Aluminium jest najpowszechniejszym metalem w skorupie ziemskiej. Jakiego metalu jest najwięcej w skorupie ziemskiej? Najpopularniejszym metalem w skorupie ziemskiej jest

Pomimo tego, że wśród pierwiastków chemicznych dominują metale, ich zawartość w przyrodzie jest gorsza niż niemetali. Zawartość wszystkich metali w skorupie ziemskiej wynosi około 25% wag. %, podczas gdy udział niemetali, stanowiących zaledwie 1/4 wszystkich pierwiastków, sięga 75%. Należy jednak zaznaczyć, że tak duży udział mają prawie tylko dwa niemetale: O (47,2%) i Si (27,6%).

Najbardziej powszechnymi metalami w przyrodzie sąGlin (8,1%), Fe (5,1 %),IOk, Mg, Nie, K. (całkowity % metali bloku s wynosi 11).

Spośród 86 metali tylko sześć ma zawartość w skorupie ziemskiej przekraczającą 1%.

W skorupie ziemskiej zdecydowana większość metali występuje w formie utlenionej.

Metale występują w przyrodzie w postaci związków z pierwiastkami bardziej elektroujemnymi: tlenem, siarką, halogenami, a także w postaci węglanów, fosforanów, siarczanów itp. Wiele metali występuje w skorupie ziemskiej w postaci różnych krzemianów i glinokrzemiany, złożone pod względem składu i struktury. Najbardziej powszechnymi minerałami są glinokrzemiany i krzemiany o najróżniejszym składzie i strukturze. Minerały te są zawsze obecne w rudach metali. Oprócz glinokrzemianów w przyrodzie dość powszechne są tlenki i węglany.
Naturalne siarczki służą do produkcji wielu ważnych metali ciężkich nieżelaznych: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cd, Mo.

Naturalne halogenki służą do otrzymywania Na, K, Mg.

Ponadto w przyrodzie występują inne rodzaje minerałów: siarczany, fosforany; wolframiany: wolframit - (Fe,Mn)WO 4, scheelit -CaWO 4; chromiany - krokoit - PbCrO 4, wanadynit - Pb 3 (VO 4)Cl 3 itp.

Metale o niskiej aktywności chemicznej (Cu, Ag, Au, Pt, Hg) występują w postaci wolnej lub jako wtrącenia w skałach. Większość metali występuje w przyrodzie w postaci rud i związków. Tworzą tlenki, siarczki, węglany i inne substancje chemiczne. Aby otrzymać czyste metale i je dalej wykorzystać, należy je wyizolować z rud i przeprowadzić oczyszczanie. W razie potrzeby przeprowadza się stapianie i inną obróbkę metali. Bada to nauka metalurgii, która rozróżnia rudy żelaza (na bazie żelaza) i rudy metali nieżelaznych (nie zawierają żelaza, w sumie jest ich około 70). Wyjątek można nazwać około 16 elementami: tzw. metale szlachetne (złoto, srebro itp.) i niektóre inne (na przykład rtęć, miedź), które są obecne bez zanieczyszczeń.

Ponadto w niewielkich ilościach występują w wodzie morskiej (1,05%, -- 0,12%), roślinach i organizmach żywych (odgrywają ważną rolę).

Metale występujące w przyrodzie to:

• - w stanie rodzimym: srebro, złoto, platyna, miedź, czasem rtęć;
• - w postaci tlenków: magnetyt Fe 3 O 4, hematyt Fe 2 O 3 itp.
• - w postaci tlenków mieszanych: kaolin Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O, alunit (Na,K) 2 O * AlO 3 * 2SiO 2 itp.
• --różne sole:

siarczki: galena PbS, cynober HgS,

chlorki: sylwin KS1, halit NaCl, sylwinit KSl* NaCl, karnalit KSl*MgCl 2*6H 2 O,

siarczany: baryt BaSO 4, bezwodnik Ca 8 O 4

fosforany: apatyt Ca 3 (PO 4) 2,

węglany: kreda, marmur CaCO 3, magnezyt MgCO 3.

Zatem większość aluminium koncentruje się w glinokrzemianach, z których najczęstsze są skalenie. Ich głównymi przedstawicielami są minerały: ortoklaz K, albit Na i anoryt Ca. Minerały z grupy miki są bardzo powszechne, na przykład muskowit Kal 2 2, minerał nefelin (Na, K) 2 ma ogromne zastosowanie praktyczne (wykorzystywany do produkcji tlenku glinu, produktów sodowych i cementu). Spośród pozostałych minerałów w praktyce najczęściej stosowane są boksyt Al 2 O 3 *nH 2 O i kriolit Na 3 AlF 6. Powszechnym produktem niszczenia skał jest kaolin, który składa się głównie z minerału ilastego, kaolinitu Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O.

Większość wapnia występuje naturalnie w postaci złóż wapienia i kredy, składających się głównie z minerału kalcytu CaCO 3 , a także marmuru. Spośród innych skał najczęstsze są dolomit CaCO 3 *MgCO 3 , anhydryt CaSO 4 i gips CaSO 4 *2H 2 O, fluoryt CaF 2 i apatyt 3Ca 3 (PO 4) 2 *Ca(F, Cl) 2. Wapń występuje w znacznych ilościach w różnych krzemianach, na przykład CfO*3MgO*4SiO2 (azbest) i glinokrzemianach.

Magnez występuje powszechnie w przyrodzie w postaci magnezytu MgCO 3 i dolomitu, krzemianu Mg 2 SiO 4 (oliwin), kainitu KCl * MgSO 4 * 3H 2 O i karnalitu KCl * MgCl 2 * 6H 2 O. Naturalne związki metali alkalicznych to sylwinit NaCl * KCl , halit NaCl, mirabilit Na 2 SO 4 *10H 2 O.

Żelazo jest zaraz po aluminium najpowszechniejszym metalem na świecie. Wchodzi w skład licznych minerałów tworzących nagromadzenia rud żelaza: hematyt Fe 2 O 3, magnetyt Fe 3 O 4, hydrogoetyt HFeO 2 * nH 2 O, syderyt FeCO 3 itp.

Czasami spotyka się także żelazo pochodzenia meteorycznego lub ziemskiego.

Wiele metali często towarzyszy głównym minerałom naturalnym: skand występuje w rudach cyny i wolframu, kadm jako zanieczyszczenie w rudach cynku, niob i tantal w rudach cyny. Rudom żelaza zawsze towarzyszą mangan, nikiel, kobalt, molibden, tytan, german i wanad.

Zdecydowana większość (93 ze 117) obecnie znanych pierwiastków chemicznych to metale.
Atomy różnych metali mają wiele wspólnego w budowie, a tworzone przez nie substancje proste i złożone mają podobne właściwości (fizyczne i chemiczne).

Pozycja w układzie okresowym i budowa atomów metali.

W układzie okresowym metale znajdują się po lewej stronie i poniżej konwencjonalnej linii przerywanej biegnącej od boru do astatu (patrz tabela poniżej). Prawie wszystkie pierwiastki s (z wyjątkiem H, He) to metale, w przybliżeniu połowa R-elementy, wszystko D- I F-elementy ( lantanowce I aktynowce).

Większość atomów metali ma niewielką liczbę (do 3) elektronów na swoim zewnętrznym poziomie energii, tylko niektóre atomy pierwiastków p (Sn, Pb, Bi, Po) mają ich więcej (od czterech do sześciu). Elektrony walencyjne atomów metali są słabo (w porównaniu z atomami niemetali) związane z jądrem. Dlatego atomy metali stosunkowo łatwo oddają te elektrony innym atomom, działając w reakcjach chemicznych jedynie jako czynniki redukujące i tym samym zamieniając się w dodatnio naładowane kationy:

Me - ne – = Me n+.

W przeciwieństwie do niemetali, atomy metali charakteryzują się jedynie dodatnimi stopniami utlenienia od +1 do +8.

Łatwość, z jaką atomy metalu oddają swoje elektrony walencyjne innym atomom, charakteryzuje aktywność redukującą tego metalu. Im łatwiej atom metalu oddaje swoje elektrony, tym silniejszy jest środek redukujący. Jeśli ułożymy metale w rzędzie w kolejności zmniejszającej ich siłę redukującą w roztworach wodnych, otrzymamy znane nam zjawisko szereg przemieszczeń metali, zwany także szeregiem napięcia elektrochemicznego (lub aktywność w pobliżu) metale (patrz tabela poniżej).

Częstość występowania m.inmetale w przyrodzie.

Trzy najczęstsze metale w skorupie ziemskiej (jest to warstwa powierzchniowa naszej planety o grubości około 16 km) to aluminium, żelazo i wapń. Mniej powszechne są sód, potas i magnez. Poniższa tabela przedstawia udziały masowe niektórych metali w skorupie ziemskiej.

żelazo i wapń. Mniej powszechne są sód, potas i magnez. Poniższa tabela przedstawia udziały masowe niektórych metali w skorupie ziemskiej.

Występowanie metali w skorupie ziemskiej

Nazywa się pierwiastki, których udział masowy w skorupie ziemskiej jest mniejszy niż 0,01%. rzadki. Do metali rzadkich należą na przykład wszystkie lantanowce. Jeżeli pierwiastek nie jest w stanie skoncentrować się w skorupie ziemskiej, to znaczy nie tworzy własnych rud, ale występuje jako zanieczyszczenie z innymi pierwiastkami, wówczas klasyfikuje się go jako bujający w obłokach elementy. Przykładowo zdyspergowane są następujące metale: Sc, Ga, In, Tl, Hf.

W latach 40. XX w. Pomysł ten wyrazili niemieccy naukowcy Walter i Ida Nolla. że każdy bruk na chodniku zawiera wszystkie pierwiastki chemiczne układu okresowego. Początkowo słowa te nie spotkały się z jednomyślną aprobatą współpracowników. Jednak w miarę pojawiania się coraz dokładniejszych metod analizy naukowcy są coraz bardziej przekonani o prawdziwości tych słów.

Ponieważ wszystkie organizmy żywe są w bliskim kontakcie ze środowiskiem, każdy z nich musi zawierać, jeśli nie wszystkie, to większość pierwiastków chemicznych układu okresowego. Na przykład w organizmie dorosłego człowieka udział masowy substancji nieorganicznych wynosi 6%. Wśród metali związki te zawierają Mg, Ca, Na, K. Wiele enzymów i innych biologicznie aktywnych związków organicznych w naszym organizmie zawiera V, Mn, Fe, Cu, Zn, Co, Ni, Mo, Cr i kilka innych metali.

Organizm dorosłego człowieka zawiera średnio około 140 g jonów potasu i około 100 g jonów sodu. Z pożywieniem spożywamy dziennie od 1,5 g do 7 g jonów potasu i od 2 g do 15 g jonów sodu. Zapotrzebowanie na jony sodu jest tak duże, że należy je specjalnie dodawać do żywności. Znaczna utrata jonów sodu (w postaci NaCl z moczem i potem) niekorzystnie wpływa na zdrowie człowieka. Dlatego w czasie upałów lekarze zalecają picie wody mineralnej. Jednak nadmierna zawartość soli w żywności negatywnie wpływa na funkcjonowanie naszych narządów wewnętrznych (przede wszystkim serca i nerek).

Metale najczęściej występujące w przyrodzie są szeroko stosowane przez człowieka; ich rola w naszym życiu jest nieoceniona. Trudno wyobrazić sobie produkcję i życie bez aluminium, żelaza czy magnezu.

Jakie metale są najczęstsze?

Te metale pospolite są składnikami wielu minerałów. Wiadomo, że w Rosji żelazo, chrom i mangan zajmują drugie miejsce pod względem wielkości produkcji po surowcach paliwowo-energetycznych. Wiadomo, że zasoby żelaza na świecie są praktycznie nieograniczone, ale wiele krajów importuje rudy żelaza, dotyczy to również Rosji.

Aluminium jest szeroko rozpowszechnione na ziemi. Globalnie jego produkcja sięga dwudziestu milionów ton, wykorzystując głównie boksyt. Wiadomo, że Rosja zajmuje dziewiąte miejsce pod względem zasobów boksytu, choć pod względem produkcji metalu pierwotnego zajmuje drugie miejsce.

Z czego najczęściej wykonuje się metale?

Mangan wykorzystuje się w hutnictwie i przemyśle, wykorzystuje się jego zdolność do tworzenia stopów z niemal wszystkimi znanymi metalami. Wyprodukowano kilka gatunków stali manganowej i wiele stopów nieżelaznych. Szczególnie wyróżnia się stop manganu i miedzi. Mangan często dodaje się do stali w celu zwiększenia jej wytrzymałości. Mangan służy do oczyszczania metali z siarki.

Aluminium dzięki unikalnemu połączeniu swoich właściwości znajduje zastosowanie w niemal każdej dziedzinie techniki, zwłaszcza w postaci stopów. W elektronice z powodzeniem zastępuje miedź w produkcji masywnych przewodników. Przy produkcji prostowników i kondensatorów elektrycznych nie da się obejść bez ultraczystego aluminium. Stosowany jest także do produkcji odbłyśników lustrzanych.

Około dwadzieścia lat temu rzadko można było zobaczyć ramy okienne lub elementy budynków wykonane z aluminium. Obecnie banery reklamowe, pawilony, ścianki działowe, ramy do słupów itp. wykonywane są z profili aluminiowych. Popularność tego metalu wynika z jego niesamowitych właściwości - odporności na korozję, trwałości i wytrzymałości. Metal nie zawiera szkodliwych pierwiastków, co świadczy o wysokiej czystości środowiskowej metalu.

Jak wiadomo, stop magnezu ma wyjątkową właściwość - nie topi się w bardzo wysokich temperaturach. Dlatego taki stop jest prawdziwym odkryciem do produkcji części silników i samolotów pracujących w ekstremalnie wysokich temperaturach. Rakiety kosmiczne również nie mogą obejść się bez stopów magnezu.

Rola tytanu w technologii jest istotna. Będąc sześciokrotnie mocniejszym od aluminium, jest dwukrotnie cięższy. Kolejną jego użyteczną właściwością jest ogniotrwałość; topi się w temperaturze 1668 stopni, która przekracza temperaturę topnienia stali. Prędkość samolotu zbudowanego ze stopów tytanu była trzykrotnie większa od prędkości dźwięku. W wyniku tarcia ich skóry o atmosferę powstają znaczne temperatury, ale ogniotrwałość tytanu zapobiega stopieniu się skóry. Odporność chemiczna tytanu jest wyjątkowa. Wiadomo, że sprzęt chemiczny wykonany ze stopów tytanu może służyć znacznie dłużej niż podobny sprzęt wykonany ze stali nierdzewnej.

Najpopularniejszy metal na ziemi

Aluminium łączy w sobie cały szereg cennych właściwości – wysoką ciągliwość i przewodność cieplną, niską gęstość i przewodność elektryczną, a ponadto – odporność na korozję. Dzięki temu można go kuć, walcować, stemplować i ciągnić.

Najpopularniejszym stopem jest duraluminium. Wykorzystywany jest jako podstawa do produkcji skrzydeł i kadłubów samolotów. Wiadomo, że skorupa pierwszego sztucznego satelity Ziemi została wykonana ze stopów aluminium. Znajduje zastosowanie w budownictwie i przemyśle. Z latającego metalu powstają części różnych maszyn, urządzeń do produkcji różnych substancji organicznych i kwasów, ramy okienne i okładziny zewnętrzne wieżowców, łodzi wiosłowych i motorowych, mebli, naczyń i tak dalej.

We Francji znajduje się trzystumetrowy aluminiowy liniowiec oceaniczny. Z aluminium wykonany jest nie tylko kadłub, ale także grodzie, części wewnętrzne, ściany kabiny, a nawet całe meble.

Cóż, najdroższe metale świata nie znajdują się na liście najpowszechniejszych... O najdroższych metalach możesz przeczytać także na naszej stronie.
Subskrybuj nasz kanał w Yandex.Zen

Metale to grupa pierwiastków charakteryzujących się unikalnymi właściwościami, takimi jak przewodność elektryczna, wysoka przewodność cieplna, dodatni współczynnik rezystancji, charakterystyczny połysk i względna plastyczność. Ten rodzaj substancji jest prosty w związkach chemicznych.

Klasyfikacja według grup

Metale należą do najpowszechniejszych materiałów używanych przez ludzkość na przestrzeni dziejów. Większość z nich zlokalizowana jest w środkowych warstwach skorupy ziemskiej, ale są też i te ukryte głęboko w osadach górskich.

W tej chwili metale zajmują większość układu okresowego (94 ze 118 pierwiastków). Spośród oficjalnie uznanych grup warto zwrócić uwagę na następujące grupy:

1. Alkaliczny(lit, potas, sód, frans, cez, rubid). W kontakcie z wodą tworzą wodorotlenki.

2. Ziemia alkaliczna(wapń, bar, stront, rad). Różnią się gęstością i twardością.

3. Płuca(aluminium, ołów, cynk, gal, kadm, cyna, rtęć). Ze względu na małą gęstość są często stosowane w stopach.

4. Przejściowy(uran, złoto, tytan, miedź, srebro, nikiel, żelazo, kobalt, platyna, pallad itp.). Mają zmienne stopnie utlenienia.

5. Półmetale(german, krzem, antymon, bor, polon itp.). Mają w swojej strukturze krystaliczną sieć kowalencyjną.

6. Aktynoidy(ameryk, tor, aktyn, berkel, kiur, ferm itp.).

7. Lantanowce(gadolin, samar, cer, neodym, lutet, lantan, erb itp.).

Warto zauważyć, że w skorupie ziemskiej występują metale, które nie są zdefiniowane w grupach. Należą do nich magnez i beryl.

Związki rodzime

W naturze istnieje osobna klasa kodyfikacji chemii kryształów. Elementy te obejmują minerały rodzime, które nie są ze sobą powiązane składem. Najczęściej metale rodzime w przyrodzie powstają w wyniku procesów geologicznych.

W stanie krystalicznym w skorupie ziemskiej znanych jest 45 substancji. Większość z nich jest niezwykle rzadka w przyrodzie, stąd ich wysoki koszt. Udział takich pierwiastków wynosi zaledwie 0,1%. Warto zaznaczyć, że znalezienie tych metali jest również procesem pracochłonnym i kosztownym. Opiera się na wykorzystaniu atomów ze stabilnymi powłokami i elektronami.

Metale rodzime nazywane są także metalami szlachetnymi. Charakteryzują się bezwładnością chemiczną i stabilnością związków. Należą do nich złoto, pallad, platyna, iryd, srebro, ruten itp. Miedź najczęściej występuje w przyrodzie. Żelazo w stanie rodzimym występuje głównie w osadach górskich w postaci meteorytów. Najrzadszymi pierwiastkami tej grupy są ołów, chrom, cynk, ind i kadm.

Podstawowe właściwości

Prawie wszystkie metale w normalnych warunkach są twarde i odporne. Wyjątkiem jest frans i rtęć, które mają odczyn zasadowy dla wszystkich pierwiastków z tej grupy. Jego zakres waha się od -39 do +3410 stopni Celsjusza. Wolfram jest uważany za najbardziej odporny na topienie. Jego związki tracą stabilność dopiero w temperaturze +3400 C. Wśród metali łatwotopliwych należy wyróżnić ołów i cynę.

Elementy dzielimy także ze względu na gęstość (lekkie i ciężkie) oraz plastyczność (twarde i miękkie). Wszystkie połączenia metalowe są doskonałymi przewodnikami. O tej właściwości decyduje obecność sieci krystalicznych z aktywnymi elektronami. Miedź, srebro i aluminium mają maksymalną przewodność, sód ma nieco niższą przewodność. Warto zwrócić uwagę na wysokie właściwości termiczne metali. Srebro jest uważane za najlepszy przewodnik ciepła, a rtęć za najgorszy.

Metale w środowisku

Najczęściej takie pierwiastki można znaleźć w rudach. Metale w przyrodzie tworzą siarczyny, tlenki i węglany. Aby oczyścić związki, należy je najpierw wyizolować z rudy. Następnym krokiem jest stopowanie i wykańczanie.

W metalurgii przemysłowej rozróżnia się rudy żelazne i nieżelazne. Te pierwsze zbudowane są na bazie związków żelaza, drugie – na innych metalach. Do metali szlachetnych zalicza się platynę, złoto i srebro. Większość z nich zlokalizowana jest w skorupie ziemskiej. Jednak niewielka część pochodzi również z wody morskiej.

Nawet w żywych organizmach znajdują się szlachetne pierwiastki. Ludzie zawierają około 3% związków metali. Organizm w dużej mierze zawiera sód i wapń, które pełnią rolę elektrolitu międzykomórkowego. Magnez jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania centralnego układu nerwowego i masy mięśniowej, żelazo jest dobre dla krwi, miedź jest dobra dla wątroby.

Znalezienie związków metali

Większość pierwiastków znajduje się wszędzie pod wierzchnią warstwą gleby. Najpopularniejszym metalem w skorupie ziemskiej jest aluminium. Jego odsetek waha się w granicach 8,2%. Znalezienie najpowszechniejszego metalu w skorupie ziemskiej nie jest trudne, ponieważ występuje on w postaci rud.

Żelazo i wapń występują w przyrodzie nieco rzadziej. Ich odsetek wynosi 4,1%. Następnie magnez i sód – po 2,3%, potas – 2,1%. Pozostałe metale w przyrodzie zajmują nie więcej niż 0,6%. Warto zauważyć, że magnez i sód można w równym stopniu pozyskać zarówno z lądu, jak i wody morskiej.

Pierwiastki metaliczne występują w przyrodzie w postaci rud lub w stanie rodzimym, takim jak miedź czy złoto. Istnieją substancje, które należy uzyskać z tlenków i siarczków, na przykład hematyt, kaolin, magnetyt, galena itp.

Produkcja metalu

Procedura wydobywania pierwiastków sprowadza się do wydobywania minerałów. Odkrywanie metali w przyrodzie w postaci rud jest najprostszym i najczęstszym procesem w szerokim przemyśle. Do poszukiwania złóż krystalicznych wykorzystuje się specjalny sprzęt geologiczny, który analizuje skład substancji na konkretnym kawałku ziemi. Rzadziej odkrywanie metali w przyrodzie sprowadza się do banalnej metody odkrywkowo-podziemnej.

Po wydobyciu rozpoczyna się etap wzbogacania, w którym koncentrat rudy oddziela się od minerału pierwotnego. Aby rozróżnić pierwiastki, stosuje się zwilżanie, prąd elektryczny, reakcje chemiczne i obróbkę cieplną. Najczęściej uwalnianie rudy metalu następuje w wyniku topienia, czyli ogrzewania z redukcją.

Wydobycie aluminium

Proces ten realizowany jest w metalurgii metali nieżelaznych. Pod względem skali konsumpcji i produkcji jest liderem wśród innych gałęzi przemysłu ciężkiego. Najpopularniejszy metal w skorupie ziemskiej jest bardzo poszukiwany we współczesnym świecie. Pod względem wielkości produkcji aluminium ustępuje jedynie stali.

Pierwiastek ten jest najczęściej stosowany w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i elektrycznym. Warto zauważyć, że najpopularniejszy metal w skorupie ziemskiej można pozyskać także „sztucznie”. Taka reakcja chemiczna wymagałaby boksytu. Z nich powstaje tlenek glinu. Łącząc tę ​​substancję z elektrodami węglowymi i solą fluorkową pod wpływem prądu elektrycznego, można uzyskać najczystszą

Wiodącym krajem wśród producentów tego komponentu są Chiny. Rocznie przetapia się tam do 18,5 mln ton metalu. Wiodącą firmą w podobnym rankingu w zakresie produkcji aluminium jest rosyjsko-szwajcarskie stowarzyszenie UC RUSAL.

Zastosowanie metali

Wszystkie elementy tej grupy są trwałe, nieprzenikalne i stosunkowo odporne na temperaturę. Dlatego metale są tak powszechne w życiu codziennym. Dziś wykorzystuje się je do produkcji przewodów elektrycznych, rezystorów, sprzętu i artykułów gospodarstwa domowego.

Metale są idealnymi materiałami konstrukcyjnymi, a w budownictwie stosuje się stopy czyste i mieszane. W budowie maszyn i lotnictwie głównymi połączeniami są wiązania stalowe i twardsze.