人類掌握了火的利用后,才開始將礦石冶煉成金屬。在中國,銅器最早出現(xiàn)于 氏族公社末期,鐵器最早出現(xiàn)于春秋后期。金屬的出現(xiàn)使人類有了高效的生產(chǎn)工 具,從而使農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了第一次飛躍。 金屬具有金屬光澤,大多數(shù)金屬具有延展性,有較大的密度和較高的強(qiáng)度,是 熱和電的良導(dǎo)體。因此金屬具有廣泛的用途,如壓制成各種器物、拉制成絲、用作 導(dǎo)熱管和導(dǎo)電線材等。 由于金屬的化學(xué)性質(zhì)一般比較活潑,因此自然界除極少數(shù)不大活潑的金屬元素 (如金等)是以單質(zhì)形式存在外,絕大多數(shù)金屬元素都以化合物的形式隱身在巖石、 土壤和海水中。
地殼里各種金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占全部 元素的 1/4,見圖 1。含量排在前六位的依 次是鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂,它們存在于土 壤、巖石和海水中。 鋁 元 素 主 要 以+3價(jià) 的 形 式 與 其 他 元 素 結(jié)合,如鋁土礦(見圖 2)的主要成分是 Al2O3。鐵元素主要以+3價(jià)和+2價(jià)的形式與其 他元素結(jié)合,如赤鐵礦(見圖 3)的主要 成分是 Fe2O3。鈣元素常以+2價(jià)的形式與其他 元素結(jié)合,如石灰石的主要成分是CaCO3。鈉 元素都以+1價(jià)的形式與其他元素結(jié)合,主要存在于海水中,如 NaCl。
銅元素多以+2價(jià)的形式與其他元素結(jié)合,如孔雀石(見圖 19-4)的主要成分是堿式碳酸銅 [Cu2(OH)2CO3]。
有些金屬礦物還是非常美麗的寶石。如紅寶石(見圖 19-5)的主要成分就是 Al2O3,因其中含有少量鉻(Cr)等元素而呈現(xiàn)漂亮的紅色。
我們可以通過冶煉從金屬礦物中獲得金屬。一般是用有較強(qiáng)還原性的物質(zhì)將金 屬從它們的化合物中還原出來。例如:
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