Metalların alınması üçün elektrolitik üsul. Metalların alınmasının əsas üsulları

Mövzu: Metalların alınmasının ümumi üsulları.

Dərsin məqsədi: sənayedə metalların alınmasının əsas üsulları haqqında məlumatları təkrarlayır və sistemləşdirir.

Tapşırıqlar:

TƏLİM

metalların alınmasının əsas üsulları: pirometallurgiya, hidrometallurgiya və elektrometallurgiya haqqında anlayışların mənimsənilməsini təmin etmək;

Təbii xammaldan metalların alınmasının müxtəlif üsullarını nəzərdən keçirin və müqayisə edin.

Elektrolizin mahiyyətini, elektrolit məhlullarının elektrolizinin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirin.

Redoks reaksiyalarını tərtib etmək qabiliyyətini gücləndirin.

İNKİŞAF ETMƏK

məntiqi düşünmə qabiliyyətini inkişaf etdirmək,

təhlil etmək, ümumiləşdirmələr və nəticələr çıxarmaq;

müqayisələr aparmaq;

TƏDBİRLƏR

əsas şeyi tapmaq bacarığını inkişaf etdirmək,

öyrənməyə marağın inkişafına kömək etmək.

Dərs növü : birləşdirilmiş.

Avadanlıq və materiallar:

didaktik paylama materialları;

multimedia proyektoru;

təqdimat.

Dərslər zamanı.

I. Təşkilati mərhələ.

salamlar. Dərsə hazırlığın yoxlanılması.

II. Öyrənilən materialın təkrarı.

Müstəqil işlərin aparılması.

III. Yeni materialın öyrənilməsi.

1. Təbiətdəki metallar. Metallurgiya.

Qızıl və platin yalnız sərbəst formada olur. Təbiətdə həm yerli formada, həm də birləşmələr şəklində gümüş, mis, civə və qalay tapıla bilər. Gərginlik sırasına qədər olan bütün digər metallarSn , təbiətdə yalnız birləşmələr şəklində rast gəlinir.

Bu əlaqələr arasında:

xloridlər (silvin, halit və ya qaya duzu, silvinit);

nitratlar (Çili selitrası);

sulfatlar (Glauber duzu, gips);

karbonatlar (təbaşir, mərmər, əhəngdaşı; maqnezit, dolomit);

silikatlar, o cümlədən alüminium olanlar - alüminosilikatlar (ağ gil və ya kaolin, feldispatlar, mika);

sulfidlər (kükürd piritləri, cinnabar, sink blende);

fosfatlar.

Tərkibində metallar və ya onların birləşmələri olan və metalların sənaye istehsalı üçün yararlı olan minerallar və süxurlar filizlər adlanır.

Əgər filizlərin tərkibində iki və ya daha çox metalın birləşmələri varsa, o zaman onlara polimetal deyilir. Məsələn, mis-molibden, qurğuşun-gümüş və s.

Metallurgiya filizlərdən metalların çıxarılması ilə məşğul olan sənaye sahəsidir. Eyni ad filizlərdən metalların alınmasının sənaye üsulları elminə verilmişdir.

2. Metalların alınmasının ümumi üsulları.

1) Pirometallurgiya - reduksiyaedici maddələrdən (karbon, dəm qazı (II), hidrogen, metallar - alüminium, maqnezium) istifadə etməklə yüksək temperaturda filizlərdən metalların çıxarılması.

Videonun nümayişi - bir azaldıcı maddə - hidrogen istifadə edərək oksidindən mis istehsalı.

Videonun nümayişi - kömür azaldıcı vasitə ilə onun oksidindən qurğuşun istehsalı.

Bu reaksiyanın tənliyini yazın.

Videonun nümayişi - alüminotermiya ilə xrom istehsalı.

Bu reaksiyanın tənliyini yazın.

2) Hidrometallurgiya - az aktiv metalların onların duzlarının məhlullarından daha aktiv metallarla reduksiyası.

Bu, iki mərhələdə baş verən metalların istehsalıdır:

Təbii birləşmə həmin metalın duzunun məhlulunu hazırlamaq üçün uyğun reagentdə “həll edilir”.

Yaranan məhluldan bu metal daha aktiv metal ilə yerdəyişdirilir və ya elektroliz yolu ilə azaldılır.

Məsələn, mis (II) oksid CuO olan filizdən mis əldə etmək üçün:

İLƏuO+H 2 BELƏ Kİ 4 = CuSO 4 +H 2 O

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu

Eyni üsulla gümüş, sink, molibden, qızıl, uran və s.

3) Elektrometallurgiya - Bunlar elektrik cərəyanından (elektroliz) istifadə edərək metalların alınması üsullarıdır.

Bunun nə olduğunu xatırlayaq: elektroliz, elektrolit, elektrod, katod, anod, kationlar, anionlar.

Elektrolizdə oksidləşdirici və azaldıcı maddə elektrik cərəyanıdır.

Oksidləşmə və reduksiya prosesləri kosmosda ayrılır, onlar hissəciklər bir-biri ilə təmasda olduqda deyil, elektrik dövrəsinin elektrodları ilə təmasda olduqda baş verir;

3. Elektrotökmənin sulu məhlullarının elektrolizi.

Elektrolitlərin sulu məhlullarında katodik proseslər: kationlar və ya su molekulları elektronları qəbul edir və azalır.

1. Standart elektrod potensialı HİDROGEN-dən böyük olan metal kationları ondan sonrakı gərginlik sıralarında yerləşir: Cu 2+ ,Hg 2+ , Ag+, Pt 2+ , ..., Pt 4+ . Elektroliz zamanı onlar katodda demək olar ki, tamamilə azaldılır və metal kimi buraxılırlar.

2H 2 O+2e - = H 2 +2OH -

2. Aşağı standart elektrod potensiallı metal kationları (gərginlik diapazonunun başlanğıcının metal kationları Li + ,Na + , K + , Rb + , ..., Al 3+ daxil olmaqla). Katodda elektroliz zamanı onlar azalmır, əksinə su molekulları azalır;

2H 2 O+2e - = H 2 +2OH -

3. Standart elektrod potensialı HİDROGEN-dən az, lakin alüminiumdan (Mn) böyük olan metal kationlar 2+ , Zn 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , ..., H). Elektroliz zamanı elektron çəkmə qabiliyyətinin orta qiymətləri ilə xarakterizə olunan bu kationlar su molekulları ilə eyni vaxtda katodda azalır.

Zn 2+ + 2e = Zn0

2H 2 O+2e - = H 2 +2OH -

Bir ərimənin və natrium xlorid məhlulunun elektrolizini nəzərdən keçirək.

Gəlin bir video klipə baxaq - mis (II) xlorid məhlulunun elektrolizi.

Bu reaksiyanın tənliyini yazın.

IV.Öyrənilən materialın möhkəmləndirilməsi

26-cı bəndin video fraqmentinə (dərsliyə elektron əlavə) baxın

paraqraf 26 səh 123 (testlər)

V. Nəticə.

Bugünkü dərsimizi yekunlaşdıraq.

Şəxsi nəticələrin təhlili (səh. 123)

VI. Ev tapşırığı.

paraqraf 26 səh. 122-123 tapşırıq 1-3 (şifahi)

Fərdi tapşırıq: 3 şagird (səh. 123 tapşırıq 7).

Təbiətdə metallar minerallar, süxurlar və sulu məhlullar şəklində tapıla bilər. Yalnız bir neçəsinə (Au, Pt, qismən Ag, Cu, Hg) sərbəst vəziyyətdə rast gəlinir.

Mineral– spesifik kristal quruluşlu fərdi maddə (məsələn, təbaşir, mərmər kalsium karbonatdır). qaya - mineralların qarışığı. Əhəmiyyətli miqdarda metal olan qaya deyilir filiz. Sulu məhlullar - okean və dəniz suyu; mineral su (məhlullarda, metallar duzlar şəklindədir).

Metallurgiya filizlərdən metal almaq üçün sənaye üsullarını öyrənən və inkişaf etdirən elmdir.

Metalları əldə etməzdən əvvəl filiz zənginləşdirilir (konsentratlaşdırılır), yəni tullantı süxurlarından ayrılır.

Filizlərin zənginləşdirilməsi üçün müxtəlif üsullar mövcuddur. Ən çox istifadə edilən üsullar flotasiya, qravitasiya və maqnitdir.

Məsələn, istismar olunan filizlərdə misin miqdarı adətən 1%-dən çox olmur, ona görə də ilkin zənginləşdirmə zəruridir. Kükürdlü metal hissəciklərinin və ətrafdakı silikat tipli tullantı süxurlarının müxtəlif adsorbsiya xüsusiyyətlərinə əsaslanan filiz flotasiya üsulundan istifadə etməklə əldə edilir. Tərkibində aşağı qütblü üzvi maddənin (məsələn, şam yağı) kiçik bir qarışığı olan suda incə üyüdülmüş mis filizinin tozunu silkələyirsinizsə və bütün sistemə hava üfürürsünüzsə, mis sulfid hissəcikləri ilə birlikdə yuxarı qalxacaq. hava kabarcıkları və köpük şəklində gəminin kənarından axır və silikat hissəcikləri dibinə çökəcəkdir. Bu, flotasiya zənginləşdirmə metodunun əsasını təşkil edir, onun köməyi ilə ildə 100 milyon tondan çox müxtəlif metalların kükürd filizləri emal olunur. Zənginləşdirilmiş filiz - konsentrat - adətən 20-30% mis ehtiva edir. Selektiv flotasiyanın köməyi ilə təkcə tullantı süxurlarından filizi ayırmaq deyil, həm də polimetal filizlərin ayrı-ayrı minerallarını ayırmaq mümkündür.

Metallurgiya prosesləri pirometallurgiya və hidrometallurgiyaya bölünür.

Pirometallurgiya– yüksək temperaturda susuz şəraitdə onların birləşmələrindən (oksidlər, sulfidlər və s.) metalların reduksiyası.

Sulfid filizlərini emal edərkən sulfidlər əvvəlcə qovurma yolu ilə oksidlərə çevrilir, sonra oksidlər kömür və ya CO ilə reduksiya olunur:

ZnS + 3O 2 = 2 ZnO + 2SO 2; 2PbS + 3O 2 = 2 PbO + 2SO 2;

ZnO + C = Zn + CO; PbO + C = Pb + CO.

Məsələn, çuqun və polad pirometallurgiya üsulu ilə istehsal olunur.

Bununla belə, bütün metallar oksidlərini kömür və ya CO ilə azaltmaqla əldə edilə bilməz, buna görə daha güclü reduksiyaedicilər istifadə olunur: hidrogen, maqnezium, alüminium, silikon. Məsələn, xrom, molibden, dəmir kimi metallar alınır alüminotermiya :

3Fe 3 O 4 + 8Al = 9Fe + 4Al 2 O 3.

Hidrometallurgiya - müəyyən reagentlərin sulu məhlullarından istifadə etməklə filizlərdən metalların çıxarılması.

Məsələn, əsas duzu (CuOH) 2 CO 3 olan bir filiz sulfat turşusu məhlulu ilə müalicə olunur:

(CuOH) 2 CO 3 + 2H 2 SO 4 = 2CuSO 4 + 3H 2 O + CO 2.

Mis meydana gələn sulfat məhlulundan elektroliz və ya metal dəmirin təsiri ilə ayrılır:

Fe + CuSO 4 = Cu + FeSO 4.

Bir metalın digəri ilə onun duzunun məhlulundan yerdəyişməsinə texnologiya deyilir sementləşmə.

Mis, sink, kadmium, nikel, kobalt, manqan və başqa metallar alınır. elektroliz duz məhlulları. Məhlullardan metal ionlarının boşaldılması katodda baş verir:

Cu +2 + 2 e –= Cu 0.

Bu proseslər adətən oksigen buraxan həll olunmayan anodlardan istifadə edir:

2H 2 O – 4 e –→ O 2 + 4H + .

Aktiv metallar (qələvi və qələvi torpaq) ərimələrin elektrolizi ilə əldə edilir, çünki bu metallar suda həll olunur:

(katod, –): Mg +2 + 2 e –= Mg 0; (anod, +): 2Cl – – 2 e –= Cl 2 0 .

Metalların təmizlənməsi üsulları

Metalların xassələri onların tərkibindəki çirklərin tərkibindən asılıdır. Məsələn, titan çirklərin olması səbəbindən kövrəkliyinə görə uzun müddət istifadə edilmir. Təmizləmə üsulları inkişaf etdikdən sonra titandan istifadə kəskin şəkildə artdı. Materialların təmizliyi elektronika, kompüter texnologiyası və nüvə enerjisində xüsusilə vacibdir.

Təmizləmə– metalın fiziki və kimyəvi xassələrindəki fərqə və çirklərə əsaslanan metalın təmizlənməsi prosesi.

Metalların təmizlənməsinin bütün üsulları kimyəvi və fiziki-kimyəvi olaraq bölünə bilər.

Kimyəvi üsullar təmizlənmə metalların əsas metallar və ya çirklərlə çöküntülər və ya qazlı məhsulları əmələ gətirən müəyyən reagentlərlə qarşılıqlı təsirini nəzərdə tutur. Yüksək təmizlikdə nikel, dəmir və titan əldə etmək üçün uçucu metal birləşmələrinin termal parçalanmasından istifadə olunur (karboksil prosesi, yodid prosesi).

Məsələn, sirkonium istehsalını nəzərdən keçirək. Qapalı bir sistemdə yod buxarları və xam sirkonium var. Reaksiya qabındakı temperatur 300 ºС-dir. Bu temperaturda sirkoniumun səthində uçucu sirkonium tetraiodid əmələ gəlir:

Zr (sol)+ 2I 2 (q) ↔ ZrI 4 (q).

Reaksiya qabında 1500 ºC-ə qədər qızdırılan volfram filamenti var. Bu reaksiyanın yüksək geri dönmə qabiliyyətinə görə sirkonium yodid volfram filamentinin üzərinə çökür və sirkonium əmələ gətirmək üçün parçalanır.

Fiziki-kimyəvi üsullar elektrokimyəvi, distillə, kristallaşma və digər təmizləmə üsulları daxildir.

Elektroliz yüngül və əlvan metalların metallurgiyasında geniş istifadə olunur. Bu üsul bir çox metalları təmizləmək üçün istifadə olunur: mis, gümüş, qızıl, qurğuşun, qalay və s.

Məsələn, tərkibində sink və mis çirkləri olan və elektrolizatorda anod rolunu oynayan qara nikelin təmizlənməsinə nəzər salaq:

E 0 Zn 2+ / Zn = – 0,76 V; E 0 Cu 2+ / Cu = ,34 V; E 0 Ni 2+ / Ni = – 0,25 V.

Anodda ən çox mənfi potensiala malik olan metal əvvəlcə əriyir. Çünki

E 0 Zn 2+ / Zn< E 0 Ni 2+ / Ni< E 0 Cu 2+ / Cu ,

əvvəlcə sink, sonra isə əsas metal - nikel həll olunur:

Zn - 2 e –→ Zn 2 + , Ni – 2 e– → Ni 2 + .

Daha müsbət potensiala malik olan mis çirki həll olunmur və metal hissəcikləri şəklində çökür (lil). Məhlulda Zn 2+ və Ni 2+ ionları olacaq. Ən müsbət potensiala malik olan metal, yəni nikel əvvəlcə katodda yatırılır. Belə ki, emal nəticəsində katodda nikel çökür, mis çamura, sink isə məhlula keçir.

Ərinmiş birləşmələrin elektrolizi ilə alüminium, maqnezium, natrium, litium, berillium, kalsium, həmçinin bəzi metalların ərintiləri alınır. Kimya sənayesində ən geniş miqyaslı elektrolitik proses anodda xlor qazı, katodda hidrogen və katod məkanında qələvi məhlulu hasil etmək üçün NaCl məhlulunun elektrolizidir. Bundan əlavə, elektroliz HF və NaF qarışığının əriməsindən flüor, sudan hidrogen və oksigen (ohmik itkiləri azaltmaq üçün elektroliz NaOH məhlulunda aparılır), MnSO 4 məhlulundan manqan dioksidi və s.

Geniş istifadə olunur zona əriməsi , bu, istilik zonasının və müvafiq olaraq, ərimiş metal zonasının külçə (çubuq) boyunca yavaş-yavaş hərəkət etməsindən ibarətdir. Bəzi çirklər ərimədə cəmlənir və külçənin sonunda, digərləri isə külçənin əvvəlində toplanır. Təkrarlanan qaçışlardan sonra külçənin ilkin və son hissələri kəsilir, metalın təmizlənmiş orta hissəsi qalır.

Metal ərintiləri

Ərinti – iki və ya daha çox metaldan (bir komponent qeyri-metal ola bilər) ibarət metal xassələrə malik sistemdir.

Metalların bir-biri ilə, eləcə də qeyri-metallarla kimyəvi qarşılıqlı əlaqəsi məsələləri, əgər onların qarşılıqlı təsir məhsulları metal xassələrini saxlayırsa, qeyri-üzvi kimyanın sahələrindən biri tərəfindən öyrənilir - metal kimyası .

Əgər metalları bir-biri ilə kimyəvi qarşılıqlı təsirini artırmaq üçün sıralasanız, aşağıdakı seriyanı alacaqsınız:

– komponentlər nə maye, nə də bərk halda bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərmir;

– komponentlər maye halda qarşılıqlı olaraq həll olunur, bərk halda isə evtektika əmələ gətirir (mexaniki qarışıq);

– komponentlər bir-biri ilə istənilən tərkibli maye və bərk məhlullar əmələ gətirir (məhdud həll qabiliyyəti olan sistemlər);

– komponentlər bir-biri arasında bir və ya bir neçə metal birləşmə əmələ gətirir, deyilir intermetal (kimyəvi birləşmənin əmələ gəlməsi ilə sistem).

Tərkibindən asılı olaraq ərintilərin fiziki xassələrini öyrənmək üçün fiziki-kimyəvi analizdən geniş istifadə olunur. Bu, sistemdə baş verən kimyəvi dəyişiklikləri aşkar etməyə və öyrənməyə imkan verir.

Sistemdə kimyəvi çevrilmələr müxtəlif fiziki xassələrdə - ərimə və kristallaşma temperaturlarında, buxar təzyiqində, özlülükdə, sıxlıqda, sərtlikdə, maqnit xassələrində, tərkibindən asılı olaraq sistemin elektrik keçiriciliyində baş verən dəyişikliklərin xarakterinə görə qiymətləndirilə bilər. Fiziki-kimyəvi analizin müxtəlif növlərindən ən çox istifadə olunanıdır termal analiz . Təhlil zamanı onlar qurur və öyrənirlər ərimə qabiliyyəti diaqramları, sistemin ərimə temperaturunun onun tərkibindən asılılığının qrafikini əks etdirən.

Bir ərimə diaqramını qurmaq üçün iki təmiz maddə götürün və onlardan müxtəlif tərkibli qarışıqlar hazırlayın. Hər bir qarışıq əridilir və sonra yavaş-yavaş soyudulur, müəyyən aralıqlarla soyuducu ərintinin temperaturu qeyd olunur. Bu şəkildə soyutma əyrisi əldə edilir. Şəkildə. 1. təmiz maddənin soyuducu əyriləri göstərilmişdir (1) və ərinti ( 2 ). Təmiz bir maddənin mayedən bərk vəziyyətə keçməsi kristallaşma istiliyinin buraxılması ilə müşayiət olunur, buna görə də bütün maye kristallaşana qədər temperatur sabit qalır (bölmə bс,əyri 1 ). Bərk maddənin sonrakı soyuması bərabər şəkildə davam edir.

Ərinti (məhlul) soyuduqda soyutma əyrisi daha mürəkkəb formaya malikdir (şəkil 1, əyri). 2). İki maddənin əriməsinin soyudulmasının ən sadə vəziyyətində əvvəlcə maddələrdən birinin kristalları məhluldan ayrılmağa başlayana qədər temperaturun vahid azalması baş verir. Məhlulun kristallaşma temperaturu təmiz həlledicidən aşağı olduğundan, məhluldan olan maddələrdən birinin kristallaşması məhlulun kristallaşma temperaturundan yuxarı başlayır. Maddələrdən birinin kristalları ayrıldıqda, maye ərimənin tərkibi dəyişir və kristallaşma baş verdikdə onun bərkimə temperaturu davamlı olaraq azalır. Kristallaşma zamanı ayrılan istilik soyutma prosesini bir qədər yavaşlatır və buna görə də nöqtədən başlayır ləyri üzərində 2, soyutma əyri xəttinin dikliyi azalır. Nəhayət, ərimə hər iki maddəyə görə doymuş olduqda , Hər iki maddənin kristallaşması eyni vaxtda başlayır. Bu, soyutma əyrisində üfüqi bir hissənin görünüşünə uyğundur b`s`. Kristallaşma başa çatdıqda, temperaturun daha da azalması müşahidə olunur.

Müxtəlif tərkibli qarışıqların soyuducu əyriləri əsasında ərimə diaqramı qurulur. Onlardan ən tipik olanlarına baxaq.

Əlaqədar məlumat.

Əksər metallar təbiətdə digər elementlərlə birləşmələr şəklində olur və yalnız bir neçəsi saf formada olur, məsələn: gümüş, qızıl, mis, qurğuşun. Tərkibində metal birləşmələri olan minerallar (təbii kimyəvi birləşmələr) və süxurlar deyilir filizlər . Filizlərdə oksidlər, sulfidlər, karbonatlar və metal halidləri var. Filizlərdən metalların çıxarılması metallurgiyanın vəzifəsidir.

Yüksək temperaturda baş verən metallurgiya prosesləri deyilir pirmetallurgiya. Bu şəkildə azaldıcı maddələrdən istifadə etməklə çuqun və polad istehsal olunur.

Ən əhəmiyyətli azaldıcı maddələr karbon və karbon monoksitdir. Nə karbon, nə də CO ilə azalmayan metallar üçün daha güclü azaldıcı maddələr istifadə olunur: hidrogen, silikon və bəzi kifayət qədər aktiv metallar - maqnezium, alüminium. Azaldıcı maddələr kimi metallardan istifadə edən üsullar adlanır metallotermiya (bəzən adda azaldıcı metal var, məsələn: aluminotermiya).

Proseslərin nümunələri c müxtəlif azaldıcı maddələrdən istifadə etməklə.

Fe 2 O 3 + 3CO = 3Fe + 3CO 2

Bəzən sulfid filizlərini emal edərkən ilkin qovurma xüsusi sobalarda aparılır - filiz oksidlərə qədər oksidləşir və yalnız bundan sonra metala çevrilir:

2ZnS + O 2 = 2ZnO + 2SO 2 ZnO + C = Zn + CO

Xrom və manqan kimi metallar əsasən alüminotermiya, həmçinin silisiumla reduksiya yolu ilə əldə edilir:

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3

Alüminotermiya prosesi böyük istilik yayılması ilə davam edir.

Sulu məhlullardan istifadə edərək filizlərdən metalların çıxarılması prosesləri hidrometallurgiya adlanır. Qızıl belə alınır. Qızıl tərkibli qaya NaCN məhlulu ilə işlənir və qızıl kompleks şəklində məhlula gedir -. Daha sonra sink azaldıcı vasitə kimi istifadə olunur:

2 - + Zn = 2- + Au

Metalların alınmasının üçüncü üsulu məhlulların və ya ərimələrin elektrolizidir. Alüminium ərinmiş kriolitdə alüminium oksidin məhlulunun elektrolizi yolu ilə istehsal olunur; Maqnezium MgCl 2 əriməsinin elektrolizi ilə əldə edilir.

Yüksək saflıqda metalların alınması.

Texnologiyanın bir sıra sahələri yüksək təmizlik dərəcəsi olan metalların istehsalını tələb edir. Məsələn, nüvə reaktorları kimyəvi cəhətdən təmiz, hafnium çirkləri olmayan sirkonium tələb edir. Elektron sənayesi germanium tələb edir ki, onun tərkibində bir milyon germanium atomunda birdən çox fosfor, arsen və ya sürmə olmamalıdır. Metalların təmiz vəziyyətdə tədqiqi göstərdi ki, onların xassələri haqqında əvvəllər mövcud olan fikirlər səhvdir. Məsələn, saf titan və xrom o qədər çevik oldu ki, onları döymək, nazik təbəqələrə yuvarlamaq və s.

Təmiz metallar elektroliz yolu ilə əldə edilə bilər, lakin onların təmizlik dərəcəsi kifayət qədər yüksək deyil, buna görə də ultra yüksək təmizlikli metallar əldə etmək üçün xüsusi üsullardan istifadə olunur:

Vakuumda ərimə (yüksək saflıqda olan litium, qələvi torpaq metalları, xrom, manqan, berillium alınır);

Uçucu birləşmələrin isti səthdə parçalanması (yüksək dərəcəli titan, sirkonium, xrom, tantal, niobium, silisium və s. alınır);

"Zona əriməsi" adlanan üsuldan istifadə etməklə (germanium, silikon, qalay, alüminium, vismut və qallium əldə edilir).

Zona əriməsi təmizlənən metalın bərk və maye fazalarında çirklərin müxtəlif həllinə əsaslanır. Xüsusi formalı qayıq və ya metal külçəsi olan pota sobadan çox yavaş sürətlə (saatda bir neçə mm) hərəkət edir. Tita irəlilədikcə maye metal zonası külçənin bir ucundan digər ucuna keçir. Metalın tərkibindəki çirklər ərimə zonasında toplanır, onunla birlikdə hərəkət edir və ərimə bitdikdən sonra külçənin ucunda bitir. Əməliyyatın bir neçə dəfə təkrarlanması yüksək saflıqda metal əldə etməyə imkan verir.

“Fiziki-kimyəvi analiz” mövzusuna əlavələr

Nikin çoxsaylı əsərləri. Semyon. Kurnakovun metal ərintilərinin təbiətini aydınlaşdırmaq səyləri ərintilərin bərkiməsi zamanı baş verən proseslərin başa düşülməsinə aydınlıq gətirdi. Xüsusilə, ərintilərin tədqiqi zamanı tərkibi geniş hüdudlarda dəyişə bilən kimyəvi birləşmələr aşkar edilmişdir. Tərkibi geniş şəkildə dəyişə bilən bu birləşmələr, onların mövcudluğuna icazə verən fransız kimyaçısı Bertoletin adını daşıyan Kurnakov tərəfindən bertollidlər adlandırılmışdır. Halbuki sabit tərkibli birləşmələrə (tərkibinin sabitliyi qanununa tabe olan) daltonidlər deyilirdi. Sabit tərkibli kimyəvi birləşmə əmələ gətirən komponentlərin stoxiometrik nisbəti yalnız buxar halında, molekulyar kristallarda və mayelərdə müşahidə olunur. Yuxarıda göstərilənlərə əsaslanaraq, kimyəvi birləşmənin nə olduğu barədə daha ətraflı tərif verə bilərik. Kimyəvi birləşmə bir və ya bir neçə kimyəvi elementin atomlarından əmələ gələn, keyfiyyətcə unikal kimyəvi və kristal kimyəvi quruluşa malik, sabit və ya dəyişkən tərkibli maddədir.

Metallar əridildikdə bərk məhlul və ya dəyişkən tərkibli kimyəvi birləşmə əmələ gələ bilər. Bərk məhlullardan fərqli olaraq (məhlulların və kimyəvi birləşmələrin ortaq cəhəti homojenlik və əmələ gəlmə zamanı istilik effektinin olmasıdır), dəyişkən tərkibli birləşmə yalnız orijinal komponentlərin quruluşundan fərqlənən özünəməxsus kristal kimyəvi quruluşu ilə xarakterizə olunur.

Təhsilin vəziyyəti

11.3. Metalların kimyəvi xassələri

11.4.

Sənaye miqyasında metalların istehsalı üçün uyğun olan müxtəlif növ təbii minerallara filizlər deyilir.

Filizlərdən metalların çıxarılmasının bütün üsulları tənliyə uyğun olaraq onların bərpasına əsaslanır

Kişilər+ + n e → Me0,

burada n metalın valentliyidir.

Azaldıcı maddələr kimi qrafit, dəm qazı (II) CO, hidrogen, aktiv metallar, elektrik cərəyanı və s.

Filizlərdən metal almaq üçün aşağıdakı üsullar mövcuddur.

1) pirometallurgik− karbotermik, metalotermik;

2) elektrometallurgiya;

3) hidrometallurgiya.

Pirometallurgiya Metod metal reduksiya prosesi zamanı yüksək temperaturdan istifadə etməyi nəzərdə tutur. Çox vaxt bunlar daha aktiv metallarla reduksiya prosesləridir: Al, Mg, Ca, Na və s. (metallotermiya), silisium (silikotermiya), hidrogen, metal hidridləri ilə reduksiya və s.

Karbotermiküsul - yüksək temperaturda karbon və ya karbon monoksit CO ilə metal oksidlərinin azaldılması:

Cu2O + C→ 2Cu + CO

Domna sobalarında karbon oksidi azaldıcı vasitə kimi istifadə olunur.

Fe2 O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Metalotermik vəziyyətdəüsulla reduksiyaedici kimi yüksək temperaturda daha aktiv metallardan (Al, Mg, Ca və s.) istifadə olunur. Bu üsul titan, uran və vanadium əldə etmək üçün istifadə olunur:

TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2

Bütün metalları karbon və ya karbon monoksit (II) CO-nun azaldılması ilə əldə etmək olmaz. Məsələn, Cr2 O3 + 3CO = 2Cr+3CO2, G ° = 274,6 kJ/mol reaksiyası kifayət qədər yüksək temperaturda belə baş verə bilməz, alüminotermiya isə asanlıqla həyata keçirilə bilər.

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Alüminium azaldıcı kimi istifadə olunursa, bu üsul alüminotermiya adlanır:

Cr2 O3 + 2Al→ 2Cr + 2Al2 O3

Bəzi metallar (məsələn, manqan) karbonla karbidlər əmələ gətirir, buna görə də bu halda silisium daha qənaətcil bir üsuldur.

katotermiya:

MnO2 + Si T → Mn + SiO2

Hidrogenlə azalma Bu, bir qayda olaraq, nisbətən təmiz metal əldə etmək lazım olduqda həyata keçirilir. Hidrogen, məsələn, təmiz dəmir, WO3-dən volfram, renium əldə etmək üçün istifadə olunur.

NH4 ReO4, (NH4 )2 OsCl6-dan osmium və s.

Pirometallurgiya adətən daxildir xlor metallurgiyası. Metodun mahiyyəti bir azaldıcı agentin iştirakı ilə və ya onsuz xammalın xlorlanması və yaranan metal xloridlərin sonrakı emalıdır, məsələn:

TiO2 + C + 2Cl2 = TiCl4 + CO2

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2

Xlorlama metodunun üstünlükləri aşağıdakılardır: prosesin yüksək sürəti, xammalın tam istifadəsi, xloridlərin müxtəlif dəyişkənliyi və istilik sabitliyinə görə çoxlu sayda komponentləri ayırmaq imkanı.

Elektrometallurgiya– metalların bərpası üçün elektrik enerjisindən istifadəyə əsaslanan texnologiya.

Elektrometallurgiya elektrotermik və elektroliz üsullarından istifadə edərək metalların alınması proseslərini əhatə edir.

Birinci halda, elektrik cərəyanı yüksək temperatur mənbəyi kimi xidmət edir (məsələn, elektrik sobalarında polad əriməsi); ikincisi, metalların birləşmələrdən birbaşa təcrid edilməsi üçün istifadə olunur.

K, Na, Ca, Mg, Al və s. kimi aktiv metallar onların birləşmələrinin ərimələrinin elektrolizindən alınır. Məsələn, ərimiş natrium xloridin elektrolizi natrium metalı və xlor qazı istehsal edir:

ərimiş duz NaCl, anod C (qrafit):

(− ) K Na+ + e → Na0 − reduksiya,

(+) A 2Cl− − 2 e → Cl2 − oksidləşmə.

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Alüminium istehsalı böyük çətinliklərlə dolu mürəkkəb bir prosesdir. Əsas xammal - alüminium oksidi Al2 O3 - elektrik cərəyanını keçirmir və çox yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir (təxminən 2050 o C). Buna görə də, kriolit Na3 AlF6 və alüminium oksidin ərimiş qarışığı elektrolizə məruz qalır. Tərkibində təxminən 10% ağırlıq olan qarışıq. Al2 O3 960 o C-də əriyir və proses üçün ən əlverişli olan elektrik keçiriciliyinə, sıxlığına və özlülüyünə malikdir. Bu xüsusiyyətləri daha da yaxşılaşdırmaq üçün qarışığa AlF3, CaF2, MgF2 əlavələri əlavə edilir. Bunun sayəsində 950 o C-də elektroliz mümkündür.

Alüminium əridilməsi üçün elektrolizator içəridən odadavamlı kərpiclə örtülmüş dəmir korpusdur. Sıxılmış kömür bloklarından yığılmış dibi (altı) katod kimi xidmət edir. Anodlar (bir və ya daha çox) yuxarıda yerləşir: bunlar kömür briketləri ilə doldurulmuş alüminium çərçivələrdir. Elektrolizatorlar sıra ilə quraşdırılır, hər seriya 150 və daha çox elektrolizatordan ibarətdir.

Elektroliz zamanı katodda alüminium, anodda isə oksigen ayrılır. Orijinal ərimədən daha yüksək sıxlığa malik olan alüminium elektrolizatorun dibində toplanır; buradan vaxtaşırı azad edilir. Metal sərbəst buraxıldıqda, əriməyə alüminium oksidin yeni hissələri əlavə olunur. Elektroliz zamanı ayrılan oksigen yanan anodun karbonu ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və CO və CO2 əmələ gətirir.

Hidrometallurgiya– metalları filizdə həll olunmayan vəziyyətdən suda həll olunan vəziyyətə çevirən xüsusi reagentlərin (turşular, qələvilər, duzlar) sulu məhlullarından istifadə etməklə filizlərdən metallar istehsal edən texnologiya. Daha sonra metal sulu məhlullardan ya onu daha aktiv metal ilə reduksiya etməklə, ya da elektroliz (metal qeyri-aktivdirsə) və ya üzvi birləşmələrlə ekstraksiya yolu ilə təcrid olunur.

Məsələn, mis istehsalına nəzər salın:

CuO (s) + H 2SO 4 (l) = CuSO 4 (l) + H 2O (l)

Mis əldə edilən məhluldan, məsələn, dəmir ilə reduksiya etməklə təcrid edilə bilər:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Ag, Au, Pb və digər metallar filizdə olan tullantı süxurlarından hidrometallurgiya üsulu ilə ayrılır:

4Au + O2 + 8NaCN + 2H2 O = 4Na + 4NaOH

2Na + Zn = Na2 + 2Au

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

11.4. Filizlərdən metalların alınması üsulları

Hidrometallurgiyada ekstraksiya xüsusi yer tutur - məhlulla qarışmayan həlledicidən istifadə edərək məhlulun qiymətli komponentinin çıxarılması. Hal-hazırda metalları qarışıqlardan təcrid etmək üçün müxtəlif kimyəvi ekstraktorlardan istifadə edən metallurgiyanın bütöv bir sahəsi yaradılmışdır.

11.5. Yüksək təmizliyə malik metalların alınması

İLƏ Metalların saflığını artırmaqla onların xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır. Onlar daha plastik olur, istilik və elektrik keçirici olur, korroziyaya uğraması çətinləşir və s.

Yüksək təmizlikli metalların alınması çox mürəkkəb bir problemdir və bütün metallar üçün həll olunmayıb. Bir sıra təmizləmə üsulları var, onlardan bəzilərinə baxaq.

At vakuum əriməsi– metal vakuumda əridilir ki, bu da müxtəlif metalların, qeyri-metalların və qazların bir sıra yüksək uçucu və əriyən çirklərindən qurtulmağa imkan verir. Bu üsul metalların çox yüksək dərəcədə təmizliyini vermir.

Metal yodidlərin termik parçalanması sirkonium, titan, xrom və s. kimi yod ilə uçucu birləşmələr əmələ gətirən çox odadavamlı metalların təmizlənməsi üçün istifadə olunur. Təmizlənəcək metal tigeyə yerləşdirilir.

Və yod əlavə edin. Qızdırıldıqda metal io- ilə qarşılıqlı təsir göstərir.

ev. Bu halda, uçucu bir metal yodidi əmələ gəlir (məsələn, TiJ4), o, təmiz titanın qırmızı-isti şəbəkəsi ilə təmasda olduqda, yüksək temperaturun təsiri altında parçalanır və təmizlənmiş titan üzərində çökür:

TiJ 4 1,300− 1,500 D С→ Ti + 2J 2

IN Nəticə təmiz metaldır və yod tutulur və prosesə qaytarılır.

Bu üsul ayrı-ayrı metalları onların qarışıqlarından seçici şəkildə təcrid etməyə və kifayət qədər yüksək təmizlik dərəcəsinə malik metalları əldə etməyə imkan verir.

Elektrokimyəvi təmizləmə prosesinin istifadəsinə əsaslanır

həll olunan anod ilə elektroliz bayquşları, məsələn, blister misi çirklərdən təmizləyərkən.

IN mis sulfat məhlulu CuSO elektrolitik vannaya tökülür 4 və blister misdən hazırlanmış kütləvi anod və nazik boşqab şəklində təmizlənmiş misdən hazırlanmış bir katod quraşdırın. Elektroliz zamanı anodun misi keçir

V məhlul və sonra katodda azaldılır:

CuSO4 məhlulu, anod – blister mis, katod – təmizlənmiş mis,

(+)A Cu0 – 2 e = Cu2+ (məhlulda),

(–)K Cu2+ + 2 e = Cu0 (katodda qalır).

11.5. Yüksək saflıqda metalların alınması

Katodda misin seçici çökməsini təmin etmək üçün elektroliz aşağı sürətlə həyata keçirilir, digər metalların çirkləri isə elektrolit məhlulunda qalır.

Elektroliz anod tamamilə həll olunana qədər aparılır və nazik bir boşqabdan olan katod təmiz təmizlənmiş misin kütləvi çubuğuna çevrilir.

Zona əriməsi çox yüksək dərəcədə saflıqda olan metalları əldə etməyə imkan verir.

Tigedə yerləşdirilmiş çubuq şəklində olan metal külçə aşağı sürətlə (5−10 mm/saat) elektrik sobasından keçir. Bu vəziyyətdə, bu anda istilik zonasında yerləşən külçənin çox kiçik bir sahəsi əriyir. Tita hərəkət etdikcə ərimiş zona külçənin bir ucundan digər ucuna keçir.

Təmizləmə prosesi maye fazada çirklərin həllolma qabiliyyətinin bərk fazadan xeyli yüksək olmasına əsaslanır. Külçə və buna görə də ərimə zonası külçə boyunca yavaş-yavaş hərəkət etdikcə, çirklər ərimiş zona tərəfindən çıxarılır və külçənin sonuna köçürülür.

Təsvir edilən prosesi dəfələrlə təkrarlamaqla, külçənin bir ucunda yığılmış çirklərlə yüksək təmizlikli metal alınır, təmiz metalı onlardan daha tam təcrid etmək üçün kəsilir və əlavə təmizlənməyə məruz qalır.

Test sualları və tapşırıqlar

1. Metal elementlərin atomlarının elektron quruluşunun xüsusiyyətləri hansılardır? Metal atomlarının valentlik elektronlarının nüvə ilə nisbətən zəif əlaqəsi nə ilə izah olunur?

2. Hansı elementlər elementlərin dövri cədvəlində metal kimi təsnif edilir? Onların xassələri dövrə, qrupa görə necə dəyişir?

3. Metalların xarakterik fiziki xassələrini nə müəyyənləşdirir? From

nədən asılıdırlar?

4. Metal bağ nədir? Necə həyata keçirilir?

5. Hansı metalları havada saxlamaq olmaz? Niyə? Bu metalların oksigenlə reaksiyalarının tənliklərini yazın. Yaranan birləşmələr necə adlanır?

6. Hansı metallar atmosfer oksigeninin oksidləşməsinə davamlıdır? Niyə?

7. Metal oksidlərin turşu-qələvi təbiəti necədir? Elementin sıra sayının artması ilə dövrdə necə dəyişir?

8. Metal oksidlərin təbiəti bu oksidləri əmələ gətirən elementin oksidləşmə vəziyyətindən necə asılıdır?

9. Filizlərdən metalların alınması üsullarını adlandırın.

11. METALLARIN ÜMUMİ XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Test sualları və tapşırıqlar

10. Metal reduksiya edən maddələr kimi hansı maddələrdən istifadə olunur?

V pirometallurgiya üsulu?

11. Metalın təmizlik dərəcəsi onun fiziki xassələrinə necə təsir edir?

12. Təmiz metalların alınması üsullarını və onların xüsusiyyətlərini adlandırın.

Bacarıqlı tələbə

metalların təsnifatını və təbiətdə rast gəlinməsini bilmək; metalların fiziki və kimyəvi xassələrini; filizlərdən metalların alınması üsullarını - pirometallurgiya, elektrometallurgiya, hidrometallurgiya; yüksək təmizlikli metalların alınması üsullarını;

metalların elektron strukturunun xüsusiyyətlərini qeyri-metallardan ayırmağı bacarmalı; D.I.Mendeleyev cədvəlinin qrupları və dövrləri üzrə metalların kimyəvi aktivliyindəki dəyişikliklərin səbəbini müəyyənləşdirmək və izah etmək; metalların turşular, atmosfer oksigeni və digər oksidləşdirici maddələrlə qarşılıqlı əlaqədə olan kimyəvi aktivliyini eksperimental olaraq yoxlamaq; metalların səciyyəvi fiziki xassələrini metal birləşmə baxımından izah edir; elektrometallurgiya, hidrometallurgiya və digər üsullarla metallar alınarkən redoks proseslərinin tənliklərini tərtib etmək; elektrolitik təmizləmə üsulu ilə metalların təmizlənməsi prosesinin mahiyyətini izah edin və müvafiq kimyəvi reaksiyaların tənliklərini yazın.

Dərsin məqsədi: metalların və yerli metalların təbii birləşmələri ilə tanış etmək; filizlər və metallurgiya anlayışını vermək, piro-, hidro-, elektrometallurgiya, metal birləşmələrinin termik parçalanması kimi növləri nəzərdən keçirmək, metalların alınmasının laboratoriya üsullarını nümayiş etdirmək və media mühazirə fraqmentlərindən istifadə etməklə, metalların sənaye istehsalı ilə tanış olmaq.

Avadanlıqlar: kompüter, video proyektor, kolleksiya “Minerallar və süxurlar”, qazların alınması üçün cihaz, laboratoriya stendləri, sınaq boruları, spirt lampası, çini məhlulları.

Reagentlər: mis (II) oksid, qatılaşdırılmış xlor turşusu, dənəvər sink, termit (alüminium və dəmir oksidi tozlarının qarışığı), mis sulfat məhlulu və dəmir mismar.

I. Təşkilati məqam. Ev tapşırığını yoxlamaq.

1. Maddələr arasında qarşılıqlı təsir reaksiyaları üçün tənlikləri yazın:

a) Li, Na, Ca, Fe c O 2, Cl 2, S, N 2, C:

b) H 2 O ilə Na, Ca, Al;

c) H 2 SO 4 ilə Zn; HCl ilə Al;

d) CuSO 4 ilə Zn; NaOH ilə Al; KOH ilə olun.

2. Əmsalları düzün, reaksiya tənliklərində oksidləşdirici və azaldıcı maddəni tapın:

Cu + HNO 3 (P) -> Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O

Cu + HNO 3 (K) -> Cu (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O

Na + HNO 3 -> NaNO 3 + N 2 O + H 2 O.

3. Tələbələr bütün reaksiya tənliklərini bu reaksiya tənliklərinin proqnozlaşdırıldığı ekranla yoxlayırlar (“Metalların ümumi xassələri” media mühazirəsinin fraqmenti). (CD) Metalların ümumi kimyəvi xassələrinin ümumiləşdirilməsi “Metalların ümumi xassələri” sxeminə əsasən aparılır.

4. Təbiətdə metalların meydana gəlməsini və onların istehsal üsullarını müzakirə etməmişik.

II. Təbii metal birləşmələri.

Metallar təbiətdə sərbəst (və ya yerli) vəziyyətdə mövcud ola bilərmi? Əgər belədirsə, onlar hansı metallardır?

Cavab aydındır, bunlar aşağı kimyəvi aktivliyə malik metallardır. Metallar təbiətdə həm sadə, həm də mürəkkəb maddə şəklində ola bilər.

Metallar təbiətdə üç formada olur: 1) qızıl və platin sərbəst formada olur; Qızıl bəzən dağılmış vəziyyətdədir, bəzən də böyük kütlələr şəklində yığılır? külçələr. Beləliklə, 1869-cu ildə Avstraliyada yüz kiloqram ağırlığında bir blok qızıl tapdılar. Üç il sonra onlar təxminən iki yüz əlli kiloqram ağırlığında daha böyük bir blok aşkar etdilər. Bizim rus külçələrimiz daha kiçikdir və 1837-ci ildə Cənubi Uralda tapılan ən məşhuru cəmi otuz altı kiloqram ağırlığında idi. 17-ci əsrin ortalarında Kolumbiyada qızıl axtaran ispanlar onunla birlikdə ağır gümüş metal tapdılar. Bu metal qızıl kimi ağır görünürdü və onu yumaqla qızıldan ayırmaq mümkün deyildi. Gümüşə (ispan dilində? plata) bənzəsə də, demək olar ki, həll olunmur və əriməyə inadla müqavimət göstərirdi; təsadüfən zərərli murdarlıq və ya qiymətli qızılın qəsdən saxtalaşdırılması hesab olunurdu. Buna görə də İspaniya hökuməti 18-ci əsrin əvvəllərində şahidlərin gözü qarşısında bu zərərli metalı yenidən çaya atmağı əmr etdi. Platin yataqları Uralda da yerləşir. Dunit (dəmir filizi qarışığı ilə dəmir və maqnezium silikatlarından ibarət maqmatik süxur) massividir. Tərkibində taxıl şəklində yerli platinin daxilolmaları var. 2) gümüş, mis, civə və qalay təbiətdə doğma formada və birləşmələr şəklində tapıla bilər; 3) gərginlik seriyasında qalaydan əvvəl yerləşən bütün metallar yalnız birləşmələr şəklində olur.

Çox vaxt metallar təbiətdə qeyri-üzvi turşuların duzları şəklində olur: xloridlər? silvinit KCl NaCl, qaya duzu NaCl;

nitratlar – Çili selitrası NaNO 3;

sulfatlar - Qlauber duzu Na 2 SO 4? 10 H 2 O, gips CaSO 4 2H 2 O;

karbonatlar - təbaşir, mərmər, əhəngdaşı CaCO 3, maqnezit MgCO 3, dolomit CaCO 3 MgCO 3;

sulfidlər? kükürd piriti FeS 2, cinnabar HgS, sink qarışığı ZnS;

fosfatlar - fosforitlər, apatitlər Ca 3 (PO 4) 2;

oksidlər - maqnit dəmir filizi Fe 3 O 4, qırmızı dəmir filizi Fe 2 O 3, dəmirin müxtəlif hidroksidləri (III) Fe 2 O 3 H 2 O olan qəhvəyi dəmir filizi.

Eramızdan əvvəl II minilliyin ortalarında. e. Misirdə dəmir filizlərindən dəmir istehsalı mənimsənilirdi. Bu, bəşər tarixində Daş və Tunc dövrlərini əvəz edən Dəmir dövrünün başlanğıcı oldu. Ölkəmizin ərazisində Dəmir dövrünün başlanğıcı eramızdan əvvəl II və I minilliklərin əvvəllərinə təsadüf edir. e.

Tərkibində metallar və onların birləşmələri olan və metalların sənaye istehsalı üçün yararlı olan minerallar və süxurlar filizlər adlanır.

Filizlərdən metalların çıxarılması ilə məşğul olan sənayeyə metallurgiya deyilir. Eyni ad filizlərdən metalların alınmasının sənaye üsulları elminə verilmişdir.

III. Metalların alınması.

Metalların istehsalının əsasını təşkil edən əsas kimyəvi proses hansıdır?

Əksər metallar təbiətdə metalların müsbət oksidləşmə vəziyyətində olduğu birləşmələrin tərkibində olur, yəni onları sadə maddə halında almaq üçün reduksiya prosesini aparmaq lazımdır.

Ancaq təbii bir metal birləşməsini bərpa etməzdən əvvəl, onu emal edilə bilən bir formaya, məsələn, oksid formasına, sonra isə metalın azaldılmasına çevirmək lazımdır. Buna əsaslanaraq pirometallurgiya üsulu. Qeyri-metal reduksiyaedici maddələrdən istifadə edərək yüksək temperaturda onların filizlərindən metalların reduksiyasıdırmı? koks, karbon monoksit (II), hidrogen; Metal? alüminium, maqnezium, kalsium və digər metallar. .

Nümayiş təcrübəsi 1. Hidrogendən istifadə edərək oksiddən misin alınması.

Cu +2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O (hidrotermiya)

Nümayiş təcrübəsi 2. Alüminiumdan istifadə edərək oksiddən dəmirin alınması.

Fe +3 2 O 3 +2Al = 2Fe 0 + Al 2 O 3 (alüminotermiya)

Sənayedə dəmir əldə etmək üçün dəmir filizi maqnit zənginləşdirməyə məruz qalır: 3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H 2 O və ya 3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2, sonra isə proses şaquli sobanın bərpasında baş verir:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O

Fe 3 O 4 + 4CO = 3Fe + 4CO 2

Media mühazirəsinə baxın. (CD)

Hidrometallurgiya üsulu bu metalın duzunun məhlulunu almaq üçün təbii birləşmənin həll edilməsinə və bu metalın daha aktivlə yerdəyişməsinə əsaslanır. Məsələn, filiz mis oksidi ehtiva edir və sulfat turşusunda həll olunur:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O, sonra əvəzetmə reaksiyasını həyata keçirin

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Nümayiş təcrübəsi 3. Dəmirin mis sulfat məhlulu ilə qarşılıqlı təsiri.

Bu yolla gümüş, sink, molibden, qızıl, vanadium və başqa metallar alınır.

Elektrometallurgiya üsulu.

Bunlar elektrik cərəyanından (elektroliz) istifadə edərək metalların alınması üsullarıdır. Media mühazirəsinin bir fraqmentinə baxın. (CD)

Bu üsul alüminium, qələvi metallar və qələvi torpaq metalları istehsal edir. Bu vəziyyətdə oksidlərin, hidroksidlərin və ya xloridlərin ərimələri elektrolizə məruz qalır:

NaCl -> Na + + Cl ?

katod Na + + e > Na 0 ¦ 2

anod 2Cl? ?2e > Cl 2 0 ¦ 1

ümumi tənlik: 2NaCl = 2Na + Cl 2

Alüminium istehsalı üçün müasir, qənaətcil bir üsul 1886-cı ildə American Hall və fransız Héroult tərəfindən icad edilmişdir. Bu ərinmiş kriolitdə alüminium oksidin məhlulunun elektrolizindən ibarətdir. Ərinmiş kriolit su şəkəri həll etdiyi kimi Al 2 O 3-ü həll edir. Ərinmiş kriolitdə alüminium oksidinin "məhlulunun" elektrolizi elə baş verir ki, sanki kriolit yalnız bir həlledicidir, alüminium oksidi? elektrolit.

Al 2 O 3 -> AlAlO 3 -> Al 3+ + AlO 3 3–

katod Al 3+ +3e -> Al 0 ¦ 4

anod 4AlO 3 3– – 12 e -> 2Al 2 O 3 +3O 2 ¦ 1

ümumi tənlik: 2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2.

İngilis “Oğlanlar və Qızlar üçün Ensiklopediya”da alüminiumla bağlı məqalə bu sözlərlə başlayır: “1886-cı il fevralın 23-də sivilizasiya tarixində yeni metal dövrü – alüminium dövrü başladı. Bu gün 22 yaşlı kimyaçı Çarlz Holl əlində gümüşü-ağ alüminiumdan ibarət onlarla kiçik topla və metalı ucuz və ucuz şəkildə düzəltməyin yolunu tapdığı xəbəri ilə ilk müəllim laboratoriyasına girdi. böyük miqdarda”. Beləliklə, Hall elmi böyük biznesə çevirən bir insan kimi Amerika alüminium sənayesinin banisi və Anglo-Sakson milli qəhrəmanı oldu.

Birləşmələrin termik parçalanması.

Dəmir yüksək təzyiqdə və 100-200 0 temperaturda karbon monoksit (II) ilə reaksiyaya girərək pentakarbonil əmələ gətirir: Fe + 5CO = Fe (CO) 5

Dəmir pentakarbonil, distillə yolu ilə çirklərdən asanlıqla ayrıla bilən bir mayedir. Təxminən 250 0 temperaturda karbonil parçalanır və dəmir tozunu əmələ gətirir: Fe (CO) 5 = Fe + 5CO.

Yaranan toz vakuumda və ya hidrogen atmosferində sinterlənirsə, nəticədə 99,98-99,999% dəmir olan bir metal əldə edilir. Dəmirin daha dərindən təmizlənməsi dərəcəsinə (99,9999%-ə qədər) zona əritmə üsulundan istifadə etməklə nail olmaq olar.

Beləliklə, biz metalların təbii birləşmələri və onlardan sadə maddə kimi metalın təcrid edilməsi üsulları ilə tanış olduq.

IV. Mövzunun qorunması.

Test tapşırıqlarını tamamlayın:

1. Aşağıdakı doğru ifadələri göstərin: a) d- və f ailələrinin bütün elementləri metaldır; b) p-ailəsinin elementləri arasında metallar yoxdur; c) metal hidroksidlər həm əsas, həm də amfoter və turşu xassələrə malik ola bilər; d) metallar turşu xassələri olan hidroksidlər əmələ gətirə bilməzlər.

2. Ən bərk və ən odadavamlı metalların simvolları müvafiq olaraq hansı cərgədədir? a) W, Ti; b) Cr, Hg; c) Cr, W; d) W, Cr,

3. Sulu turşu məhlulunda H + ionları ilə oksidləşə bilən metalların simvollarını göstərin: a) Cu; b) Zn; c) Fe; d) Ag.

4. Hansı metalları oksidlərini koksla reduksiya etməklə kifayət qədər təmiz formada almaq olmaz? a) W; b) Cr; c) Na; d) Al.

5. Aşağıdakılar yalnız qızdırıldıqda su ilə reaksiyaya girirlər: a) natrium; b) sink; c) mis; d) dəmir.

6. Metallar üçün hansı ifadələr yanlışdır: a) Dövri Cədvəlin elementlərinin əksəriyyətini metallar təşkil edir; b) xarici enerji səviyyəsində olan bütün metalların atomlarında ikidən çox elektron yoxdur; c) kimyəvi reaksiyalarda metallar reduksiya xassələri ilə xarakterizə olunur; d) hər dövrdə qələvi metal atomu ən kiçik radiusa malikdir.

7. Ən aydın turşu xassələri olan metal oksidin düsturunu qeyd edin:

a) K 2 O; b) MnO; c) Cr 2 O 3; d) Mn 2 O 7.

8. Aşağıda sxemləri verilmiş hər iki reaksiya hansı cütlərdə metal almağa imkan verir? a) CuO + CO-> və CuSO 4 + Zn -> b) AgNO 3 -> və Cr 2 O 3 + Al c) ZnS + O 2 və Fe 2 O 3 + H 2 -> d) KNO 3 -> və ZnO+C.

9. Hansı metal atomlarında enerji d-alt səviyyədə əsas vəziyyətdə beş elektron var? a) titan; b) xrom; c) sürmə; d) manqan.

10. 320 q dəmir (III) oksidi maqnetitə çevirmək üçün karbon (II) monoksidin hansı minimum həcmi (no.) lazımdır? a) 14,93 l; b) 15,48 l; c) 20,12 l; d) 11,78 l.

Biblioqrafiya

1. O. S. Gabrielyan “Kimya 9-cu sinif”. M. “Bustard”, 2000.
2. O. S. Gabrielyan, I. G. Ostroumov "Kimya müəllimləri üçün dərslik, 9-cu sinif." M. “Bustard”, 2002.
3. Komp. V. A. Kritsman "Qeyri-üzvi kimya üzrə oxumaq üçün kitab." M. “Maarifçilik”, 1984.
4. V. I. Sobolevski "Möcüzəli minerallar". M. “Maarifçilik”, 1983.
5. A. S. Fedorov "Metal elminin yaradıcıları". M. “Elm”, 1980.
6. A. E. Fersman "Əyləncəli mineralogiya". Sverdlovsk nəşriyyatı, 1954.
7. Yu. V. Xodakov “Ümumi və qeyri-üzvi kimya”. M. “Maarifçilik”, 1965
8. 2 CD “Kimya 7-11 siniflər”.
9. CD "Kiril və Methodiusdan kimya dərsləri, 8-9-cu siniflər."