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地壳中含量最高的金属

地壳中含量最高的金属

2023-09-22 16:51 295浏览

化学元素之最,列举了化学类各项“最”记录。让人们对化学发展与基本构成有利益个大概,同时科普了一些化学知识,增加了一些生活趣味.

地壳中含量最高的金属:

1、铝。

2、铝,铝是一种发现历史短、用途极其广泛的新型轻金属。铝位于门捷列夫元素周期表的第三周期第ⅢA族,化学元素符号为Al,原子量26.981454,原子序数为13,立方晶系,立方面心晶格。

3、无同素异构转变,常见化合价为+3价,是一种银白色的轻金属,20 ℃时,密度为2.698 g·cm⁻³,高纯铝(99.99%)的熔点为660.24 ℃,沸点为2060 ℃。[2]铝的化学性质十分活泼,自然界中仅发现了极少量游离态的铝,其绝大部分是以化合态的形式与其他矿物共生。含铝的矿物总计有250多种,主要的是铝土矿、高岭土、霞石、明矾石、黏土等。

4、黏土本身就是一种主要为硅铝酸盐的矿物,所以人类利用铝的历史非常悠久,因为从史前时代开始,人们就利用各类黏土烧制陶器。除此之外,铝也应用于航空航天、公路、食品、医药、电子产品和传输导线等领域。铝是一种低毒性化合物,在工业应用和日常生活中接触过多,则会对人身造成伤害。

铝的分布情况:

1、铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一,约占地壳总质量的8.2%,仅次于氧和硅,比铁(约占5.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还多。[2]在火成岩中由铝和氧结合形成的矿物的质量中40%-60%为Al₂O₃,其他为SiO₂、Fe₂O₃等杂质。

2、单独的氧化铝矿有铝土矿、薄水铝矿(α-Al₂O₃·H₂O)、刚玉(Al₂O₃)等,和硅酸盐结合在一起的有长石。高岭土含铝约20%,蒙脱土中含铝约11%。[10]含有长石的岩石(花岗岩、片麻岩、斑岩等)受空气中二氧化碳与水分的作用发生风化,生成可溶性的碱土金属碳酸氢盐和碱金属硅酸盐,它们是植物的重要滋养料,而不溶性硅酸铝则残存下来形成粘土土壤。

3、刚玉与刚玉砂的化学成分是氧化铝(Al₂O₃)。含有微量其他金属而带颜色的结晶刚玉是贵重的宝石(蓝宝石,红宝石)。

4、苏联、美国、意大利、北美的阿肯色河与南美的瓜雅那等地拥有巨大的铝矾土矿。德国只在顽格尔斯堡的西部有一个很小的矿产地。苏联的巨大铝矾土矿分布在乌拉尔北部和中部、齐赫文、哈蘸克斯坦、西伯利亚东部。特别是乌拉尔北部的红帽山矿区出产很高质量的铝矾土。

铝的物质结构:

1、塑性好,强度低。铝具有面心立方晶体结构,结晶后无同素异构转变,表现出极好的塑性,适于冷加工成形。可以采用多种方式(轧制、挤压、模锻、冷冲、弯曲等)加工成多种复杂形状的材料与构件。

2、铝原子的外围电子构型为3s²3p¹,在化合物中经常表现为+3氧化态。铝原子有空的3d轨道,与电子对给予体能形成配位数是6或4的稳定配合物。如:Na₃[AlF₆]等。

铝的理化性质:

1、密度小,强度高。单质铝的密度为常数,但在实际使用中铝金属中会含有其他合金元素和杂质,影响其密度,使铝密度增大的元素是Fe、Cu、Mn、V、Cr、Ti、Pb等,使其降低的元素是B、Ca、Mg、Li等。在950 ℃时,铝液的密度为2.303 g/cm³。

2、导电、导热性好。铝的电导率约为铜的60%,如果按单位质量计,铝的电导率则超过了铜,在远距离传输时经常代替铜。

3、耐热性差。200 ℃时强度下降1/3,热膨胀系数大,是铁的2倍。

4、耐蚀性、耐气候性好。铝因为表面能生成硬且致密的氧化薄膜,很多物质它不产生腐蚀作用。

5、低温性能好。-253~0 ℃时,塑性、冲击韧度不降低,随温度下降,强度、塑性升高。

6、工艺性能好。铸造、切削、压力加工性能好。[13]易于挤出形状复杂的中空型材和适用于拉伸加工及其他各种冷热塑性成型。

7、对光、热、电磁波的反射性好。对光的反射率,抛光铝为70%,高纯度铝经过电解抛光的为94%,比银(92%)还高。

8、熔点低、沸点高。铝的熔点与纯度有密切关系,纯度99.996%的铝,其熔点公认为最精确的测定值为660.24 ℃。纯度99.99%的铝,熔点一般降低1-2 ℃。

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