления металлов применяют углерод (кокс), водород, алюминий или электрический ток в зависимости от типа руды.

• Металлургия делится на несколько основных направлений: пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию. Каждое направление имеет свои технологии и способы переработки сырья.

Типы природных соединений металлов

• Природные соединения металлов включают:

  1. Оксиды: встречаются у алюминия (боксит), железа (магнетит, гематит) и других металлов.

  2. Галогениды: натрий (галит), кальций (фторит).

  3. Сульфиды: цинк (сфалерит), свинец (галенит).

  4. Карбонаты: кальций (мрамор), магний (доломит).

  5. Сульфаты: кальций (гипс), натрий (глауберовая соль).

• Соединения имеют ключевую роль в промышленности, поскольку они служат основным источником металлов для металлургии.

Доменный процесс

• Для получения железа из руд используют доменный процесс. В доменную печь загружают железную руду, кокс и известняк, которые нагреваются до высокой температуры.

• Основной химический процесс включает восстановление железной руды угарным газом (CO) и углеродом (C) до металлического железа.

• Продуктом процесса является чугун — сплав железа с углеродом (от 2% до 4%). Чугун прочен, но хрупок, поэтому его перерабатывают в сталь.

• Для удаления излишков углерода чугун переплавляют в кислородных конвертерах, получая сталь с меньшим содержанием углерода (0,2–2%).

Методы металлургии

1. Пирометаллургия:

   • Использует высокие температуры для восстановления металлов из их соединений.

   • Применяется для обработки железа в доменных печах, где восстановление происходит углеродом.

2. Гидрометаллургия:

   • Предполагает растворение руды в кислотах или щелочах для извлечения металла.

   • Например, медь получают путём обработки руд раствором серной кислоты.

3. Электрометаллургия:

   • Включает электролиз — процесс восстановления металлов с помощью электрического тока.

   • Применяется для получения алюминия из бокситов. В процессе электролиза алюминиевый оксид (Al₂O₃) восстанавливается до чистого алюминия.