Найпоширеніший метал у земній корі. Метали в природі

Метали представляють собою групу елементів, які володіють такими унікальними властивостями, як електропровідність, висока теплопередача, позитивний коефіцієнт опору, характерний блиск і відносна пластичність. Даний вид речовин є простим по хімічних сполуках.

Класифікація по групах

Метали відносяться до найпоширеніших матеріалів, які використовуються людством протягом усієї його історії. Більшість з них знаходиться в середніх шарах земної кори, але є й ті, що заховані глибоко в гірських покладах.

На даний момент метали займають більшу частину таблиці Менделєєва (94 з 118 елементів). З офіційно визнаних варто відзначити наступні групи:

1. Лужні (літій, калій, натрій, францій, цезій, рубідій). При контакті з водою вони утворюють гідроксиди.

2. Лужноземельні (кальцій, барій, стронцій, радій). Відрізняються густиною і твердістю.

3. Легкі (алюміній, свинець, цинк, галій, кадмій, олово, ртуть). Через незначну щільності часто використовуються в сплавах.

4. Перехідні (уран, золото, титан, мідь, срібло, нікель, залізо, кобальт, платина, паладій та ін.). Мають мінливою ступенем окислення.

5. Напівметали (германій, кремній, сурма, бор, полоній та ін.). У своїй структурі мають кристалічну ковалентну решітку.

6. Актиноїди (америцій, торій, актиній, берклій, кюрій, фермій та ін.).

7. Лантаноїди (гадоліній, самарій, церій, неодим, лютеций, лантан, ербій та ін.).

Варто відзначити, що є метали в земній корі і такі, які не визначені в групи. До них відносять магній і берилій.

Самородні з`єднання

У природі існує окремий клас крісталлохимічеськой кодифікації. До таких елементів відносять самородні метали. Це мінерали за складом між собою не пов`язані. Найчастіше самородні метали в природі утворюються в результаті геологічних процесів.

У кристалічному стані в земній корі відомі 45 речовин. Більшість з них в природі зустрічається вкрай рідко, звідси і їх висока вартість. Частка таких елементів складає всього 0,1%. Варто відзначити, що знаходження цих металів також є трудомістким і недешевим процесом. Він грунтується на використанні атомів зі стійкими оболонками і електронами.

Самородні метали називаються також благородними. Для них характерні хімічна інерція і стійкість з`єднань. До таких відносять золото, паладій, платину, іридій, срібло, рутеній і ін. Найчастіше в природі зустрічається мідь. Залізо в самородному стані присутній в основному в гірських покладах у вигляді метеоритів. Найрідкіснішими елементами групи є свинець, хром, цинк, індій і кадмій.

Основні властивості

Практично всі метали в нормальних умовах відрізняється твердістю і стійкістю. Виняток - францій і ртуть, лужні метали. Температура плавлення для всіх елементів групи різна. Її діапазон коливається від -39 до +3410 градусів за Цельсієм. Найстійкішим до плавлению вважається вольфрам. Його з`єднання втрачають стійкість тільки при температурі вище ++3400 С. З легкорасплавляемих металів слід виділити свинець і олово.

Також елементи діляться щодо щільності (легкі і важкі) і пластичності (тверді і м`які). Всі металеві з`єднання відмінно проводять струм. Дана властивість обумовлюється наявністю кристалічних граток з активними електронами. Максимальну провідність мають мідь, срібло і алюміній, трохи меншу - натрій. Варто відзначити і високі термічні властивості металів. Найкращим теплопровідником вважається срібло, найгіршим - ртуть.

Метали в навколишньому середовищі

Найчастіше такі елементи можна зустріти у вигляді сполук і руд. Метали в природі утворюють сульфіти, оксиди, карбонати. Для очищення з`єднань спершу необхідно виділити їх із складу руди. Наступним кроком буде легування і фінальна обробка.

У промисловій металургії розрізняються чорні і кольорові руди. Перші будуються на основі залізних сполук, другі - на інших металах. Дорогоцінними металами вважаються платина, золото і срібло. Велика їх частина знаходиться в земній корі. Тим не менш, мала частка припадає і на морську воду.

Є благородні елементи навіть в живих організмах. У людині міститься близько 3% металевих з`єднань. За більшою мірою в організмі знаходяться натрій і кальцій, які виступають у ролі міжклітинної електроліту. Магній необхідний для нормальної роботи ЦНС і м`язової маси, залізо корисно для крові, мідь - для печінки.

Знаходження металевих з`єднань

Більшість елементів розташовується під верхнім шаром грунту повсюдно. Найпоширеніший метал у земній корі - це алюміній. Його процентний вміст варіюється в межах 8,2%. Знайти найпоширеніший метал у земній корі нескладно, так як він зустрічається у вигляді руд.

Залізо і кальцій в природі зустрічають трохи рідше. Їх процентний вміст одно 4,1%. Далі йдуть магній і натрій - по 2,3%, калій - 2,1%. Решта метали в природі займають не більше 0,6%. Примітно, що магній і натрій в рівній мірі можна добувати як у землі, так і в морській воді.

Металеві елементи в природі зустрічаються у вигляді руд або всамородному стані, як мідь або золото. Є речовини, які потрібно отримувати з оксидів і сульфідів, наприклад, гематит, каолін, магнетит, галеніт та ін.

Виробництво металів

Процедура видобутку елементів зводиться до вилучення корисних копалин. Знаходження металів в природі у вигляді руд є найпростішим і поширеним процесом в широкій промисловості. Для пошуку кристалічних покладів використовується спеціальне геологічне обладнання, анализирующее склад речовин на конкретній ділянці землі. Рідше знаходження металів в природі зводиться до банального відкрито-підземного методу.

Після видобутку настає етап збагачення, коли з вихідного мінералу виділяється рудний концентрат. Для відмінності елементів використовують змочування, електричний струм, хімічні реакції, термообробку. Найчастіше виділення металевий руди відбувається в результаті плавлення, тобто розігріву з відновленням.

Видобуток алюмінію

Даним процесом займається кольорова металургія. За масштабами споживання і виробництва вона є лідером серед інших галузей важкої промисловості. Найпоширеніший метал у земній корі дуже затребуваний в сучасному світі. За обсягом виробництва алюміній поступається тільки стали.

Найбільше даний елемент використовується в авіаційній, автомобільній та електротехнічної промисловості. Примітно, що найпоширеніший метал у земній корі можна отримати і «штучним» шляхом. Для такої хімічної реакції потрібні боксити. З них формується глинозем. При з`єднанні цієї речовини з вугільними електродами і фтористої сіллю під дією електричного струму можна отримати найчистішу алюмінієву руду.

Країною-лідером серед виробників даного компонента є Китай. У рік там виплавляється до 18500000 тонн металу. Компанією-лідером в аналогічному рейтингу з видобутку алюмінію є російсько-швейцарське об`єднання UC RUSAL.

Застосування металів

Всі елементи групи відрізняються міцністю, непроникністю і відносною стійкістю до температурного впливу. Саме тому метали настільки поширені в повсякденному житті. Сьогодні з них роблять електричні дроти, резистори, техніку, предмети побуту.

Метали є ідеальним конструкційними та інструментальними матеріалами. У будівництві використовують чисті і комбіновані сплави. У машинобудуванні та авіації головними сполуками є сталь і більш тверді зв`язку.