Back to the topics list
Google Play badge

استخراج فلز, خواص شیمیایی فلز

در این درس می خواهیم یاد بگیریم:

فلزات عناصری هستند که دارای 1، 2 یا 3 الکترون در لایه ظرفیت/خارجی هستند.


ظرفیت فلزات
فلزات دارای ظرفیت های +1، +2 یا +3 هستند.
فلزات الکترون از دست می دهند و کاتیون هایی مانند Na - 1e - ⇒ Na 1+ ( ظرفیت +1) تشکیل می دهند.

ماهیت کاهنده فلزات: فلزات الکترون های ظرفیت خود را از دست می دهند و از این رو عوامل کاهنده خوبی هستند.

مجموعه فعالیت فلزات

سری فعالیت مجموعه ای از آرایش فلزات به ترتیب کاهش واکنش پذیری آنها است. فعال ترین فلز در بالای سری و کم فعال ترین فلز در پایین سری قرار دارد . برای تعیین محصولات واکنش های تک جابجایی استفاده می شود، به موجب آن فلز A جایگزین فلز B دیگری در محلول می شود اگر A در سری بالاتر باشد.

واکنش با

 فلزات

اب




  • K و Na به شدت به آب سرد واکنش نشان می دهند

2K + 2H 2 O ⇒ 2 KOH + H 2

  • Ca با آب سرد کمتر واکنش نشان می دهد

Ca + 2H 2 O ⇒ Ca(OH) 2 + H 2

  • Mg به Fe به آرامی با آب/بخار داغ واکنش نشان می دهد

3 Fe + 4H 2 O ⇔ Fe 3 O 4 + 4H 2

  • فلزات در سری فعالیت های زیر هیدروژن، با آب واکنش نمی دهند تا هیدروژن را جابجا کنند.
اسید
  • پتاسیم و سدیم به صورت انفجاری با HCL رقیق یا H 2 SO 4 رقیق واکنش می دهند

2K + 2HCL ⇒ 2KCl + H 2

  • کلسیم به آهن با کاهش قدرت با دیل واکنش می دهند. HCL و دیل. H 2 SO 4

Fe + H 2 SO 4 ⇒ FeSO 4 + H 2

  • فلزات در سری فعالیت زیر هیدروژن، با اسیدهای رقیق واکنش نمی دهند تا هیدروژن را جابجا کنند.
اکسیژن
  • K به Ag با اکسیژن واکنش می دهد و اکسیدهای فلزی را تشکیل می دهد.

4K + O 2 ⇒ 2K 2 O

  • Pt و Au اکسید تشکیل نمی دهند

استخراج فلزات

فرآیند استخراج به خواص فیزیکی و شیمیایی اجزای تشکیل دهنده یک سنگ معدن بستگی دارد. سه مرحله در استخراج فلزات از سنگ معدن وجود دارد: فرآیندهای در مقیاس بزرگ درگیر در استخراج فلزات خالص از سنگ معدن مربوطه خود متالورژی نامیده می شود.

مرحله 1: غلظت سنگ معدن

سنگ معدن اکسیدهای رایجی هستند، به عنوان مثال، بوکسیت (Al2O3)، هماتیت (Fe2O3)، روتیل (TiO2)، یا سولفیدها، به عنوان مثال، پیریت (FeS2)، کالکوپیریت (CuFeS2)

این مرحله شامل جداسازی ناخالصی ها از سنگ معدن است. روش های درگیر عبارتند از:

الف) فرآیند الکترومغناطیسی:

سنگ معدن مغناطیسی توسط یک آهنربا جذب می شود و ناخالصی های غیر مغناطیسی از آهنربا دور می شوند.

ب) فرآیند شناورسازی کف:

سنگ معدن خیس شده توسط نفت در بالا شناور است و ناخالصی های خیس شده توسط آب ته نشین می شود. اصل شناورسازی کف این است که سنگ‌های سولفیدی ترجیحاً توسط روغن کاج خیس می‌شوند، در حالی که ذرات گنگ توسط آب خیس می‌شوند.

ج) فرآیند جداسازی گرانشی:

ذرات سنگ معدن متراکم در شیارها ته نشین می شوند و ناخالصی های سبک که توسط آب شسته می شوند.

مرحله 2: استخراج فلز از سنگ معدن غلیظ
فلزات استخراج توسط روش
K، Na، Ca، Mg، Al الکترولیز

الکترولیز نمکهای فلزی ذوب شده فلزات خالص در کاتد تشکیل می شوند.

KBr ⇔ K + + Br -
K + + 1 e - ⇒ K (رسوب شده در کاتد)

روی، آهن، سرب، مس

عوامل کاهش دهنده
[CO, H 2 , C]

- سنگ معدن ابتدا به اکسید تبدیل می شود (زیرا اکسیدها به راحتی کاهش می یابند)
ZnCO 3 ⇒ ZnO + CO 2
- اکسیدهای فلزی سپس توسط عامل احیا به فلزات تبدیل می شوند
ZnO + C ⇒ روی + CO

Hg، Ag تجزیه حرارتی

اکسیدهای فلزی تنها با گرما به فلز تبدیل می شوند

2HgO ∆ ⇒ 2 Hg + O 2

مرحله 3: پالایش فلز ناخالص

جداسازی ناخالصی ها از فلزات استخراج شده فوق.

پالایش الکترولیتی در طول الکترولیز، الکترون ها مستقیماً به یون های فلزی در کاتد (الکترود منفی) اضافه می شوند. فلز خالص در کاتد رسوب می کند و ناخالصی ها به صورت گل آند ته نشین می شوند. به عنوان مثال Cu, Pb, Al
پالایش اکسیداسیون برای تصفیه فلزات با اکسیداسیون ناخالصی های آنها، به عنوان مثال، آهن. در اکسیداسیون فلز خالص به صورت مذاب باقی می ماند و ناخالصی ها به عنوان مثال P, S, C توسط هوا به اکسیدهای مربوطه اکسید می شوند.
تصفیه تقطیر برای تصفیه فلزات فرار مانند روی، جیوه. با حرارت دادن، فلزات خالص تبخیر شده و متراکم شده و جمع‌آوری می‌شوند و ناخالصی‌های غیرفرار باقی می‌مانند.

Download Primer to continue