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1、金属通常可分为金属通常可分为黑色金属和有色金属黑色金属和有色金属两大类两大类1、黑色金属包括铁、锰和铬以及它们的合金,黑色金属包括铁、锰和铬以及它们的合金,主要是铁碳合金主要是铁碳合金(钢铁钢铁)。2、有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属金属。有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中。有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中的储量和分布情况、被人们发现以及使用的早晚等的储量和分布情况、被人们发现以及使用的早晚等分为分为五大类五大类:(1)轻有色金属:一般指密度在轻有色金属:一般指密度在4.5g/cm3以下的以下的有色金属,如:铝、镁、钠、钾、钙、锶有色金属,
2、如:铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。钡。(2)重有色金属:一般指密度在重有色金属:一般指密度在4.5g/cm3以上的以上的有色金属,其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、有色金属,其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、锡等。锡等。概述概述(3)贵金属:这类金属包括金、银和铂族元素,贵金属:这类金属包括金、银和铂族元素,由于它们稳定、含量少、开采和提取困难、价格贵,由于它们稳定、含量少、开采和提取困难、价格贵,因而得名贵金属。因而得名贵金属。(4)准金属:半导体,一般指硅、硒、碲、砷、准金属:半导体,一般指硅、硒、碲、砷、硼。硼。(5)稀有金属;自然界中含量很少,分布稀散、稀有金属;自然界中含量很少,分布稀
3、散、发现较晚,难以从原料中提取的或在工业上制备和发现较晚,难以从原料中提取的或在工业上制备和应用较晚的金属。如:锂、铷、铯、钨、锗、稀土应用较晚的金属。如:锂、铷、铯、钨、锗、稀土元素和人造超铀元素等。元素和人造超铀元素等。概述概述金属的物理性质金属的物理性质全属与非金属的比较全属与非金属的比较金属金属非金属非金属1常温时,除了汞是液体外,常温时,除了汞是液体外,其它金属都是固体其它金属都是固体常温时,除了溴是液体外,有常温时,除了溴是液体外,有些是气体,有些是固体些是气体,有些是固体2一般密度比较大一般密度比较大一般密度比较小一般密度比较小3有金属光泽有金属光泽大多没有金属光泽大多没有金属光
4、泽4大多是热及电的良导体大多是热及电的良导体,电电阻通常随着温度的增高而增大阻通常随着温度的增高而增大大多不是热和电的良导体,电大多不是热和电的良导体,电阻通常随温度的增高而减小阻通常随温度的增高而减小5大多具有展性和延性大多具有展性和延性大多不具有展性和延性大多不具有展性和延性6固体金属大多属金属晶体固体金属大多属金属晶体固体大多属分子型晶体固体大多属分子型晶体7蒸气分子大多是单原子的蒸气分子大多是单原子的蒸气(或气体)分子大多是双蒸气(或气体)分子大多是双原子或多原子的原子或多原子的金属的物理性质金属的物理性质自由电子的存在和紧密堆积的结构使金属具有许自由电子的存在和紧密堆积的结构使金属具
5、有许多共同的性质。如:多共同的性质。如:1、金属光泽:当光线投射到金属表面上时,自、金属光泽:当光线投射到金属表面上时,自由电子吸收所有频率的光由电子吸收所有频率的光,然后很快放出各种频率的然后很快放出各种频率的光光(全反射全反射),绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽泽。此外,此外,金显黄色,铜显赤红色,铋为淡红色,铯金显黄色,铜显赤红色,铋为淡红色,铯为淡黄色,铅是灰蓝色为淡黄色,铅是灰蓝色,这是因为它们较易吸收某一,这是因为它们较易吸收某一些频率的光之故。些频率的光之故。金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来,粉末金属光泽只有在其为晶体时才能表现出来,粉末
6、状金属一般都呈暗灰色或黑色状金属一般都呈暗灰色或黑色(漫散射漫散射)。许多金属在光的照射下能放出电子许多金属在光的照射下能放出电子(光电效应光电效应)。另一些在加热到高温时能放出电子另一些在加热到高温时能放出电子(热电现象热电现象)。金属的物理性质金属的物理性质2、金属的导电性和导热性:大多数金属有良好、金属的导电性和导热性:大多数金属有良好的导电性和导热性。常见金属的导电和导热能力由大的导电性和导热性。常见金属的导电和导热能力由大到小的顺序排列如下:到小的顺序排列如下:Ag,Cu,Au,Al,Zn,Pt,Sn,Fe,Pb,Hg3、超导电性:金属材料的电阻通常随温度的降超导电性:金属材料的电阻
7、通常随温度的降低而减小。低而减小。1911年年H.K.Onnes发现汞冷到低于发现汞冷到低于4.2K时,时,其电阻突然消失其电阻突然消失,导电性差不多是无限大导电性差不多是无限大,这种性质称这种性质称为为超导电性超导电性。具有超导性质的物体称为。具有超导性质的物体称为超导体超导体。超导体电阻突然消失时的温度称为超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度临界温度(T0)。超导体的电阻为零,也就是电流在超导体中通过时没超导体的电阻为零,也就是电流在超导体中通过时没有任何损失。有任何损失。金属的物理性质金属的物理性质超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类超导材料大致可分为纯金属、合金和化合物三类。超
8、导材料可以制成大功率超导发电机、磁流发电超导材料可以制成大功率超导发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。机、超导储能器、超导电缆、超导磁悬浮列车等。4、金属的延展性:、金属的延展性:金属有延性,可以抽成细丝。金属有延性,可以抽成细丝。例如最细的白金丝直径为例如最细的白金丝直径为1/5000mm。金属又有展性,金属又有展性,可以压成薄片,例如最薄的金箔,可达可以压成薄片,例如最薄的金箔,可达1/10000mm厚。厚。5、金属的密度:、金属的密度:锂锂、钠、钾钠、钾比水轻,比水轻,锇锇、铁等、铁等比水重。比水重。6、金属的硬度:一般较大,但它们之间有很大、金属的硬度:一般较大
9、,但它们之间有很大差别。有的坚硬差别。有的坚硬,如如铬铬、钨等;有些软、钨等;有些软,可用小刀切割可用小刀切割如如钠钠、钾钾等。等。金属的物理性质金属的物理性质7、金属的熔点:金属的熔点一般较高,但高低、金属的熔点:金属的熔点一般较高,但高低差别较大。差别较大。最难熔的是钨,最易熔的是汞最难熔的是钨,最易熔的是汞、铯和镓铯和镓。汞在常温下是液体,铯和镓在手上受热就能熔化。汞在常温下是液体,铯和镓在手上受热就能熔化。8、金属玻璃、金属玻璃(非晶态金属非晶态金属):将某些金属熔融后:将某些金属熔融后,以极快的速度淬冷。由于冷却速度极快以极快的速度淬冷。由于冷却速度极快,高温时金属高温时金属原子的无
10、序状态被原子的无序状态被“冻结冻结”,不能形成密堆积结构,不能形成密堆积结构,得到与玻璃类似结构的物质得到与玻璃类似结构的物质,故称为金属玻璃。故称为金属玻璃。金属玻璃金属玻璃同时具有高强度和高韧性、优良的耐同时具有高强度和高韧性、优良的耐腐蚀性和良好的磁学性能腐蚀性和良好的磁学性能,因此它有许多重要的用因此它有许多重要的用途。途。典型的金属玻璃有两大类:典型的金属玻璃有两大类:一类是过渡金属与一类是过渡金属与某些非金属形成的合金某些非金属形成的合金;另一类是过渡金属间组成另一类是过渡金属间组成的合金。的合金。金属的物理性质金属的物理性质9、金属的内聚力、金属的内聚力:所谓内聚力就是物质内部质
11、所谓内聚力就是物质内部质点间的相互作用力点间的相互作用力,也就是金属键的强度,即核和自也就是金属键的强度,即核和自由电子间的引力。金属的内聚力可以用它的升华热由电子间的引力。金属的内聚力可以用它的升华热衡量。衡量。金属键的强度(用升华热度量)主要决定于金属键的强度(用升华热度量)主要决定于(1)原子的大小,随原子的大小,随原子半径增大升华热减小原子半径增大升华热减小;(2)价电价电子数增加,升华热随之增加子数增加,升华热随之增加。由于金属是含有原子、离子和电子的不能分立由于金属是含有原子、离子和电子的不能分立的原子集团,所以金属在普通溶剂中不溶解。但可的原子集团,所以金属在普通溶剂中不溶解。但
12、可溶于具有金属性的溶剂中溶于具有金属性的溶剂中(如如汞汞)。此外。此外熔融状态的熔融状态的锌也是许多金属的重要溶剂锌也是许多金属的重要溶剂。许多过渡元素具有很高的许多过渡元素具有很高的升华热升华热,因为它们有,因为它们有较多可供金属原子成键的较多可供金属原子成键的d电子。电子。多数金属元素的原子最外层只有多数金属元素的原子最外层只有3个以下的电子,个以下的电子,过渡金属还能失去部分次外层的过渡金属还能失去部分次外层的d电子。电子。金属通常易失去电子,表现出较强的还原性。金属通常易失去电子,表现出较强的还原性。但各种金属原子失去电子的难易程度差别很大,因但各种金属原子失去电子的难易程度差别很大,
13、因此,金属还原性的强弱也大不相同。此,金属还原性的强弱也大不相同。在气相中金属原子失去电子的难易用电离势数在气相中金属原子失去电子的难易用电离势数值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力的大值大小来衡量。在水溶液中金属失去电子能力的大小就要用标准电极电势的数值来衡量。小就要用标准电极电势的数值来衡量。金属的化学性质金属的化学性质一、金属与非金属反应一、金属与非金属反应位于金属活动顺序表前面的一些金属很与氧化合位于金属活动顺序表前面的一些金属很与氧化合形成氧化物,钠、钾的氧化很快,铷、铯会发生自燃。形成氧化物,钠、钾的氧化很快,铷、铯会发生自燃。位于金属活动顺序表后面的一些金属,如铜、汞位于金属
14、活动顺序表后面的一些金属,如铜、汞等必须在加热情况下才能与氧化合,而银、金即使在等必须在加热情况下才能与氧化合,而银、金即使在炽热的情况下也很难与氧等非金属化合。炽热的情况下也很难与氧等非金属化合。如铝、铬形成致密的氧化膜,防止金属继续被氧如铝、铬形成致密的氧化膜,防止金属继续被氧化,即钝化。化,即钝化。在空气中铁表面生成的氧化物结构疏松,因此,在空气中铁表面生成的氧化物结构疏松,因此,铁在空气中易被腐蚀。铁在空气中易被腐蚀。金属的化学性质金属的化学性质二、金属与水、酸的反应二、金属与水、酸的反应在常温下纯水的在常温下纯水的H+=10-7molL-1,其,其 H+/H2=-0.41V。因此因此
15、,-0.41V的金属都可能与水反应。的金属都可能与水反应。钠、钾与水剧烈反应。钙与水的作用比较缓和,钠、钾与水剧烈反应。钙与水的作用比较缓和,镁只能与沸水起反应,铁则须在炽热的状态下与水蒸镁只能与沸水起反应,铁则须在炽热的状态下与水蒸气发生反应。如镁等与水反应生成的氢氧化物不溶于气发生反应。如镁等与水反应生成的氢氧化物不溶于水水,覆盖在金属表面覆盖在金属表面,在常温时使反应难于继续进行。在常温时使反应难于继续进行。一般一般 0的金属一般不容易被酸中的氢离子氧化,只的金属一般不容易被酸中的氢离子氧化,只能被氧化性的酸氧化,或在氧化剂的存在下,与非氧能被氧化性的酸氧化,或在氧化剂的存在下,与非氧化
16、性酸反应。如铜不和稀盐酸反应,而能与硝酸反应化性酸反应。如铜不和稀盐酸反应,而能与硝酸反应。金属的化学性质金属的化学性质金属的化学性质金属的化学性质二、金属与碱反应二、金属与碱反应金属除了少数显两性以外,一般都不与碱起作金属除了少数显两性以外,一般都不与碱起作用。锌、铝与强碱反应,生成氢和锌酸盐或铝酸盐,用。锌、铝与强碱反应,生成氢和锌酸盐或铝酸盐,反应如下:反应如下:Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 铍、镓、铟、锡等也能与强碱反应。铍、镓、铟、锡等也能与强碱反应。金属的化学性质金属的化学性质三、金属与配位剂的作
17、用三、金属与配位剂的作用由于配合物的形成,改变了金属的由于配合物的形成,改变了金属的 值,从而影响值,从而影响元素的性质。如铜不能从水中置换出氢气,但在适当配元素的性质。如铜不能从水中置换出氢气,但在适当配位剂存在时,反应就能够进行:位剂存在时,反应就能够进行:2Cu+2H2O+4CN-=2Cu(CN)2-+2OH-+H2 如有氧参加,这类反应更易进行。如有氧参加,这类反应更易进行。4M+2H2O+8CN-+O2=4M(CN)2-+4OH-(M=Cu,Ag,Au)这个反应是这个反应是从矿石中提炼银和金的基本反应。王水从矿石中提炼银和金的基本反应。王水与金、铂的反应都与形成配合物有关。与金、铂的
18、反应都与形成配合物有关。在这些反应中,金属都是还原剂,但是也有例外。在这些反应中,金属都是还原剂,但是也有例外。例如,除了卤素以外,金的电子亲和势比任何其它元素例如,除了卤素以外,金的电子亲和势比任何其它元素都要高,故可以制得含都要高,故可以制得含Au-的化合物,的化合物,CsAu是一个含是一个含Au-的离子化合物。的离子化合物。金属的提炼金属的提炼工业上能用来提炼金属的矿物称为矿石。绝大工业上能用来提炼金属的矿物称为矿石。绝大多数矿石都多少含有杂质,主要是石英、石灰石和多数矿石都多少含有杂质,主要是石英、石灰石和长石等。这些物质也称为脉石,所以从矿石中提炼长石等。这些物质也称为脉石,所以从矿
19、石中提炼金属一般经过三大步骤:金属一般经过三大步骤:(1)矿石的富集,矿石的富集,(2)冶炼,冶炼,(3)精炼。精炼。1、矿石的富集:是预先处理矿石,把其中所含矿石的富集:是预先处理矿石,把其中所含大量脉石移去,以提高矿石中有用成分的含量。富大量脉石移去,以提高矿石中有用成分的含量。富集选矿的方法很多,根据矿石的集选矿的方法很多,根据矿石的颜色颜色、光泽、形状、光泽、形状等不同的特征可进行简单的手选,利用矿石中有用等不同的特征可进行简单的手选,利用矿石中有用成分与脉石的密度、磁性、粘度、熔点等性质的不成分与脉石的密度、磁性、粘度、熔点等性质的不同,可以采用不同的方法选矿,常用的选矿法有水同,可
20、以采用不同的方法选矿,常用的选矿法有水选法、磁选法和浮选法等。选法、磁选法和浮选法等。金属的提炼金属的提炼2、冶炼:工业上的还原过程即称为冶炼,把金属、冶炼:工业上的还原过程即称为冶炼,把金属从化合物中的还原成单质。从化合物中的还原成单质。由于金属的化学活泼性不同,要把金属还原成单质,由于金属的化学活泼性不同,要把金属还原成单质,需采取不同的冶炼方法,工业上提炼金属一般有下列几需采取不同的冶炼方法,工业上提炼金属一般有下列几种方法:种方法:(1)热分解法热分解法有一些金属仅用加热矿石的方法就可以得到。在金有一些金属仅用加热矿石的方法就可以得到。在金属活动顺序中,在氢后面的金属其氧化物受热就容易
21、分属活动顺序中,在氢后面的金属其氧化物受热就容易分解,如解,如:HgO和和Ag2O加热发生下列分解反应:加热发生下列分解反应:2HgO=2Hg+O2 2Ag2O=4Ag+O2 将将辰砂辰砂(硫化汞硫化汞)加热也可以得到汞:加热也可以得到汞:HgS+O2=Hg+SO2 金属的提炼金属的提炼(2)热还原法热还原法大量的冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化碳、大量的冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化碳、氢和活泼金属等都是良好的还原剂。氢和活泼金属等都是良好的还原剂。a用焦炭作还原剂用焦炭作还原剂SnO2+2C=Sn+2CO2 2300K电炉电炉反应若需要高温,常在高炉和电炉中进行。所以反应若需要高温,
22、常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金,例如这种冶炼金属的方法又称为火法冶金,例如MgO+C=Mg+CO 如果矿石主要成分是碳酸盐,也可以用这种方法如果矿石主要成分是碳酸盐,也可以用这种方法冶炼。因为一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧冶炼。因为一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物,再用焦炭还原。化物,再用焦炭还原。如矿石是硫化物,那末先在空气中锻烧,使它变如矿石是硫化物,那末先在空气中锻烧,使它变成氧化物,再用焦炭还原,如从方铅矿提取铅:成氧化物,再用焦炭还原,如从方铅矿提取铅:2PbS+3O2=2PbO+2SO2 PbO+C=Pb+CO 金属的提炼金属的提炼b用氢气
23、做还原剂用氢气做还原剂工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。生成热较小的氧化物。例如,氧化铜、氧化铁等,生成热较小的氧化物。例如,氧化铜、氧化铁等,容易被氢还原成金属。而具有很大生成热的氧化物,容易被氢还原成金属。而具有很大生成热的氧化物,例如,氧化铝、氧化镁等,基本上不能被氢还原成金例如,氧化铝、氧化镁等,基本上不能被氢还原成金属。用高纯氢和纯的金属氧化物为原料,可以制得很属。用高纯氢和纯的金属氧化物为原料,可以制得很纯的金属。纯的金属。c用比较活泼的金属作还原剂用比较活泼的金属作还原剂选择哪一种金属做还原剂,除选择哪一种金属做还原剂,除 rG来来判断外
24、还要判断外还要注意下几方面情况;注意下几方面情况;(a)还原力强;还原力强;(b)容易处理;容易处理;(c)不和产品金属不和产品金属生成合金;生成合金;(d)可以得到高纯度的金属;可以得到高纯度的金属;(e)其它产物其它产物容易和生成金属分离;容易和生成金属分离;(f)成本尽可能低,等等。成本尽可能低,等等。金属的提炼金属的提炼通常用铝、钙、镁、钠等做还原剂,铝是最通常用铝、钙、镁、钠等做还原剂,铝是最常用的还原剂即铝热法。例如,将铝粉和氧化铁常用的还原剂即铝热法。例如,将铝粉和氧化铁作用可得到铁,这个是我们较熟悉的。作用可得到铁,这个是我们较熟悉的。铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反铝容
25、易和许多金属生成合金。可采用调节反应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的金属中。金属中。钙、镁一般不和各种金属生成合金,因此可钙、镁一般不和各种金属生成合金,因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。有些金属氧化物很稳定,金属难被还原出来,有些金属氧化物很稳定,金属难被还原出来,可以用活泼金属还原金属卤化物来制备,如:可以用活泼金属还原金属卤化物来制备,如:TiCl4+4Na=Ti+4NaClTiCl4+2Mg=Ti+ZMgCl2金属的提炼金属的提炼(3)、电解法、电解法排在铝前面的几种活泼金属,
26、不能用一般还原剂排在铝前面的几种活泼金属,不能用一般还原剂使它们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取使它们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适宜,电解是最强的氧化还原手段。最适宜,电解是最强的氧化还原手段。电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它们在周期表中的们在周期表中的位
27、置位置大致关系见表。大致关系见表。金属还原过程的热力学金属还原过程的热力学金属氧化物越稳定,则还原成金属就越困难,比金属氧化物越稳定,则还原成金属就越困难,比较它们的生成自由能就可以知道。氧化物的生成自由较它们的生成自由能就可以知道。氧化物的生成自由能越负的,则该氧化物越稳定,而金属就越难被还原。能越负的,则该氧化物越稳定,而金属就越难被还原。艾林汉在艾林汉在1944年首先用年首先用消耗消耗1molO2生成氧化物过生成氧化物过程的自由能变化对温度作图。根据:程的自由能变化对温度作图。根据:rG=rH-T T rS的关系,只要的关系,只要 rS不不等于零,则等于零,则 rG将将随温度的改变随温度
28、的改变而改变。假如而改变。假如 rH和和 rS为为定值定值,则则 rG对对绝对温度绝对温度作图便得到一作图便得到一直线直线。直线的斜率等于反应的熵变。直线的斜率等于反应的熵变。只要反应物或生成物不发生相变(熔化、气化、只要反应物或生成物不发生相变(熔化、气化、相转变)相转变)rG对对T作图都是直线。作图都是直线。1从图中可以从图中可以看出,看出,凡凡 rG为负为负值区域内的所有金属值区域内的所有金属都能自动被氧气氧化,都能自动被氧气氧化,凡在这个区域以上的凡在这个区域以上的金属则不能。金属则不能。由图可由图可知约在知约在773K以上以上Hg就不被氧所氧化,而就不被氧所氧化,而HgO只需稍微加热
29、,只需稍微加热,超过超过773K就可以分就可以分解得到金属。解得到金属。rG=rH-T T rS金属还原过程的热力学金属还原过程的热力学金属还原过程的热力学金属还原过程的热力学2稳定性差的氧稳定性差的氧化物化物 rG负负值小,值小,rG-T直线位于图上直线位于图上方方,例如例如HgO。稳定性稳定性高的氧化物高的氧化物 rG负值负值大大,rG-T直线位于直线位于图下方如图下方如MgO。在自在自由能图中由能图中,一种氧化物一种氧化物能被位于其下面的那能被位于其下面的那些金属所还原,些金属所还原,因为因为这个反应的这个反应的 rG 0,0,反应反应2CO+O2=2CO2 rS00。三条直线交于三条直
30、线交于983K。高于高于此温度此温度,2C+O2=2CO的反应的反应倾向大倾向大,低于此温度,低于此温度,2CO+O2=2CO;的反应倾的反应倾向更大。向更大。生成生成CO的直线向下倾的直线向下倾斜斜,这使得几乎所有金属的这使得几乎所有金属的 rG-T直线在高温下都能直线在高温下都能与与C-CO直线相交。能够被直线相交。能够被碳还原,碳为一种广泛应用碳还原,碳为一种广泛应用的优良的还原剂。的优良的还原剂。金属的精炼金属的精炼现介绍几种常见的金属精炼方法。现介绍几种常见的金属精炼方法。1、电解精炼、电解精炼:常用此法精炼提纯的金属有常用此法精炼提纯的金属有Cu、Au、Pb、Zn、Al等。等。2、
31、气相精炼法、气相精炼法镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。例如,镁、汞、锌、锡等可用直接蒸馏法提纯。例如,粗锡中的锡和所含杂质具有不同的沸点,控制温度在粗锡中的锡和所含杂质具有不同的沸点,控制温度在锡的沸点以下,锡的沸点以下,“杂质沸点杂质沸点”以上,可使杂质挥发除以上,可使杂质挥发除去。为了改善蒸馏条件,采用真空蒸馏是很适合的。去。为了改善蒸馏条件,采用真空蒸馏是很适合的。3、羰化法、羰化法是提纯金属的一种较新的方法。现以镍为例。羰是提纯金属的一种较新的方法。现以镍为例。羰化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生成易挥发并且也化法提纯镍是基于镍能与一氧化碳生成易挥发并且也容易分解的一种化合物容易分解
32、的一种化合物四羰基合镍。四羰基合镍。Ni+4CONi(CO)4一般混合物的熔点较组成混合物的纯物质的熔点低,一般混合物的熔点较组成混合物的纯物质的熔点低,因此当线圈移动时,熔融带的末端即有纯物质晶体产生。因此当线圈移动时,熔融带的末端即有纯物质晶体产生。不纯物则汇集在液相内,随线圈的移动而集中于管子末不纯物则汇集在液相内,随线圈的移动而集中于管子末端,这样便能轻易地将不纯物自样品末端除去。此法常端,这样便能轻易地将不纯物自样品末端除去。此法常用于制备半导体材料用于制备半导体材料镓、锗、硅和高熔点金属等。镓、锗、硅和高熔点金属等。产品中杂质含量可低于产品中杂质含量可低于10-10%。金属的精炼金
33、属的精炼5、区域熔炼法、区域熔炼法将要提纯的物质放进一个装有移动式加热线圈的将要提纯的物质放进一个装有移动式加热线圈的套套管管内,强热熔化一个小区域的物质,形成熔融带。将线内,强热熔化一个小区域的物质,形成熔融带。将线圈沿管路缓慢地移动,熔融带便随着它前进。圈沿管路缓慢地移动,熔融带便随着它前进。4、碘化物热分解法碘化物热分解法可用于提纯少量锆、铪、铍、硼、硅、钛和钨可用于提纯少量锆、铪、铍、硼、硅、钛和钨等等。金属的精炼金属的精炼6、气相水解法、气相水解法近年来有采用火花放电、氢氧焰等进行气相加水近年来有采用火花放电、氢氧焰等进行气相加水分解的方法制高纯物质。如将铝放人纯水中,用火花分解的方
34、法制高纯物质。如将铝放人纯水中,用火花放电方法制成放电方法制成Al(OH)3再于再于1580K加热加热Al(OH)3可制得纯可制得纯度为度为99.99%的的Al2O3。合金合金在熔化状态时金属可以相互溶解或相互混合,形在熔化状态时金属可以相互溶解或相互混合,形成合金。金属与某些非金属也可以形成合金,例如生成合金。金属与某些非金属也可以形成合金,例如生铁就是铁和碳的合金。故合金可认为是具有金属特性铁就是铁和碳的合金。故合金可认为是具有金属特性的多种元素的混合物。的多种元素的混合物。1、低共熔混合物、低共熔混合物是两种金属的是两种金属的非均匀混合物,非均匀混合物,它的熔点总比任一它的熔点总比任一纯
35、金属的熔点要低。例如铋的熔点为纯金属的熔点要低。例如铋的熔点为544K,镉的熔点镉的熔点为为594K,铋镉合金的铋镉合金的最低熔化温度最低熔化温度是是413K,这个温这个温度称为最低共熔温度而组成对应于这一温度的合金称度称为最低共熔温度而组成对应于这一温度的合金称为为低共熔混合物低共熔混合物对铋和镉合金来说,低共熔混合物含对铋和镉合金来说,低共熔混合物含40Cd和和60Bi。合金合金2、金属固溶体金属固溶体固熔体具有一种固熔体具有一种均匀的组织。均匀的组织。它是合金组成物在它是合金组成物在固态下彼此相互溶解而形成的晶体,称为固溶体(固固态下彼此相互溶解而形成的晶体,称为固溶体(固态溶液)。固溶体中被溶组成物(溶质)可以有限地态溶液)。固溶体中被溶组成物(溶质)可以有限地或无限地熔于基体组成物(溶剂)的晶格中。根据溶或无限地熔于基体组成物(溶剂)的晶格中。根据溶质原子在晶体中所处的位置,固溶体分为置换固溶体、质原子在晶体中所处的位置,固溶体分为置换固溶体、间充固溶体和缺位固间充固溶体和缺位固溶体溶体。3、金属化合物(自学)、金属化合物(自学)基本要求基本要求1、了解金属的性质、了解金属的性质2、了解金属的提练、了解金属的提练3、理解、理解Eillinghenm图,分析氧化物的热还原图,分析氧化物的热还原反应反应4、了解合金、了解合金
限制150内