Алюминий — самый распространенный металл в земной коре. Какой металл наиболее распространен в земной коре? Самым распространенным металлом в земной коре является

Несмотря на то, что среди химических элементов преобладают металлы, по содержанию в природе они уступают неметаллам. Содержание всех металлов в земной коре около 25 масс. %, в то время как доля неметаллов, составляющих только 1/4 часть всех элементов, достигает 75 %. Правда следует заметить, что такую большую долю обеспечивают практически всего два неметалла: O (47,2 %) и Si (27,6 %).

Из металлов в природе более распространены Al (8,1%), Fe (5,1 %), а также Ca , Mg , Na , K . (суммарный % металлов s- блока равен 11).

Из 86 металлов только у шести содержание в земной коре превышает 1%.

В земной коре подавляющее большинство металлов находятся в окисленной форме .

Металлы находятся в природе в форме соединений с более электроотрицательными элементами: кислородом, серой, галогенами, а также в виде карбонатов, фосфатов, сульфатов и др. Многие металлы находятся в земной коре в виде разнообразных силикатов и алюмосиликатов, сложных по составу и строению. Самыми распространенными минералами являются алюмосиликаты и силикаты самого разнообразного состава и строения. Эти минералы всегда присутствуют в любых рудах металлов. Кроме алюмосиликатов в природе достаточно распространены оксиды и карбонаты.
Природные сульфиды используются для получения многих важных тяжелых цветных металлов: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cd,Mo.

Природные галогениды используют для получения Na, K, Mg.

Кроме этого в природе существуют и минералы и других типов: сульфаты,фосфаты; вольфраматы: волфрамит - (Fe,Mn)WO 4 , шеелит -CaWO 4 ; хроматы- крокоит - PbCrO 4 , ванадинит - Pb 3 (VO 4)Cl 3 и др.

Металлы малой химической активности (Cu, Ag, Au, Pt, Hg) встречаются в свободном виде или в виде вкраплений в горные породы. Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия, которая различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т.н. благородные металлы (золото серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей.

Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде (1,05%, -- 0,12%), растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).

В природе металлы встречаются:

• -- в самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь, иногда ртуть;
• -- в виде оксидов: магнетит Fe 3 O 4 , гематит Fe 2 О 3 и др.
• -- в виде смешанных оксидов: каолин Аl 2 O 3 * 2SiO 2 * 2Н 2 О, алунит (Na,K) 2 O * АlО 3 * 2SiO 2 и др.
• -- различных солей:

сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS,

хлоридов: сильвин КС1, галит NaCl, сильвинит КСl* NаСl, карналлит КСl * МgСl 2 * 6Н 2 О,

сульфатов: барит ВаSO 4 , ангидрид Са 8 О 4

фосфатов: апатит Са 3 (РО 4) 2 ,

карбонатов: мел, мрамор СаСО 3 , магнезит МgСО 3 .

Так, основная масса алюминия сосредоточена в алюмосиликатах, из которых наиболее распространены полевые шпаты. Главные их представители - минералы ортоклаз K, альбит Na и анорит Са . Очень распространены минералы группы слюд, например, мусковит Kal 2 2 , большое практическое применение имеет минерал нефелин (Na, K) 2 (используется для получения глинозема, содовых продуктов и цемента). Из других минералов наибольшее практическое распространение находят боксит Al 2 O 3 *nH 2 O и криолит Na 3 AlF 6 . Распространенным продуктом разрушения горных пород является каолин, состоящий в основном из глинистого минерала каолинита Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O.

Большая часть кальция встречается в природе в виде отложений известняков и мела, состоящих в основном из минерала кальцита CaCO 3 , а также мрамора. Из других пород наиболее распространены доломит CaCO 3 *MgCO 3 , ангидрит CaSO 4 и гипс CaSO 4 *2H 2 O, флюорит CaF 2 и апатит 3Ca 3 (PO 4) 2 *Ca(F, Cl) 2 . В немалых количествах встречается кальций в различных силикатах, например CfO*3MgO*4SiO 2 (асбест), и алюмосиликатах.

Магний распространен в природе в виде магнезита MgCO 3 и доломита, силиката Mg 2 SiO 4 (оливин), каинита KCl*MgSO 4 *3H 2 O и карналлита KCl*MgCl 2 *6H 2 O. Природными соединениями щелочных металлов являются сильвинит NaCl*KCl, галит NaCl, мирабилит Na 2 SO 4 *10H 2 O.

Железо - самый распространенный после алюминия металл на земном шаре. Оно входит в состав многочисленных минералов, образующих скопления железных руд: гематита Fe 2 O 3 , магнетита Fe 3 O 4 , гидрогетита HFeO 2 *nH 2 O, сидерита FeCO 3 и др.

Изредка встречаются и самородное железо метеорного или земного происхождения.

Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий -- в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал -- в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий.

Подавляющее большинство (93 из 117) известных в настоящее время химических элементов относится к металлам.
Атомы различных металлов имеют много общего в строении, а образуемые ими простые и сложные вещества имеют схожие свойства (физические и химические).

Положение в периодической системе и строение атомов металлов.

В периодической системе металлы располагаются левее и ниже условной ломаной линии, проходящей от бора к астату (см. таблицу ниже). К металлам относятся почти все s-элементы (за исключением Н, Не), примерно половина р -элементов, все d — и f -элементы (лантаниды и актиниды ).

У большинства атомов металлов на внешнем энергетическом уровне содержится небольшое число (до 3) электронов, только у некоторых атомов р-элементов (Sn, Pb, Bi, Ро) их больше (от четырех до шести). Валентные электроны атомов металлов слабо (по сравнению с атомами неметаллов) связаны с ядром. Поэтому атомы металлов относительно легко отдают эти электроны другим атомам, выступая в химических реакциях только в качестве восстановителей и превращаясь при этом в положительно заряженные катионы:

Me - пе – = Ме n+ .

В отличие от неметаллов для атомов металлов характерны только положительные степени окисления от +1 до +8.

Легкость, с которой атомы металла отдают свои валентные электроны другим атомам, характеризует восстановительную активность данного металла. Чем легче атом металла отдает свои электроны, тем он более сильный восстановитель. Если расположить в ряд металлы в порядке уменьшения их восстановительной способности в водных растворах, мы получим известный нам вытеснительный ряд металлов , который называется также электрохимическим рядом напряжений (или рядом активности ) металлов (см. таблицу ниже).

Распространенность м еталлов в природе .

В первую тройку наиболее распространенных в земной коре (это поверхностный слой нашей планеты толщиной примерно 16 км) металлов входят алюминий, железо и кальций. Менее распространены натрий, калий, магний. В таблице ниже приведены массовые доли некоторых металлов в земной коре.

железо и кальций. Менее распространены натрий, калий, магний. В таблице ниже приведены массовые доли некоторых металлов в земной коре.

Распространенность металлов в земной коре

Элементы, массовая доля которых в земной коре составляет менее 0,01 %, называются редкими . К числу редких металлов относятся, например, все лантаниды. Если элемент не способен концентрироваться в земной коре, т. е. не образует собственных руд, а встречается в качестве примеси с другими элементами, то его относят к рассеянным элементам. Рассеянными, например, являются следующие металлы: Sc, Ga, In, Tl, Hf.

В 40-х годах XX в. немецкие ученые Вальтер и Ида Нолла к высказали мысль о том. что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все химические элементы периодической системы. Вначале эти слова были встречены их коллегами далеко не с единодушным одобрением. Однако по мере появления все более точных методов анализа ученые все больше убеждаются в справедливости этих слов.

Поскольку все живые организмы находятся в тесном контакте с окружающей средой, то и в каждом из них должны содержаться если не все, то большая часть химических элементов периодической системы. Например, в организме взрослого человека массовая доля неорганических веществ составляет 6 %. Из металлов в этих соединениях присутствуют Mg, Са, Na, К. В составе многих ферментов и иных биологически активных органических соединений в нашем организме содержатся V, Mn, Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Mo, Сг и некоторые другие металлы.

В организме взрослого человека содержится в среднем около 140 г ионов калия и около 100 г ионов натрия. С пищей мы ежедневно потребляем от 1,5 г до 7 г ионов калия и от 2 г до 15 г ионов натрия. Потребность в ионах натрия настолько велика, что их необходимо специально добавлять в пищу. Значительная потеря ионов натрия (в виде NaCl с мочой и потом) неблагоприятно сказывается на здоровье человека. Поэтому в жаркую погоду врачи рекомендуют пить минеральную воду. Однако и избыточное содержание соли в пище негативно сказывается на работе наших внутренних органов (в первую очередь, сердца и почек).

Наиболее часто встречаемые в природе металлы широко используются человеком, роль их в нашей жизни бесценна. Сложно представить себе производство или быт без алюминия, железа или магния.

Какие металлы встречаются чаще всего?

Данные распространенные металлы - составляющие многих минералов. Известно, что в России железо, хром и марганец находятся по объему производства на второй позиции после топливно-энергетических ресурсов. Известно, что ресурс железа в мире практически неограничен, но многие страны импортируют железные руды, это относится и к России.

Широко распространен в земле алюминий. В мире его производство достигает двадцати миллионов тонн, при этом используются в основном бокситы. Известно, что по запасам бокситов Россия занимает девятую позицию, хотя она на втором месте по производству первичного металла.

Что делают из самых распространенных металлов?

Марганец применяют в металлургии и промышленности, при этом используют его способность давать сплавы почти со всеми известными металлами. Получено несколько сортов марганцевой стали и множество нежелезных сплавов. Особенно выделяется сплав марганца с медью. Нередко марганец вводят в сталь с целью увеличения ее прочности. Посредством марганца очищают металлы от серы.

Алюминий, благодаря уникальному сочетанию его свойств, применяют почти в каждой области техники, особенно в виде сплавов. В электронике он с успехом заменяет медь при производстве массивных проводников. Производя электрические выпрямители и конденсаторы, невозможно обойтись без сверхчистого алюминия. Используют его и для производства зеркальных отражателей.

Каких-то двадцать лет назад редко можно было увидеть оконные рамы или составляющие зданий из алюминия. Сейчас же из алюминиевого профиля изготавливают рекламные баннеры, павильоны, перегородки, рамы для штендеров и так далее. Популярность этого металла объясняется его изумительными свойствами – устойчивостью к коррозии, долговечностью и прочностью. В составе металла отсутствуют вредные элементы, что говорит о высокой экологической чистоте металла.

Как известно, сплав магния обладает уникальным свойством – он не плавится при сверхвысоких температурах. Именно поэтому такой сплав – настоящая находка для изготовления деталей двигателей и самолетов, работающих при чрезвычайно высоких температурах. В космических ракетах тоже не обходятся без магниевых сплавов.

Важна роль в технике титана. Будучи в шесть раз прочнее алюминия, он в два раза тяжелее его. Еще одно из его полезных свойств – тугоплавкость, он плавится при температуре от 1668 градусов, что превышает температуру плавления стали. Скорость самолетов, построенных из титановых сплавов, в три раза превысила скорость звука. Из-за трения их обшивки об атмосферу, образуются немалые температуры, однако тугоплавкость титана не дает обшивке расплавиться. Химическая стойкость титана уникальна. Известно, что химическое оборудование из титановых сплавов может использоваться гораздо дольше, чем подобное оборудование из нержавеющей стали.

Самый распространенный металл на земле

Алюминий сочетает в себе целый комплекс ценных свойств – это высокая пластичность и теплопроводность, малая плотность и электропроводимость, кроме того - коррозийная стойкость. Благодаря этому он поддается ковке, прокатке, штамповке, волочению.

Его наиболее распространенный сплав – дюралюмин. Его берут за основу при изготовлении крыльев для самолетов и фюзеляжей. Известно, что оболочка первого искусственного спутника Земли была из сплавов алюминия. Его применяют и в строительстве, и в промышленности. Из летающего металла делают детали разных машин, аппаратуру, с помощью которой производят разные органические вещества и кислоты, оконные рамы и наружную облицовку высоток, весельные и моторные лодки, мебель, посуду и так далее.

Во Франции есть трехсотметровый алюминиевый океанский лайнер. Из алюминия у него не только корпус, но и переборки, и внутренние детали, и стены кают, и даже вся мебель.

Ну а самые дорогие металлы в мире не входят в списке самых распространенных.. О самых дорогих металлах вы можете так же почитать на нашем сайте.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Металлы представляют собой группу элементов, которые обладают такими уникальными свойствами, как электропроводность, высокая теплопередача, положительный коэффициент сопротивления, характерный блеск и относительная пластичность. Данный вид веществ является простым по химическим соединениям.

Классификация по группам

Металлы относятся к самым распространенным материалам, которые используются человечеством на протяжении всей его истории. Большинство из них находится в средних слоях земной коры, но есть и те, что спрятаны глубоко в горных залежах.

На данный момент металлы занимают большую часть таблицы Менделеева (94 из 118 элементов). Из официально признанных стоит отметить следующие группы:

1. Щелочные (литий, калий, натрий, франций, цезий, рубидий). При контакте с водой они образуют гидроксиды.

2. Щелочноземельные (кальций, барий, стронций, радий). Отличаются плотностью и твердостью.

3. Легкие (алюминий, свинец, цинк, галлий, кадмий, олово, ртуть). Из-за незначительной плотности часто используются в сплавах.

4. Переходные (уран, золото, титан, медь, серебро, никель, железо, кобальт, платина, палладий и пр.). Обладают изменчивой степенью окисления.

5. Полуметаллы (германий, кремний, сурьма, бор, полоний и др.). В своей структуре имеют кристаллическую ковалентную решетку.

6. Актиноиды (америций, торий, актиний, берклий, кюрий, фермий и пр.).

7. Лантаноиды (гадолиний, самарий, церий, неодим, лютеций, лантан, эрбий и др.).

Стоит отметить, что есть металлы в земной коре и такие, которые не определены в группы. К ним относят магний и бериллий.

Самородные соединения

В природе существует отдельный класс кристаллохимической кодификации. К таким элементам относят самородные минералы по составу между собой не связанные. Чаще всего самородные металлы в природе образуются в результате геологических процессов.

В кристаллическом состоянии в земной коре известны 45 веществ. Большинство из них в природе встречается крайне редко, отсюда и их высокая стоимость. Доля таких элементов составляет всего 0,1 %. Стоит отметить, что нахождение этих металлов также является трудоемким и недешевым процессом. Он основывается на использовании атомов с устойчивыми оболочками и электронами.

Самородные металлы называются также благородными. Для них характерны химическая инерция и устойчивость соединений. К таковым относят золото, палладий, платину, иридий, серебро, рутений и пр. Чаще всего в природе встречается медь. Железо в самородном состоянии присутствует в основном в горных залежах в виде метеоритов. Самыми редкими элементами группы являются свинец, хром, цинк, индий и кадмий.

Основные свойства

Практически все металлы в нормальных условиях отличается твердостью и стойкостью. Исключение - франций и ртуть, щелочные для всех элементов группы разная. Ее диапазон колеблется от -39 до +3410 градусов по Цельсию. Самым устойчивым к плавлению считается вольфрам. Его соединения теряют стойкость только при +3400 С. Из легкорасплавляемых металлов следует выделить свинец и олово.

Также элементы делятся относительно плотности (легкие и тяжелые) и пластичности (твердые и мягкие). Все металлические соединения отлично проводят ток. Данное свойство обуславливается наличием кристаллических решеток с активными электронами. Максимальную проводимость имеют медь, серебро и алюминий, чуть меньшую - натрий. Стоит отметить и высокие термические свойства металлов. Наилучшим теплопроводником считается серебро, наихудшим - ртуть.

Металлы в окружающей среде

Чаще всего такие элементы можно встретить в и руд. Металлы в природе образуют сульфиты, оксиды, карбонаты. Для очищения соединений сперва необходимо выделить их из состава руды. Следующим шагом будет легирование и финальная обработка.

В промышленной металлургии различаются черные и цветные руды. Первые строятся на основе железных соединений, вторые - на прочих металлах. Драгоценными металлами считаются платина, золото и серебро. Большая их часть находится в земной коре. Тем не менее, малая доля приходится и на морскую воду.

Есть благородные элементы даже в живых организмах. В человеке содержится около 3 % металлических соединений. По большей степени в организме находятся натрий и кальций, которые выступают в роли межклеточного электролита. Магний необходим для нормальной работы ЦНС и мышечной массы, железо полезно для крови, медь - для печени.

Нахождение металлических соединений

Большинство элементов располагается под верхним слоем грунта повсеместно. Самый распространенный металл в земной коре - это алюминий. Его процентное содержание варьируется в пределах 8,2 %. Найти самый распространенный металл в земной коре несложно, так как он встречается в виде руд.

Железо и кальций в природе встречают чуть реже. Их процентное содержание равно 4,1 %. Далее идут магний и натрий - по 2,3 %, калий - 2,1 %. Остальные металлы в природе занимают не более 0,6 %. Примечательно, что магний и натрий в равной степени можно добывать как в земле, так и в морской воде.

Металлические элементы в природе встречаются в виде руд или в самородном состоянии, как медь или золото. Есть вещества, которые нужно получать из оксидов и сульфидов, например, гематит, каолин, магнетит, галенит и пр.

Производство металлов

Процедура добычи элементов сводится к извлечению полезных ископаемых. Нахождение металлов в природе в виде руд является самым простым и распространенным процессом в широкой промышленности. Для поиска кристаллических залежей используется специальное геологическое оборудование, анализирующее состав веществ на конкретном участке земли. Реже нахождение металлов в природе сводится к банальному открыто-подземному методу.

После добычи наступает этап обогащения, когда из исходного минерала выделяется рудный концентрат. Для отличия элементов используют смачивание, электрический ток, химические реакции, термообработку. Чаще всего выделение металлический руды происходит в результате плавления, то есть разогрева с восстановлением.

Добыча алюминия

Данным процессом занимается цветная металлургия. По масштабам потребления и производства она является лидером среди прочих отраслей тяжелой промышленности. Самый распространенный металл в земной коре очень востребован в современном мире. По объему производства алюминий уступает только стали.

Больше всего данный элемент используется в авиационной, автомобильной и электротехнической промышленности. Примечательно, что самый распространенный металл в земной коре можно получить и «искусственным» путем. Для такой химической реакции потребуются бокситы. Из них формируется глинозем. При соединении этого вещества с угольными электродами и фтористой солью под действием электрического тока можно получить чистейшую

Страной-лидером среди производителей данного компонента является Китай. В год там выплавляется до 18,5 млн тонн металла. Компанией-лидером в аналогичном рейтинге по добыче алюминия является российско-швейцарское объединение UC RUSAL.

Применение металлов

Все элементы группы отличаются прочностью, непроницаемостью и относительной устойчивостью к температурному воздействию. Именно поэтому металлы столь распространены в повседневной жизни. Сегодня из них делают электрические провода, резисторы, технику, предметы обихода.

Металлы являются идеальным конструкционными и В строительстве используют чистые и комбинированные сплавы. В машиностроении и авиации главными соединениями являются сталь и более твердые связи.