Aliuminis yra labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje. Kokio metalo žemės plutoje yra daugiausia? Labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje yra

Nepaisant to, kad tarp cheminių elementų vyrauja metalai, jų kiekis gamtoje yra prastesnis nei nemetalų. Visų metalų kiekis žemės plutoje yra apie 25 masės. %, o nemetalų, sudarančių tik 1/4 visų elementų, dalis siekia 75 %. Tačiau reikia pastebėti, kad tokią didelę dalį suteikia beveik tik du nemetalai: O (47,2%) ir Si (27,6%).

Gamtoje dažniausiai pasitaikantys metalai yraAl (8,1%), Fe (5,1 %),irCa, Mg, Na, K. (bendras % s-bloko metalų yra 11).

Iš 86 metalų tik šešiuose jų kiekis žemės plutoje viršija 1%.

Žemės plutoje didžioji dauguma metalų yra oksiduotos formos.

Metalai gamtoje randami junginių pavidalu su daugiau elektronegatyvių elementų: deguonies, sieros, halogenų, taip pat karbonatų, fosfatų, sulfatų ir kt. Daug metalų žemės plutoje randama įvairių silikatų pavidalu. ir aliuminio silikatai, sudėtingos sudėties ir struktūros. Labiausiai paplitę mineralai yra aliumosilikatai ir pačios įvairiausios sudėties ir struktūros silikatai. Šių mineralų visada yra bet kurioje metalo rūdoje. Be aliumosilikatų, gamtoje gana paplitę oksidai ir karbonatai.
Natūralūs sulfidai naudojami daugeliui svarbių sunkiųjų spalvotųjų metalų gamybai: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cd, Mo.

Na, K, Mg gauti naudojami natūralūs halogenidai.

Be to, gamtoje yra ir kitų rūšių mineralų: sulfatų, fosfatų; volframitas: volframitas - (Fe,Mn)WO 4, scheelitas -CaWO 4; chromatai - krokoitas - PbCrO 4, vanadinitas - Pb 3 (VO 4)Cl 3 ir kt.

Mažo cheminio aktyvumo metalai (Cu, Ag, Au, Pt, Hg) randami laisvos formos arba inkliuzų pavidalu uolienose. Dauguma metalų gamtoje yra rūdų ir junginių pavidalu. Jie sudaro oksidus, sulfidus, karbonatus ir kitas chemines medžiagas. Norint gauti grynus metalus ir juos toliau naudoti, būtina juos izoliuoti nuo rūdų ir atlikti gryninimą. Jei reikia, atliekamas metalų legiravimas ir kitoks apdirbimas. Tai tiria metalurgijos mokslas, skiriantis geležies rūdas (geležies pagrindu) ir spalvotąsias (jose nėra geležies, iš viso yra apie 70 elementų). Išimtimi galima pavadinti apie 16 elementų: vadinamųjų. taurieji metalai (auksas, sidabras ir kt.) ir kai kurie kiti (pavyzdžiui, gyvsidabris, varis), kurie yra be priemaišų.

Be to, nedideliais kiekiais jų yra jūros vandenyje (1,05 % – 0,12 %), augaluose ir gyvuose organizmuose (atlieka svarbų vaidmenį).

Gamtoje randami metalai:

• - gimtojoje valstybėje: sidabras, auksas, platina, varis, kartais gyvsidabris;
• - oksidų pavidalu: magnetitas Fe 3 O 4, hematitas Fe 2 O 3 ir kt.
• - mišrių oksidų pavidalu: kaolinas Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O, alunitas (Na, K) 2 O * AlO 3 * 2SiO 2 ir kt.
• - įvairios druskos:

sulfidai: galena PbS, cinobaras HgS,

chloridai: silvitas KS1, halitas NaCl, silvinitas KSl* NaCl, karnalitas KSl * MgCl 2 * 6H 2 O,

sulfatai: baritas BaSO 4, anhidridas Ca 8 O 4

fosfatai: apatitas Ca 3 (PO 4) 2,

karbonatai: kreida, marmuras CaCO 3, magnezitas MgCO 3.

Taigi didžioji aliuminio dalis yra susikoncentravusi į aliumosilikatus, iš kurių labiausiai paplitę lauko špatai. Pagrindiniai jų atstovai yra mineralai ortoklazė K, albitas Na ir anoritas Ca. Žėručio grupės mineralai yra labai paplitę, pavyzdžiui, muskovitas Kal 2 2, mineralas nefelinas (Na, K) 2 yra labai naudingas praktikoje (naudojamas aliuminio oksidui, sodos gaminiams ir cementui gaminti). Iš kitų mineralų praktikoje plačiausiai naudojami boksitas Al 2 O 3 *nH 2 O ir kriolitas Na 3 AlF 6. Įprastas uolienų naikinimo produktas yra kaolinas, kurį daugiausia sudaro molio mineralas kaolinitas Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O.

Dauguma kalcio natūraliai randami kalkakmenio ir kreidos nuosėdų pavidalu, daugiausia susidedančios iš mineralinio kalcito CaCO 3 , taip pat marmuro. Iš kitų uolienų dažniausiai yra dolomitas CaCO 3 *MgCO 3, anhidritas CaSO 4 ir gipsas CaSO 4 *2H 2 O, fluoritas CaF 2 ir apatitas 3Ca 3 (PO 4) 2 *Ca(F, Cl) 2. Didelis kalcio kiekis randamas įvairiuose silikatuose, pavyzdžiui, CfO*3MgO*4SiO 2 (asbeste) ir aliumosilikatuose.

Magnis gamtoje paplitęs magnezito MgCO 3 ir dolomito, silikato Mg 2 SiO 4 (olivino), kainito KCl * MgSO 4 * 3H 2 O ir karnalito KCl * MgCl 2 * 6H 2 O pavidalu. Natūralūs šarminių metalų junginiai yra silvinitas NaCl * KCl , halitas NaCl, mirabilitas Na 2 SO 4 * 10H 2 O.

Geležis yra labiausiai paplitęs metalas pasaulyje po aliuminio. Tai yra daugelio mineralų, kurie sudaro geležies rūdos sankaupas, dalis: hematitas Fe 2 O 3, magnetitas Fe 3 O 4, hidrogoetitas HFeO 2 *nH 2 O, sideritas FeCO 3 ir kt.

Kartais aptinkama ir vietinės meteorinės ar sausumos geležies.

Daug metalų dažnai būna kartu su pagrindiniais natūraliais mineralais: skandis yra alavo ir volframo rūdose, kadmis kaip priemaiša cinko rūdose, niobis ir tantalas – alavo rūdose. Geležies rūdas visada lydi manganas, nikelis, kobaltas, molibdenas, titanas, germanis ir vanadis.

Didžioji dauguma (93 iš 117) šiuo metu žinomų cheminių elementų yra metalai.
Įvairių metalų atomai turi daug bendro struktūroje, o paprastos ir sudėtingos medžiagos, kurias jie sudaro, turi panašias savybes (fizines ir chemines).

Metalo atomų padėtis periodinėje lentelėje ir struktūra.

Periodinėje lentelėje metalai yra kairėje ir žemiau įprastinės trūkinės linijos, einančios nuo boro iki astatino (žr. lentelę žemiau). Beveik visi s elementai (išskyrus H, He) yra metalai, maždaug pusė R- elementai, viskas d- Ir f- elementai ( lantanidai Ir aktinidai).

Daugumos metalo atomų išoriniame energijos lygyje yra nedaug (iki 3) elektronų, tik kai kurie p-elementų (Sn, Pb, Bi, Po) atomai turi daugiau (nuo keturių iki šešių). Metalo atomų valentiniai elektronai yra silpnai (palyginti su nemetalų atomais) surišti su branduoliu. Todėl metalo atomai gana lengvai atiduoda šiuos elektronus kitiems atomams, cheminėse reakcijose veikdami tik kaip reduktorius ir virsdami teigiamai įkrautais katijonais:

Aš – ne – = Man n+.

Skirtingai nuo nemetalų, metalų atomai pasižymi tik teigiamomis oksidacijos būsenomis nuo +1 iki +8.

Lengvumas, kuriuo metalo atomai atiduoda savo valentinius elektronus kitiems atomams, apibūdina šio metalo redukcinį aktyvumą. Kuo lengviau metalo atomas atiduoda savo elektronus, tuo stipresnis reduktorius. Jei metalus išdėstysime iš eilės taip, kad sumažintume jų redukcinę galią vandeniniuose tirpaluose, gautume žinomą metalų poslinkio serija, kuri taip pat vadinama elektrocheminės įtampos serija (arba netoliese esanti veikla) metalai (žr. lentelę žemiau).

Paplitimas mmetalai gamtoje.

Trys labiausiai paplitę metalai žemės plutoje (tai mūsų planetos paviršinis sluoksnis, maždaug 16 km storio) yra aliuminis, geležis ir kalcis. Mažiau paplitę yra natris, kalis ir magnis. Žemiau esančioje lentelėje parodytos kai kurių metalų masės dalys žemės plutoje.

geležies ir kalcio. Mažiau paplitę yra natris, kalis ir magnis. Žemiau esančioje lentelėje parodytos kai kurių metalų masės dalys žemės plutoje.

Metalų atsiradimas žemės plutoje

Vadinami elementai, kurių masės dalis žemės plutoje yra mažesnė nei 0,01%. retas. Retiesiems metalams priskiriami, pavyzdžiui, visi lantanidai. Jei elementas negali susikoncentruoti žemės plutoje, tai yra, jis nesudaro savo rūdų, o randamas kaip priemaiša su kitais elementais, tada jis klasifikuojamas kaip neblaivus elementai. Pavyzdžiui, dispersiniai metalai: Sc, Ga, In, Tl, Hf.

XX amžiaus 40-aisiais. Vokiečių mokslininkai Walteris ir Ida Nolla išreiškė mintį. kad kiekviename grindinio akmenyje yra visi periodinės lentelės cheminiai elementai. Iš pradžių šie žodžiai nebuvo sutikti vienbalsio kolegų pritarimo. Tačiau atsiradus vis tikslesniems analizės metodams, mokslininkai vis labiau įsitikina šių žodžių teisingumu.

Kadangi visi gyvi organizmai glaudžiai bendrauja su aplinka, kiekviename iš jų turi būti jei ne visi, tai dauguma periodinės lentelės cheminių elementų. Pavyzdžiui, suaugusio žmogaus organizme neorganinių medžiagų masės dalis yra 6%. Tarp metalų šiuose junginiuose yra Mg, Ca, Na, K. Daugelyje fermentų ir kitų biologiškai aktyvių organinių junginių mūsų organizme yra V, Mn, Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Mo, Cr ir kai kurių kitų metalų.

Suaugusio žmogaus organizme yra vidutiniškai apie 140 g kalio jonų ir apie 100 g natrio jonų. Su maistu kasdien suvartojame nuo 1,5 g iki 7 g kalio jonų ir nuo 2 g iki 15 g natrio jonų. Natrio jonų poreikis toks didelis, kad jų reikia specialiai dėti į maistą. Didelis natrio jonų praradimas (NaCl pavidalu šlapime ir prakaite) neigiamai veikia žmonių sveikatą. Todėl karštu oru gydytojai rekomenduoja gerti mineralinį vandenį. Tačiau per didelis druskos kiekis maiste neigiamai veikia mūsų vidaus organų (pirmiausia širdies ir inkstų) veiklą.

Dažniausiai gamtoje randami metalai yra plačiai naudojami žmonių, jų vaidmuo mūsų gyvenime yra neįkainojamas. Sunku įsivaizduoti gamybą ar gyvenimą be aliuminio, geležies ar magnio.

Kokie metalai dažniausiai naudojami?

Šie paprastieji metalai yra daugelio mineralų sudedamosios dalys. Yra žinoma, kad Rusijoje geležis, chromas ir manganas yra antroje vietoje pagal gamybos apimtį po kuro ir energijos išteklių. Yra žinoma, kad geležies ištekliai pasaulyje yra praktiškai neriboti, tačiau daugelis šalių importuoja geležies rūdas, tai taip pat taikoma Rusijai.

Aliuminis plačiai paplitęs žemėje. Pasaulyje jo gamyba siekia dvidešimt milijonų tonų, daugiausia naudojant boksitą. Yra žinoma, kad Rusija užima devintą vietą pagal boksito atsargas, nors pirminio metalo gamyboje yra antroje vietoje.

Iš kokių metalų dažniausiai gaminami?

Manganas naudojamas metalurgijoje ir pramonėje, išnaudojamas jo gebėjimas formuoti lydinius su beveik visais žinomais metalais. Buvo pagaminta kelių rūšių mangano plieno ir daug ne geležies lydinių. Ypač išsiskiria mangano ir vario lydinys. Mangano dažnai dedama į plieną, kad padidintų jo stiprumą. Manganas naudojamas metalams valyti nuo sieros.

Aliuminis dėl unikalaus savo savybių derinio naudojamas beveik visose technologijų srityse, ypač lydinių pavidalu. Elektronikoje jis sėkmingai pakeičia varį gaminant masyvius laidininkus. Gaminant elektros lygintuvus ir kondensatorius neapsieinama be itin gryno aliuminio. Jis taip pat naudojamas veidrodinių atšvaitų gamybai.

Prieš kokius dvidešimt metų retai buvo galima pamatyti iš aliuminio pagamintus langų rėmus ar statybines detales. Šiais laikais iš aliuminio profilių gaminami reklaminiai baneriai, paviljonai, pertvaros, rėmai stulpams ir pan. Šio metalo populiarumas paaiškinamas jo nuostabiomis savybėmis – atsparumu korozijai, ilgaamžiškumu ir stiprumu. Metale nėra kenksmingų elementų, o tai rodo aukštą metalo aplinkosauginį grynumą.

Kaip žinia, magnio lydinys turi unikalią savybę – netirpsta esant itin aukštai temperatūrai. Būtent todėl toks lydinys yra tikras radinys gaminant variklius ir orlaivių dalis, veikiančias itin aukštoje temperatūroje. Kosminės raketos taip pat neapsieina be magnio lydinių.

Titano vaidmuo technologijose yra svarbus. Būdamas šešis kartus stipresnis už aliuminį, jis yra dvigubai sunkesnis. Dar viena iš jo naudingų savybių yra atsparumas ugniai, jis lydosi 1668 laipsnių temperatūroje, kuri viršija plieno lydymosi temperatūrą. Lėktuvų, pagamintų iš titano lydinių, greitis buvo tris kartus didesnis už garso greitį. Dėl jų odos trinties į atmosferą susidaro nemažos temperatūros, tačiau titano atsparumas ugniai neleidžia odai tirpti. Titano cheminis atsparumas yra unikalus. Yra žinoma, kad cheminė įranga, pagaminta iš titano lydinių, gali būti naudojama daug ilgiau nei panaši įranga, pagaminta iš nerūdijančio plieno.

Labiausiai paplitęs metalas žemėje

Aliuminis apjungia visą eilę vertingų savybių – didelį plastiškumą ir šilumos laidumą, mažą tankį ir elektrinį laidumą, be to – atsparumą korozijai. Dėl to jį galima kalti, valcuoti, štampuoti ir piešti.

Dažniausias jo lydinys yra duraliuminis. Jis naudojamas kaip pagrindas orlaivių sparnams ir fiuzeliažams gaminti. Yra žinoma, kad pirmojo dirbtinio Žemės palydovo apvalkalas buvo pagamintas iš aliuminio lydinių. Jis naudojamas statybose ir pramonėje. Iš skraidančio metalo gaminamos įvairių mašinų dalys, įranga, naudojama įvairioms organinėms medžiagoms ir rūgštims gaminti, langų rėmai ir daugiaaukščių pastatų išorės apkalos, irklinės ir motorinės valtys, baldai, indai ir kt.

Prancūzijoje yra trijų šimtų metrų aliuminio vandenyno laineris. Ne tik korpusas pagamintas iš aliuminio, bet ir pertvaros, vidinės dalys, kabinos sienos ir net visi baldai.

Na, o brangiausi metalai pasaulyje nepatenka į labiausiai paplitusių sąrašą... Apie brangiausius metalus taip pat galite pasiskaityti mūsų svetainėje.
Prenumeruokite mūsų kanalą Yandex.Zen

Metalai yra elementų grupė, kuri turi unikalių savybių, tokių kaip elektros laidumas, didelis šilumos perdavimas, teigiamas atsparumo koeficientas, būdingas blizgesys ir santykinis elastingumas. Šios rūšies medžiagos yra paprastos cheminiuose junginiuose.

Klasifikavimas pagal grupes

Metalai yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, kurias žmonija naudojo per visą istoriją. Dauguma jų yra viduriniuose žemės plutos sluoksniuose, tačiau yra ir pasislėpusių giliai kalnų nuosėdose.

Šiuo metu metalai užima didžiąją dalį periodinės lentelės (94 iš 118 elementų). Iš oficialiai pripažintų grupių verta paminėti šias grupes:

1. Šarminis(litis, kalis, natris, francis, cezis, rubidis). Susilietus su vandeniu, susidaro hidroksidai.

2. Šarminė žemė(kalcis, baris, stroncis, radis). Jie skiriasi tankiu ir kietumu.

3. Plaučiai(aliuminis, švinas, cinkas, galis, kadmis, alavas, gyvsidabris). Dėl mažo tankio jie dažnai naudojami lydiniuose.

4. Pereinamasis(uranas, auksas, titanas, varis, sidabras, nikelis, geležis, kobaltas, platina, paladis ir kt.). Jie turi kintamą oksidacijos būseną.

5. Pusmetalai(germanis, silicis, stibis, boras, polonis ir kt.). Jų struktūroje yra kristalinė kovalentinė gardelė.

6. Aktinoidai(americis, toris, aktinis, berkelis, kuriumas, fermis ir kt.).

7. Lantanidai(gadolinis, samaris, ceris, neodimis, liutecis, lantanas, erbis ir kt.).

Verta paminėti, kad žemės plutoje yra metalų, kurie nėra apibrėžti grupėmis. Tai apima magnį ir berilį.

Vietiniai junginiai

Gamtoje yra atskira kristalų cheminės kodifikacijos klasė. Šie elementai apima vietinius mineralus, kurie nėra tarpusavyje susiję. Dažniausiai vietiniai metalai gamtoje susidaro dėl geologinių procesų.

Kristalinėje būsenoje žemės plutoje žinomos 45 medžiagos. Daugelis jų gamtoje yra labai reti, todėl jų kaina yra didelė. Tokių elementų dalis yra tik 0,1%. Verta paminėti, kad šių metalų paieška taip pat yra daug darbo reikalaujantis ir brangus procesas. Jis pagrįstas atomų su stabiliais apvalkalais ir elektronų naudojimu.

Natūralūs metalai taip pat vadinami tauriaisiais metalais. Jiems būdinga cheminė inercija ir junginių stabilumas. Tai auksas, paladis, platina, iridis, sidabras, rutenis ir kt. Varis dažniausiai randamas gamtoje. Geležis gimtojoje valstybėje daugiausia yra kalnų nuosėdose meteoritų pavidalu. Rečiausi grupės elementai yra švinas, chromas, cinkas, indis ir kadmis.

Pagrindinės savybės

Beveik visi metalai normaliomis sąlygomis yra kieti ir atsparūs. Išimtis yra francis ir gyvsidabris, kurie yra šarminiai visiems grupės elementams. Jo diapazonas svyruoja nuo -39 iki +3410 laipsnių Celsijaus. Volframas laikomas atspariausiu tirpimui. Jo junginiai praranda stabilumą tik esant +3400 C. Iš lengvai tirpstančių metalų reikėtų išskirti šviną ir alavą.

Elementai taip pat skirstomi pagal tankį (lengvas ir sunkus) ir plastiškumą (kietas ir minkštas). Visos metalinės jungtys yra puikūs laidininkai. Šią savybę lemia kristalų gardelių su aktyviais elektronais buvimas. Varis, sidabras ir aliuminis turi didžiausią laidumą, natrio laidumas yra šiek tiek mažesnis. Verta atkreipti dėmesį į aukštas metalų šilumines savybes. Sidabras laikomas geriausiu šilumos laidininku, gyvsidabris – blogiausiu.

Metalai aplinkoje

Dažniausiai tokius elementus galima rasti rūdose. Gamtoje esantys metalai sudaro sulfitus, oksidus ir karbonatus. Norint išvalyti junginius, pirmiausia reikia juos izoliuoti nuo rūdos. Kitas žingsnis yra legiravimas ir apdaila.

Pramoninėje metalurgijoje skiriamos juodųjų ir spalvotųjų metalų rūdos. Pirmieji statomi geležies junginių pagrindu, antrieji – ant kitų metalų. Tauriaisiais metalais laikomi platina, auksas ir sidabras. Dauguma jų yra žemės plutoje. Tačiau nedidelė dalis gaunama ir iš jūros vandens.

Kilnių elementų yra net gyvuose organizmuose. Žmonėse yra apie 3% metalų junginių. Daugeliu atvejų organizme yra natrio ir kalcio, kurie veikia kaip tarpląstelinis elektrolitas. Magnis būtinas normaliai centrinės nervų sistemos veiklai ir raumenų masei, geležis – kraujui, varis – kepenims.

Metalo junginių paieška

Dauguma elementų yra visur po viršutiniu dirvožemio sluoksniu. Labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje yra aliuminis. Jo procentas svyruoja 8,2 proc. Rasti labiausiai paplitusią metalą žemės plutoje nėra sunku, nes jis būna rūdos pavidalu.

Geležis ir kalcis gamtoje randami kiek rečiau. Jų procentas yra 4,1%. Toliau seka magnis ir natris – po 2,3%, kalis – 2,1%. Likę metalai gamtoje užima ne daugiau kaip 0,6 proc. Pastebėtina, kad magnio ir natrio vienodai galima gauti tiek sausumoje, tiek jūros vandenyje.

Metalo elementai gamtoje randami rūdų pavidalu arba natūralioje būsenoje, pavyzdžiui, vario ar aukso. Yra medžiagų, kurias reikia gauti iš oksidų ir sulfidų, pavyzdžiui, hematitas, kaolinas, magnetitas, galena ir kt.

Metalo gamyba

Elementų išgavimo procedūra yra susijusi su mineralų išgavimu. Metalų atradimas gamtoje rūdų pavidalu yra paprasčiausias ir labiausiai paplitęs procesas visoje pramonėje. Norint ieškoti kristalinių nuosėdų, naudojama speciali geologinė įranga, kuri analizuoja medžiagų sudėtį konkrečiame žemės sklype. Rečiau metalų atradimas gamtoje nukrenta į banalų atvirą požeminį metodą.

Po kasybos prasideda sodrinimo etapas, kai rūdos koncentratas atskiriamas nuo pirminio mineralo. Elementams atskirti naudojamas drėkinimas, elektros srovė, cheminės reakcijos ir terminis apdorojimas. Dažniausiai metalo rūda išsiskiria dėl lydymosi, tai yra, kaitinant redukuojant.

Aliuminio kasyba

Šį procesą atlieka spalvotoji metalurgija. Pagal vartojimo ir gamybos mastą ji yra lyderė tarp kitų sunkiųjų pramonės šakų. Labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje yra labai paklausus šiuolaikiniame pasaulyje. Pagal gamybos apimtį aliuminis nusileidžia tik plienui.

Šis elementas dažniausiai naudojamas aviacijos, automobilių ir elektros pramonėje. Pastebėtina, kad labiausiai paplitęs metalas žemės plutoje taip pat gali būti gaunamas „dirbtiniu būdu“. Tokiai cheminei reakcijai reikėtų boksito. Iš jų susidaro aliuminio oksidas. Sujungę šią medžiagą su anglies elektrodais ir fluoro druska veikiant elektros srovei, galite gauti gryniausią

Pirmaujanti šalis tarp šio komponento gamintojų yra Kinija. Per metus metalo išlydoma iki 18,5 mln. Pirmaujanti įmonė panašioje aliuminio gamybos reitinge yra Rusijos ir Šveicarijos asociacija UC RUSAL.

Metalų taikymas

Visi grupės elementai yra patvarūs, nepralaidūs ir santykinai atsparūs temperatūrai. Štai kodėl metalai yra tokie paplitę kasdieniame gyvenime. Šiandien iš jų gaminami elektros laidai, rezistoriai, įrenginiai, namų apyvokos reikmenys.

Metalai yra idealios konstrukcinės medžiagos, o statyboje naudojami gryni ir kombinuoti lydiniai. Mechaninėje inžinerijoje ir aviacijoje pagrindinės jungtys yra plienas ir kietesnės jungtys.