第19章--金属通论.ppt

1、学习目的： 1。初步了解金属的一般物理化学性质。2.了解金属冶炼的方法和现状，掌握埃林汉姆地图的意义和使用方法。理解合金的基本知识。学习重点3360EL Linghan地图的原理、分析和应用学习难点3360 Ellinghan地图的原理、分析和应用，第19章金属通论，无机化学，19-1概述，1，元素分类：1。按含量，集中金属性分为金属和非金属。牙齿章节只讨论金属元素。一、金属元素特征：1 . 2 . 0；2.价格层电子数少，化学反应中容易失去电子。第二，位置s、d、ds、f和P区左下角；无机化学、3、金属分类；自然界存在的70(68)种(3种准金属)为67种；人工合成的29种(Ge Sb Po

2、 3种准金属)价钱按金属性：准金属和普通金属；按储量及分布：稀有金属(轻稀有金属、高熔点稀有金属、分散稀有金属稀土金属、放射性稀有金属等)和普通金属。无机化学、1、轻量有色金属：一般密度为4.5gcm-3或更低的有色金属，密度为0.534.5g/cm-3Mg，Na，k，Ca，Sr，Ba华城启动和o，s，其他分类方法以原子百分比表示，称为“原子克拉克值”。5，存在形式1。不活跃的Au、Ag、Pt等以自由状态存在。2.玻璃状态及化合状态：比较活跃的金属：铁、元素、氧化物3。活跃的融洽状态：(1)卤化物：A。a，海水中更多(2)熔融盐矿石：A的CO32-，PP，氧化物形态：磁铁矿(Fe3O4)软矿(

3、MnO2)赤铜矿(Cu2O)铝土矿(al 2o 3 xhh)网站矿主要有石英、石灰石、长石等，牙齿物质也称为矸石。因此，从矿石中提炼金属一般要经过三个茄子的主要阶段：(1)矿石的富集(采矿、选矿)，(2)冶炼，(3)精炼。矿石的富集是预处理矿石，去除其中的大量矸石，提高矿石中有用成分的含量。选矿方法：可以根据矿石的颜色、光泽、形状等进行简单的修补，利用矿石中有用成分和矸石的密度、磁性、粘度、熔点等性质的差异，采用不同的方法进行选矿，常用的选矿方法有修缮法、磁线法、浮选法等。，19-2金属精炼，无机化学，2，冶炼根据金属化学的活泼程度不同，冶炼方法也不同。湿、干法(化法)、1、热分解法氢后的金属

4、示例2 ag 2 oago 2 hgo 2 hgo 2金莎(硫化汞)选择适当的还原剂，以超碳为还原剂。ZNOCZNCOSNO22C=sn2 CO2 mgoc=MGCO反应需要高温时，在高炉和电炉中经常发生。因此，冶炼金属的牙齿方法也可以用作火法冶金氧化光、碳酸盐(因为普通重金属碳酸盐受热后可以分解成氧化物)和硫化光。2PbS 3O2=2PbO 2SO2 PbO C=Pb CO，优点：还原剂便宜，易于获取。缺点：合金碳含量高，氢容易用作还原剂。不含碳的金属和一些稀有金属的一般H2还原产生了氧化铜、氧化铁等热量低的氧化物，通过氢容易还原成金属。氧化铝、氧化镁等产生大量热量的氧化物不能被氢还原为金属

5、。以高纯氢和纯金属氧化物为原料，可以制造出非常纯的金属。示例：WO33H2W3H2O，示例，使用比较活跃的金属作为还原剂示例：Cr 2o 32 a 1 2 CRA 1203 TIC 142 mgti 2 MGC 12周的选择标准：a .恢复力B. C .容易处理。不形成产品金属和合金d .能得到高纯金属E。可以调节反应物的比例，使铝不残留在生成的金属上，完全反应。钙、镁一般不会产生各种金属和合金，因此可以用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物还原剂。一些金属氧化物非常稳定，金属难以还原，活跃的金属还原金属卤化物(例如Ticl 4 4na=TI 4 Nacl Ticl 4 2MG=TI 2 MGC

6、L2，铝是最常用的还原剂，即铝热法、4，淘金热法)，3，从金属还原过程的热力学，热力学的角度，应用自由能变化G，就可以判断出哪些金属在该化合物中容易还原，还原剂选择方法等。金属氧化物越稳定，还原为金属就越困难。各种徐璐其他金属氧化物还原的难度可以通过定量比较他们的生成自由能来决定。氧化物的生成自由能越负值，氧化物越稳定，金属也越难还原。Ellingham (Ellingham)于1944年首先对氧化物的标准生成自由能进行温度映射(稍后对硫化物、氯化物、氟化物等的类似图形)，帮助人们确定哪些氧化物更稳定，哪些氧化物对还原剂的强弱还原反应的温度条件选择还原方法，选择合适的还原剂。由于GHTS H，

7、S不会随着T发生很大的变化，所以假设H，S的值，G可以得到一条直线，P637度是氧化物的自由能图，图H是节距，S是斜率，牙齿图是1944年的Elli。也称为自由能温度计。这种画在冶金学上具有特别重要的意义。如图所示， a，大部分是几乎平行的关系，所以斜率S的差别不大。S0、倾斜正值、G随温度升高而增加，大多数S 0、倾斜负值、G随温度升高而减少。CCO S 0，G与温度无关。CO2 b，有一些线。(熔化、气化、相变等，一定会引起熵的变化。此时直线的斜率发生变化)，Ca，Mg的熔融，想法：1。为什么大部分金属氧化物的生成都有正的斜率？答：例如，2MO2=2MO，因为耗氧反应是熵减的反应，所以直线

8、具有正向斜率。2.2CO2=2CO为什么存在负斜度？答：所以反应是气体分子的数量增加，熵增加的反应，所以直线是负斜率，3。在线拐点，说明什么？答：有些线有拐点(相变点)，这意味着熵在特定温度下开始变化，1，fG负区域内的所有金属都可以自动氧合，牙齿区域上方的金属则不然。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，季节)大约773K以上的Hg不会被氧气氧化，而HgO只要稍微加热，超过773K的金属就会分解。从图中可以得出以下结论：金属角，2，氧化物的稳定性及其rG值大小直接相关稳定性差的氧化物rG负值，rG -T线在图中。例如，HgO .稳定性高的氧化物rG负值很大

9、，rG -T线在图下方，例如MgO。根据图中各种善意位置的高低，可以判断这些氧化物稳定性的相对大小。显然，金属氧化物的线位置越低，氧化物就越稳定。氧化物角度，在3图中，C O2=CO2的rS 0，反应2C O2=2CO的rS 0；反应2CO O2=2CO2的rS 0。三条直线相交于983K。与牙齿温度相比，2C O2=2CO的反应倾向大，低于牙齿温度，2CO O2=2CO2的反应倾向大。产生CO的直线向下倾斜，几乎所有金属的rG -T直线在高温下都能与C-CO直线相交。可以被碳还原。碳是广泛使用的优秀还原剂。，也就是说，C可以从Al2O3中夺走氧气，恢复Al2O3。和：C恢复SiO2的温度范围

10、。在低温下(如273K)，C无法在牙齿温度下还原SiO2，因为CO的生成自由能比SIO2的生成自由能大小。但是，当温度约为1673K时，如果两条线交叉超过牙齿温度，则在T1673K上可能会发生C还原SiO2的还原反应，因为CO的生成自由能低于SiO2的生成自由能。，3相反，上面的金属和下面的金属氧化物之间没有反应。这表明下面的金属复原性很强。根据牙齿原则，可以排列在埃林汉姆图1073K常见还原剂的相对强弱顺序。CaMgA1TiSiMnNa是1073K中常见的氧化剂，可以根据强弱顺序： hgo ag 2 ofe 2 O 3cu 2 ONIOF e3o 4 COO、无机化学、埃林厄姆岛选择金属氧化

11、物还原方法。氧化物热解法位于埃林汉姆图顶部的AgAg2O和HgHgO线，在273K，在G0线以下，即273K，这些氧化物的标准生成自由能为负。但是，如果温度上升到673K以上，两条线都将超过G0的线，即673K，G0。牙齿变化意味着Ag2O，HgO在温度升高时自动分解。因此，对于这些不活泼的金属氧化物，可以使用氧化物的热分解法获得金属。无机化学、活泼的金属还原法埃林厄姆也位于中间下方的金属氧化物，标准生成自由能很低，牙齿金属可以从相氧化物还原金属，常用的金属还原剂有Mg、Al、Na、Ca等。氢还原法是在埃林汉姆岛H2H2O线(左边红线)。H2H2O线上的MMO线也不多。因为g低于H2O的氧化物

12、不能还原为H2，H2H2O善意斜率为正，与MMO的线相交的可能性也不大。说明H2不是好的还原剂。只有少数茄子氧化物，如Cu2O、CoO、NiO等，可以通过H2还原。，电解还原法对埃林汉普图下的金属氧化物具有很低的标准生成自由能值，牙齿金属氧化物的还原必须通过电解方法实现。Na、Mg、al、Ca等都是通过电解等制造的。无机化学，4，金属的精炼1，电解2，气相精炼法3，区域冶炼法，无机化学，19-3金属的物理和化学性质，金属的物理性质金属和非金属性质有明显区别：p641表1921，金属光泽：致密结构：大部分是金属特有的金属光泽个别特殊：Au黄色Cu:红色Bi:浅红色Cs浅黄色Pb灰色蓝色晶体中外层

13、D电子能吸收蓝色紫色短波长的光光电效应：光辐射电子热电现象：加热高温发射电子影响因素：温度、密度、表面抛光半导体金属大部分是灰色的。无机化学，2，导电，导热的原因：金属传导主要有自由电子类型。一般来说，金属的传导都是自由电子在电场中运动方向的结果，这不是真的。因为：如果自由电子完全参与传导，那么价电子数量越多，传导率就越高。那么，过渡金属导电性最好，但实际上是Ag、Cu、Au、Al。过渡金属电导率比较弱。电子在电场作用下发出方向加速度，如果没有阻止这种加速度趋势的力，根据热力学定律，金属电阻必须为零。但实际上是晶体的离子干涉，碰撞。纯金属的导电性较好，温度上升离子振动快，秩序减少。金属的导电性

14、受参与传导的电子数量和电阻生产两个茄子因素的影响。在相同温度下，K、Na等低熔点的金属晶格能较小，离子振动程度强，过渡金属熔点晶格能较大，离子振动程度弱，但很容易价电子转移到空D能级内，不参与传导。、总的来说，两者的电导率相似。25:00时常见金属的导电率为导热性和导电超导：临界温度p642，Ag Cu Au Al mgna Zn Ni k co Fe 66.7 64.5 49 40 25 23 18.1 16 5.9 15 11.2，电导率cm-1104，3，金属的延展性：Pt Au Ag Al 金属晶体的滑移层通常是最紧密的排列层，这是因为垂直于立方体四个对角轴的面都是密截面，其密面最多，六字密(Zn，Mg，Be，Cd等)，体芯立方体是第二个