Способы применения металлов химия

Получение металлов и их применение

Несмотря на то что все чаще в промышленности и быту используются искусственно созданные материалы, отказаться от применения металлов пока не представляется возможным. Они обладают уникальным сочетанием свойств, а сплавы позволяют максимально использовать их потенциал. В каких областях происходит получение и применение металлов?

Характеристика группы элементов

Под металлами понимают совокупность неорганических химических веществ, обладающих характерными свойствами. Как правило, они включают следующее:

• высокая теплопроводность;
• пластичность, относительная легкость механической обработки;
• сравнительно высокая температура плавления;
• хорошая электропроводность;
• характерный «металлический» блеск;
• роль восстановителя в реакциях;
• высокая плотность.

Разумеется, не все элементы этой группы обладают всеми этими свойствами, например, ртуть при комнатной температуре жидкая, галлий плавится от тепла человеческих рук, а висмут вряд ли можно назвать пластичным. Но в общем и целом все эти черты прослеживаются в совокупности металлов.

Внутренняя классификация

Металлы условно делят на несколько категорий, каждая из которых объединяет элементы, наиболее близкие друг другу по различным параметрам. Различают следующие группы:

• щелочные — 6;
• щелочноземельные — 4;
• переходные — 38;
• легкие — 7;
• полуметаллы — 7;
• лантаноиды — 14+1;
• актиноиды — 14+1;

Вне групп остается еще два: бериллий и магний. Таким образом, на данный момент из всех открытых элементов 94 ученые относят к металлам.

Кроме того, стоит упомянуть, что есть и другие классификации. Согласно им, отдельно рассматриваются благородные, металлы платиновой группы, постпереходные, тугоплавкие, черные и цветные и т. д. Такой подход имеет смысл лишь при определенных целях, так что удобнее использовать общепринятую классификацию.

История получения

Человечество на протяжении всего своего развития было тесно связано с обработкой и использованием металлов. Помимо того что они оказались наиболее распространенными элементами, из них можно было изготавливать различные изделия лишь с помощью механической обработки. Поскольку навыков работы с рудой еще не было, сначала речь шла лишь об использовании самородков. Сначала это был мягкий металл, давший название медному веку, сменившему каменный. В этот период был разработан метод холодной ковки. В некоторых цивилизациях стала возможной выплавка. Постепенно люди освоили получение цветных металлов, таких как золото, серебро, олово.

Позднее на смену медному пришел бронзовый век. Он продлился примерно 20 тысячелетий и стал переломным моментом для человечества, поскольку именно в этот период стало возможным получать сплавы. Происходит постепенное развитие металлургии, совершенствуются способы получения металлов. Однако в 13-12 вв. до н. э. произошел так называемый бронзовый коллапс, который положил начало железному веку. Это предположительно произошло из-за истощения запасов олова. А свинец и ртуть, открытые в это время, не смогли стать заменой бронзе. Так что людям предстояло развивать получение металлов из руд.

Следующий период продлился относительно недолго — меньше тысячелетия, но оставил яркий след в истории. Несмотря на то что железо было известно гораздо раньше, оно почти не применялось из-за своих недостатков по сравнению с бронзой. Кроме того, последнюю было гораздо проще получить, в то время как выплавка руды была более трудоемким занятием. Все дело в том, что самородное железо встречается довольно редко, так что неудивительно, что отказ от бронзы происходил настолько медленно.

Значение навыков выделения металлов

По аналогии с тем, как предок человека впервые изготовил орудие труда, привязав острый камень к палке, переход к новому материалу оказался настолько же грандиозен. Основные преимущества металлических изделий состояли в том, что их было легче сделать, а также существовала возможность починки. Камень же не обладает пластичностью и ковкостью, так что любые орудия из него можно было сделать только заново, отремонтировать их не получалось.

Таким образом, именно переход к использованию металлов привел к дальнейшему совершенствованию орудий труда, появлению новых предметов быта, украшений, изготовить которые было ранее невозможно. Все это дало толчок техническому прогрессу и заложило фундамент для развития металлургии.

Современные методы

Если в древности людям было знакомо лишь получение металлов из руд, либо они могли довольствоваться самородками, то в настоящее время существуют и другие способы. Они стали возможными благодаря развитию химии. Таким образом, появилось два основных направления:

• Пирометаллургия. Она начала свое развитие раньше и связана с высокими температурами, необходимыми для обработки материала. Современные технологии в этой области позволяют также использование плазмы.
• Гидрометаллургия. Это направление занимается извлечением элементов из руд, отходов, концентратов и т. д. с помощью воды и химических реактивов. Например, крайне распространен способ, предполагающий получение металлов электролизом, также довольно популярен метод цементации.

Есть и еще одна интересная технология. Получение драгоценных металлов высокой чистоты и с минимальными потерями стало возможно именно благодаря ей. Речь об аффинаже. Этот процесс — один из видов рафинирования, то есть постепенного отделения примесей. Например, в случае с золотом используется насыщение расплава хлором, а платину растворяют в минеральных кислотах с последующим выделением реагентами.

Кстати, получение металлов электролизом чаще всего применяется, если выплавка или восстановление экономически невыгодны. Именно так происходит с алюминием и натрием. Есть и более инновационные технологии, делающие возможных получение цветных металлов даже из достаточно бедных руд без значительных затрат, но речь об этом пойдет чуть позднее.

О сплавах

Большая часть металлов, известных в древности, не всегда отвечала некоторым потребностям. Коррозия, недостаточная твердость, ломкость, хрупкость, недолговечность — у каждого элемента в чистом виде есть свои недостатки. Поэтому стало необходимо найти новые материалы, объединяющие в себе преимущества известных, то есть найти способы получения сплавов металлов. На сегодняшний день существует два основных метода:

• Литье. Расплав смешанных компонентов охлаждается и кристаллизуется. Именно этот способ позволил получить первые образцы сплавов: бронзу и латунь.
• Прессование. Смесь порошков подвергается высокому давлению, а потом спекается.

Дальнейшее совершенствование

В последние десятилетия наиболее перспективным кажется получение металлов с применением биотехнологий, в первую очередь с помощью бактерий. Уже стало возможным извлечение из сульфидного сырья меди, никеля, цинка, золота, урана. Ученые надеются подключить микроорганизмы к таким процессам, как выщелачивание, окисление, сорбции и осаждение. Кроме того, крайне актуальной является проблема очистки глубоких сточных вод, для нее тоже пытаются найти решение, предполагающее участие бактерий.

Применение

Без металлов и сплавов была бы невозможна жизнь в том виде, в котором она сейчас известна человечеству. Высотные дома, самолеты, посуда, зеркала, электроприборы, автомобили и многое другое существует лишь благодаря далекому переходу людей от камня к меди, бронзе и железу.

Из-за своей исключительной электро- и теплопроводности металлы используются в проводах и кабелях самого различного назначения. Золото применяется для изготовления неокисляемых контактов. Благодаря своей прочности и твердости металлы широко используются в строительстве и для получения самых разных конструкций. Еще одна область применения — инструментальная. Для изготовления рабочей, например, режущей части часто используются твердые сплавы и специальные виды стали. Наконец, благородные металлы высоко ценятся как материал для ювелирных изделий. Так что областей применения предостаточно.

Интересное о металлах и сплавах

Использование этих элементов настолько широко и имеет такую длинную историю, что неудивительно возникновение различных курьезных ситуаций. Их и просто пару любопытных фактов и стоит привести напоследок:

• До своего широкого распространения алюминий очень ценился. Столовые приборы, которыми при приеме гостей пользовался Наполеон III, были изготовлены именно из этого материала и были предметом гордости монарха.
• Название платины в переводе с испанского означает «серебришко». Такое нелестное имя элемент получил в связи с относительно высокой температурой плавления и, следовательно, невозможностью на протяжении долгого времени его применять.
• В чистом виде золото мягкое, и его легко можно поцарапать ногтем. Именно поэтому для изготовления украшений его сплавляют с серебром или медью.
• Существуют сплавы с любопытным свойством термоупругости, то есть эффектом «памяти» формы. При деформации и последующем нагревании они возвращаются к изначальному состоянию.

Источник

Применение металлов

Описание презентации по отдельным слайдам:

Описание слайда:

Описание слайда:

Применение металлов
Каждый металл используется по-своему:
Алюминий. Легкий и прочный металл,
особенно в сплавах. Основной материал
при создании самолётов. Из него делают
некоторые детали автомобилей, вагонов,
кораблей и машин, а также банки для
безалкогольных напитков, дверные и оконные
рамы, электрические кабели.

Описание слайда:

Применение металлов
МЕДЬ
Красновато-жёлтый, довольно
мягкий, чрезвычайно пластичный металл.
Очень хороший проводник тепла и
электрического тока. Идет на изготовле-
ние электрических проводов и кабелей,
водопроводных труб, иногда-кровельного
материала. Влажная составная часть
сплавов, в том числе бронзы и латуни.
Бронзовое зеркало из Египта. Бронза-
сплав меди и олова. Вероятно, это был первый
сплав, полученный на Земле.

Описание слайда:

Применение металлов
ЗОЛОТО
Жёлтый, блестящий металл. Превосходный
проводник электрического тока. Используют
главным образом как драгоценный
металл в ювелирном деле и при чеканке
монет. Применяют в электронике как
материал для электрических контактов.
На золото-очистительном
заводе горячее расплавленное
золото аккуратно разливают
по формам.

Описание слайда:

Применение металлов
ЖЕЛЕЗО
В чистом виде- сероватый, ковкий металл. Легко
намагничивается. Сплавы обладают широким
набором свойств. Наиболее широко используемый
металл, в основном в составе сплава- стали.
Применяют при создании огромного количества
вещей- от мостов до швейных игл и скрепок для
бумаги.

Описание слайда:

Применение металлов
СВИНЕЦ
Мягкий, чрезвычайно пластичный металл. Не
ржавеет. Очень тяжёлый. Употребляют для
изготовления небольших тяжёлых предметов,
к примеру килей для яхт, и для водоизолирую-
щих соединений на крышах зданий. Из свинца
делают также пластины для аккумуляторных
батарей и экраны для защиты от радиоактивных
веществ.

Описание слайда:

Применение металлов
МАГНИЙ
Лёгкий, серебристо- белый металл. Горит
ослепительно белым пламенем. Прочные,
лёгкие сплавы магния с алюминием используют
при строительстве самолётов и легковых
автомобилей. В чистом виде- для фейерверков.

Описание слайда:

Применение металлов
РТУТЬ
Серебристо- белый металл; при комнатной
температуре- жидкость. Хороший проводник
электрического тока. Ядовита. Применяют в
некоторых электрических выключателях и
долговечных батарейках, в недалёком прошлом
использовались в термометрах и барометрах.

Описание слайда:

Применение металлов
НИКЕЛЬ
Серебристо- белый, твёрдый металл. Обладает
магнитными свойствами. Тонкий слой никеля
на стали предотвращает появление ржавчины.
Используют в сплавах с железом и сталью-
например, для производства нержавеющей
стали. Применяют для чеканки монет.

Описание слайда:

Применение металлов
СЕРЕБРО
Блестящий белый металл, очень пластичный.
Самый лучший проводник тепла и электрического
тока. Употребляют в качестве драгоценного
металла при изготовлении ювелирных
изделий, украшений и при чеканке монет.
Соединения из серебра образуют светочувстви-
тельное покрытие на фотоплёнках.

Описание слайда:

Применение металлов
ОЛОВО
Мягкий, серебристо-белый металл. Не подвержен
ржавчине и коррозии. Применяют в основном
для лужения. Среди сплавов олова- припой
(сплав для паяния оловянной посуды) и бронза.

Описание слайда:

Применение металлов
ВОЛЬФРАМ
Один из самых тяжёлых, твёрдых, неэластичных
металлов. У него самая высокая точка плавления
среди всех металлов. Применяют главным
образом для изготовления нитей накала в
электрических лампочках. Добавляют в особо
твёрдые сорта стали, из которых делают
режущие края сверл и пил.

Описание слайда:

Применение металлов
УРАН
Тяжёлый, желтоватый металл. Радиоактивен.
Используют как топливо в ядерных реакторах.

Описание слайда:

Применение металлов
ЦИНК
Синевато-белый, хрупкий металл. Не ржавеет.
Применяют для гальванизации стали: тонкий
слой цинка на стали предотвращает появление
ржавчины. Используют при литье под давлением
некоторых металлических деталей, и к примеру
дверных автомобильных ручек. Среди
важных сплавов- латунь и припой.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Первыми вошедшими в обиход металлами были
золото, серебро и медь, поскольку они иногда
встречаются в природе в чистом виде. Медь
впервые использовали в Западной Азии ещё до
6000 г. до н. э. Около 4000 г. до н. э. в Египте
люди научились получать медь из медной руды.
Первым изобретённым сплавом была бронза. Считается, что железо широко использовали
на Ближнем Востоке начиная примерно с 1200
г. до н. э.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
В средние века знания о металлах развивали
алхимики, которые пытались превратить разные
металлы в золото. В XVI веке собрано и записано
множество полезных сведений о технологии
получения металлов и сплавов. К XVIII века
появились домны для плавки железа, и в
процессе плавки вместо древесного угля начали
использовать кокс, а это значит, что железо
теперь получали в значительно больших
количествах, чем раньше.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Месторождения золота делятся на коренные
и рассыпные. Месторождения золота
формировались в разные геологические
эпохи на разных глубинах- от десятков
метров до 4-5 км. от поверхности земли.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Большие расхождения существуют в
результате измерения температуры
плавления золота- от 1062.7 до 1067.4 Со.
Как правило, температурой плавления золота
считают 1063о С. Теплота сублимации золота
при 25о С равна 87.94 ккал.
Тысячелетиями золото использовалось для
производства ювелирных украшений и
монет, а применение золота для зубопроте-
зирования известно ещё древним египтянам.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Чистая медь- тягучий вязкий металл светло-
розового цвета, легко прокатываемый в тонкие
листы. Она очень хорошо проводит тепло и
электрический ток, уступая в этом отношении
только серебру. Медь широко используется в
промышленности из-за высокой теплопровод-
ности, высокой электропроводимости, ковкости,
хороших литейных качеств, большого сопротивле-
ния на разрыв, химической стойкости. Около 40%
меди идёт на изготовление различных электричес-
ких проводов и кабелей.

Описание слайда:

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Летучие соединения меди окрашивают
несветящееся пламя газовой горелки в сине-
зелёный цвет.
Серебро распространено в природе
значительно меньше, чем медь(около 10-5 вес .%).
В некоторых местах (например, в Канаде) серебро
находится в самородном состоянии, но большую
часть серебра получают из его соединений.
Золото встречается в природе в самородном
состоянии, главным образом в виде мелких зёрен,
вкраплённых в кварц или содержащихся в
кварцевом песке.

Описание слайда:

СЛАЙД ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
Земля состоит приблизительно из 90
различных основных веществ, называемых
элементами. Примерно три четверти из них
металлы. Люди тысячелетиями использовали
металлы для разных нужд. И сегодня металлы
применяют повсюду- от швейных иголок до
мостов. Основные металлы : алюминий, медь,
золото, железо, свинец, магний, ртуть, никель,
серебро, олово, вольфрам, уран, цинк.

Описание слайда:

Работу выполнили :
Коровкин Андрей
Морозов Александр 7 А Класс
Милашин Кирилл

Учитель : Аванесова Г. Н.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Курс повышения квалификации

Охрана труда

• Сейчас обучается 95 человек из 44 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

• Сейчас обучается 336 человек из 66 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Охрана труда

• Сейчас обучается 172 человека из 48 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Похожие материалы

Состав, строение и свойства белков

Администативка

Презентация

Сахароза 10 класс

Стратегия 2050

Визитная карточка

Не нашли то что искали?

Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5310047 материалов.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В России выбрали топ-10 вузов по работе со СМИ и контентом

Время чтения: 3 минуты

Российский совет олимпиад школьников намерен усилить требования к олимпиадам

Время чтения: 2 минуты

Минпросвещения разрабатывает образовательный минимум для подготовки педагогов

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор откажется от ОС Windows при проведении ЕГЭ до конца 2024 года

Время чтения: 1 минута

Шойгу предложил включить географию в число вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

В Пензенской области запустят проект по снижению административной нагрузки на учителей

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник