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金属の化学的性質, 金属の抽出

このレッスンでは、次のことを学びます。

金属は、原子価/外殻に 1、2、または 3 個の電子を持つ元素です。


金属の原子価
金属の原子価は +1、+2、または +3 です。
金属は電子を失い、Na - 1e - ⇒ Na 1+ (価数 +1) のような陽イオンを形成します

金属の還元性：金属は価電子を失うため、優れた還元剤です。

金属の活動シリーズ

活性系列は、反応性の降順に金属を並べたものです。最も活性の高い金属がシリーズの一番上にあり、最も活性の低い金属がシリーズの一番下にあります。これは、単一置換反応の生成物を決定するために使用されます。これにより、A がシリーズ内でより高い場合、金属 A が溶液内の別の金属 B に置き換わります。

との反応

金属

水




  • KとNaは冷水に激しく反応する

2K + 2H 2 O ⇒ 2 KOH + H 2

  • Ca は冷たい水とあまり激しく反応しません

Ca + 2H 2 O ⇒ Ca(OH) 2 + H 2

  • MgからFeは温水・蒸気とスムーズに反応

3 Fe + 4H 2 O ⇔ Fe 3 O 4 + 4H 2

  • 水素以下の活性系列の金属は、水と反応して水素を置換しません。
酸
  • K と Na は、希 HCL または希 H 2 SO 4と爆発的に反応します。

2K + 2HCL ⇒ 2KCl + H 2

  • Ca から Fe は dil で減少する活力と反応します。 HCLおよびdil。 H2SO4 _

Fe + H 2 SO 4 ⇒ FeSO 4 + H 2

  • 水素以下の活性系列の金属は、希酸と反応して水素を置換しません。
空気
  • K から Ag は、酸素と反応して金属酸化物を形成します。

4K + O 2 ⇒ 2K 2 O

  • Pt と Au は酸化物を形成しない

金属の抽出

抽出プロセスは、鉱石の成分の物理的および化学的特性に依存します。鉱石からの金属の抽出には 3 つのステップがあります。それぞれの鉱石から純粋な金属を抽出する大規模なプロセスは、冶金と呼ばれます。

ステップ1：鉱石の濃縮

鉱石は、ボーキサイト (Al2O3)、ヘマタイト (Fe2O3)、ルチル (TiO2) などの一般的な酸化物、または黄鉄鉱 (FeS2)、カルコパイライト (CuFeS2) などの硫化物です。

このステップでは、鉱石から不純物を分離します。関連するメソッドは次のとおりです。

a)電磁プロセス:

磁性鉱石は磁石に引き付けられ、非磁性不純物は磁石から離れます。

b)泡浮遊プロセス:

油で湿った鉱石が上に浮き、水で湿った不純物が沈みます。泡立ちの原理は、硫化鉱が松油によって優先的に湿らされるのに対し、脈石粒子は水によって湿らされるということです。

c)重力分離プロセス:

高密度の鉱石粒子が溝に沈み、軽い不純物が水によって洗い流されます。

ステップ 2: 濃縮鉱石からの金属の抽出
金属抽出方法手順
K、Na、Ca、Mg、Al電解

溶融金属塩の電気分解。カソードで形成される純金属。

KBr ⇔ K + + Br -
K + + 1 e - ⇒ K (カソードに析出)

亜鉛、鉄、鉛、銅

還元剤
[CO、H 2 、C]

- 鉱石は最初に酸化物に変換されます (酸化物は還元されやすいため)
ZnCO 3 ⇒ ZnO + CO 2
- 金属酸化物は、還元剤によって金属に還元されます
ZnO + C ⇒ Zn + CO

水銀、銀熱分解

熱だけで金属に還元される金属酸化物

2HgO △ ⇒ 2Hg + O 2

ステップ3：不純金属の精製

上記で抽出された金属からの不純物の分離。

電解精製電気分解中、電子は陰極 (陰極) で金属イオンに直接追加されます。純粋な金属はカソードに堆積し、不純物はアノード泥として沈降します。たとえば、Cu、Pb、Al
酸化精錬鉄などの不純物を酸化して金属を精製します。酸化では、純粋な金属が溶融した形で残り、不純物の例として、P、S、C が空気によってそれぞれの酸化物に酸化されます。
蒸留精製亜鉛、水銀などの揮発性金属の精製に。加熱すると、純粋な金属が蒸発し、凝縮して収集され、不揮発性不純物が残ります

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