金属通论

如铝、铬形成致密的氧化膜，防止金属继续被氧 化，即钝化。
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。
金属的化学性质
二、金属与水、酸的反应
在常温下纯水的[H+]=10-7mol·L-1，其H+/H2=-0.41V。 因此,<-0.41V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， 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 水,覆盖在金属表面,在常温时使反应难于继续进行。
铝容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 金属中。
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。
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：
TiCl4+4Na===Ti+4NaCl TiCl4+2Mg===Ti+ZMgCl2
金属的提炼
2、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。
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 种方法：
(1)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 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:HgO和Ag2O加热发生下列分解反应：
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 小就要用标准电极电势的数值来衡量。
金属的化学性质
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 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 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。
2Cu+2H2O+4CN-===2[Cu(CN)2]-+2OH-+H2 如有氧参加，这类反应更易进行。
4M+2H2O+8CN-+O2=4[M(CN)2]-+4OH-(M=Cu,Ag,Au) 这个反应是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。
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 都要高，故可以制得含Au-的化合物，CsAu是一个含 Au-的离子化合物。
2HgO===2Hg+O2 2Ag2O===4Ag+O2
将辰砂(硫化汞)加热也可以得到汞：
HgS+O2===辰Hg砂+SO2
金属的提炼
(2)热还原法
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。
a．用焦炭作还原剂
反应若需要Sn高O温2+，2C常==在=高Sn炉+2和C电O2炉 中进行。所 以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金，例如
概述
(3)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， 因而得名贵金属。
(4)准金属：半导体，一般指硅、硒、碲、砷、 硼。
(5)稀有金属；自然界中含量很少，分布稀散、 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 元素和人造超铀元素等。
注意下几方面情况； (a)还原力强；(b)容易处理；(c)不和产品金属生
成合金；(d)可以得到高纯度的金属；(e)其它产物容易 和生成金属分离；(f)成本尽可能低，等等。
金属的提炼
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 作用可得到铁，这个是我们较熟悉的。
5、金属的密度：锂、钠、钾比水轻，锇、铁等 比水重。
6、金属的硬度：一般较大，但它们之间有很大 差别。有的坚硬,如铬、钨等；有些软,可用小刀切割 如钠、钾等。
金属钠
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 差别较大。最难熔的是钨，最易熔的是汞、铯和镓。
汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。
金属的物理性质
600 9、金属的内聚力: 所谓内聚力就是物质内部质 点间的相互作用力,也就是金属键的强度，即核Éý和»ª自È 5由00电子间的引力。金属的内聚力可以用它的升华热 衡量。 400 金属键的强度（用升华热度量）主要决定于(1) 3原子00子数的增大 加小 ，， 升随 华原热子随半之径增增加大。升华热减小；(2)价电 200 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 1溶00于具有金属性的溶剂中(如汞)。此外熔融状态的 锌也是许多金属的重要溶剂。
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。
4、金属的延展性：金属有延性，可以抽成细丝。 例如最细的白金丝直径为1/5000mm。金属又有展性， 可以压成薄片，例如最薄的金箔，可达1/10000mm厚。
金属的提炼
b．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。
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， 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 纯的金属。
c．用比较活泼的金属作还原剂
选择哪一种金属做还原剂，除rG来判断外还要
8、金属玻璃(非晶态金属)：将某些金属熔融后, 以极快的速度淬冷。由于冷却速度极快,高温时金属 原子的无序状态被“冻结”,不能形成密堆积结构， 得到与玻璃类似结构的物质,故称为金属玻璃。
金属玻璃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，因此它有许多重要的用 途。
典型的金属玻璃有两大类：一类是过渡金属与 某些非金属形成的合金；另一类是过渡金属间组成 的合金。
钠
12 Mg
镁
IIIB
IVB
VB
VIB VIIB
VIII
13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
IB IIB 铝 硅 磷 硫 氯 氩
4 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr
金属通论
概 金 金 金 艾 合 本作
述 属 属 属 林 金 章业
的的的汉
要
物化提图
求
理学炼
性性
质质
概述
金属通常可分为黑色金属和有色金属两大类 1、黑色金属包括铁、锰和铬以及它们的合金， 主要是铁碳合金(钢铁)。 2、有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有 金属。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 分为五大类： (1)轻有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以下的 有色金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。 (2)重有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以上的 有色金属，其中有铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、 锡等。
金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。 6 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 铯 钡 La-Lu 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡
Zn+2NaOH+2H2O===Na2[Zn(OH)Байду номын сангаас]+H2 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2 铍、镓、铟、锡等也能与强碱反应。
金属的化学性质
三、金属与配位剂的作用
由于配合物的形成，改变了金属的值，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 位剂存在时，反应就能够进行：
钾钙 钪钛 钒 铬锰铁钴镍 铜 锌镓锗砷硒 溴氪
电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的 5 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 铷 锶 钇 锆铌 钼 锝 钌 铑钯银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙
一般<0的金属都可以与非氧化性酸反应放出氢
气。有一些金属“钝化”。如铅与硫酸反应生成难溶 物。
>0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
金属的化学性质
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 用。锌、铝与强碱反应，生成氢和锌酸盐或铝酸盐， 反应如下：
金属的提炼
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 长石等。这些物质也称为脉石，所以从矿石中提炼 金属一般经过三大步骤：(1)矿石的富集，(2)冶炼， (3)精炼。
1、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 集选矿的方法很多，根据矿石的颜色、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 成分与脉石的密度、磁性闪、锌粘矿度、熔点等性质的不 同，可以采用不同的绿方柱法石选矿，常用的选矿法有水 选法、磁选法和浮选法等。 黑钨辉矿矿锑 软锰矿
金属的物理性质
全属与非金属的比较
金属
非金属
1．常温时，除了汞是液体外， 常温时，除了溴是液体外，有