金屬和金屬鹽的分類及用途金屬的分類人們依據金屬的密度把金屬分為重金屬和輕金屬。重金屬的密度大于4.5g/cm3，輕金屬的4.5g/cm3。冶金工業(yè)上還常常把金屬分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬有三種：鐵、錳、鉻。它們或金屬稱為有色金屬。有色金屬又可以分為九大類：①重金屬：銅、鉛、鋅等；②輕金屬：鋁、鎂等；③輕稀有金屬：鋰、鈹?shù)?；④難熔稀有金屬：鎢、鈦、釩等；⑤稀散金屬：鎵、鍺等；⑥稀土金屬：鈧、釔及鑭系元素；⑦放射性金屬：鐳、錒等；⑧貴金屬：金、銀、鉑等;⑨堿金屬：鉀、鈉等。幾種常見和重要的金屬鈉機物中〔如氯化鈉、碳酸鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、硼酸鈉等。在海水、礦泉水、鹽湖水中有2.63%6位。23Na是惟一的6種人工放射性同位素：20Na、21Na、22Na、24Na、25Na、26Na。120℃時著火，160℃以下氧氣缺乏時反響的主要Na2O，250～300℃與足量氧氣反響生成的是Na2O2NaO2H2室溫下不反響，200～350℃時反響生成NaH。③與N2在任何溫度下不反響。有在放電條件下反響生成氮化鈉和疊氮化鈉的報道。④與CO2在室溫下反響很慢，但燃燒的鈉與CO2CO2(s)反響發(fā)生爆炸生成碳化鈉的報道。⑤與N2O反響生成Na2O。在氧化氮中燃燒生成硝酸鈉和連二硝酸鈉的混合物。鈉能與H2ONa+KOHK+NaOH，2Na+NaOH＝Na2O+NaH。圖3-2制鈉電解槽示意圖的汽油會污染空氣，因此現(xiàn)在已不允許使用〔鈉鉛齊的合金起反響而制成，化學方程式為4C2H5Cl+4Na+Pb=(C2H5)4Pb+4NaCl。金屬鈉能從鈦、鋯、鈮、鉭等TiCl4+4NaTi+4NaCl削減能源消耗。金屬鈉的制法：工業(yè)上鈉的制法很多，有碳復原碳酸鈉法、NaCl加石灰用硅鐵復原法、電解熔融NaOH法，目前世界上鈉的工業(yè)生產多數(shù)用電解氯化鈉的方法。反響通常在電解槽里進展。電解時，氯化鈉需要熔融，氯化鈉的熔點為801℃，在技術上有困難，實行的方法是用質量分數(shù)為40的氯化鈉和60〔熔點為580℃105～110℃，金屬鈣成晶體析出，經過濾就可以把金屬鈉與金屬鈣分別。鎂1808年英國的H.戴維在電解氧化鎂和氧化汞的混合物時，因得到鎂汞齊而覺察了鎂，并以氧化鎂產地希臘的Magnesia城來命名為Magnesium。鎂在地殼中含量約為2.5%，以碳酸鎂形0.13%Mg2+，它使海水具有苦味。鎂在空氣和水中由于在外表鎂還可把CO2復原成碳。加熱時鎂可用于分別很多金屬和非金屬，如可把硅或硼從它們的劑、脫氫和格氏試劑；也能用于制造煙火、閃光粉、鎂鹽等。目前鎂的主要來源是先從海水制取方法。鋁鋁是自然界中分布最廣的金屬元素。地殼中鋁的含量接近8%，僅次于氧和硅。鋁通常以化合狀態(tài)存在，的含鋁礦物有250多種，其中最常見的是鋁硅酸鹽類，如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬石等。鋁是銀白色金屬，其主要特性是密度小，相對密度只有鋼鐵的1/3。某些鋁合金的機械強度〔火車、船舶等制造工業(yè)。此外，、宇宙飛船、人造衛(wèi)星也大量使用鋁及其合金。例如，一架超音速飛機約由70%的鋁及其合金構成，每枚的用鋁量約占總質量的10%～15%，1.52000t。鋁是一種良好的導電材料。鋁的導電力量雖然只有銅的60%～70%，但密度只有銅的1/3。以傳導等量電流而論，鋁的導電截面積大約是銅的1.6倍，而鋁的質量只有銅的一半。換言性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)有廣泛的用途。鋁是熱的良導體。鋁的熱導率大約是鐵的310倍。因此鋁是制造機器活塞、反光鏡，又可作絕緣材料。鋁易于加工，可壓成鋁板或鋁箔，或拉成鋁線，擠壓成各種異形的材料。在100～150℃時可制成薄于0.01mm的鋁箔，廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制成各種鋁制品。游離出來的金屬熔化。應用此原理在冶金工業(yè)上用來制取鐵、錳、鉻、釩等金屬，如Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr，這種方法叫鋁熱法。鋁可與稀酸〔鹽酸或硫酸、強堿溶液反響生用鋁的容器貯存。純度為99.95%以上的大片鋁，可以抵擋大多數(shù)酸類的侵蝕。鋁和氯在高溫下反響生成AlCl3，和硫在1000℃以上時反響生成Al2S3，和碳在800℃以上時反響生Al4C3。鐵鐵是地殼中最豐富的元素之一，含量為4.75%，在金屬中僅次于鋁。鐵分布很廣，能穩(wěn)定地與其他元素結合，常以氧化物的形式存在，有赤鐵礦〔主要成分是Fe2O、磁鐵礦〔主要成分是Fe3O、褐鐵礦〔主要成分是Fe2O3H2、菱鐵礦〔主要成分是FeCO、黃鐵礦〔主要成分是FeS、鈦鐵礦〔主要成分是FeTiO〕等。土壤中也含鐵16。鐵是活+2和+3價。純鐵相對較軟，有良好的延展性和導熱性，能導電，能被磁化，又可去磁。硫酸或濃硝酸。濃的堿溶液能侵蝕鐵，生成高價鐵酸鹽。鐵加熱時能與鹵素、硫、磷、硅等非金屬反響，但與氮不直接反響。鐵是生命過程所必需的元素，是紅細胞〔血紅蛋白〕的主要成分。鐵的最大用途是煉鋼，也大量用來制造鑄鐵。鐵和它的化合物還用來做磁鐵、染料〔墨水、藍曬圖紙、胭脂顏料〕和磨料〔紅鐵粉。復原鐵粉大量用于冶金。我國在春秋時代晚期已鐵礦石和石灰石為原料煉得。銅系。銅稍硬，極堅韌，耐磨損，還有很好的延展性，簡潔鍛造和壓延成薄片，可軋成很細的的一些合金還有較好的耐腐蝕力量。銅在枯燥的空氣里很穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里外表可生成一層綠色的堿式碳酸銅〔Cu2(OH)2CO3侵蝕。在肯定溫度下，銅也能與鹵素、硫等非金屬反響生成鹵化物或硫化物。銅的主要化合價有+1和+2價，+2價銅的化合物比較普遍，也比較穩(wěn)定。水溶液中+1價銅的化合物不穩(wěn)定，歧化生成單質銅和+2價銅。種合金，如黃銅〔Cu-Zn合金、青銅〔Cu-Sn合金〕等。銅及其合金在機械和儀器儀表等交換器、深度冷凍裝置等。Na+、K+、Mg2+、Ca2+的生理作用Na+、K+、Mg2+、Ca2+四種離子占人體中金屬離子總量的99%。對高級動物來說，鈉、鉀比值在細胞內液中和細胞外液中有較大不同。在人體血漿中，c(Na+)≈0.15mol/L，c(K+)≈0.005mol/L；在細胞內液中，c(Na+)≈0.005mol/L，c(K+)≈0.16mol/L。這種濃度差異打算了高級動物的各種電物理功能──神鉀是較重要的堿金屬元素。病癥是惡心、肌肉痙攣、神經紊亂等，嚴峻時會導致死亡。人可以從肉、奶等食物中獵取肯定量的鈉，從果實、谷類、蔬菜等食物中吸取適量的鉀。神經細胞、心肌和其他重要器官功能都需要鉀，肝臟、脾臟等內臟中鉀比較富集。胚胎中的鈉、鉀比值與海水中格外接近，這一事實被一些科學家引為陸上動物起源于海生有機體的直接證明之一?？s、發(fā)黃或消滅棕褐色斑點等病癥。與Mg2+、Ca2+濃度有關。鎂占人體重量的0.05%，人體內的鎂以磷酸鹽形式存在于骨骼和Mg2+是細胞內液中除K+壞死，消滅抑郁、肌肉脆弱無力和暈眩等病癥。成年人每天鎂的需要量為200～300mg。鈣對于全部細胞生物體都是必需的。肌肉、神經、黏液和骨骼中都有Ca2+結合的蛋白質。1.5%～2.0%，一般成年人體內含鈣量約為1200g，成年人每天需要鈣量0.7～1.0gCa5(PO4)3OH99%100mL9～11.5mg，其中一局部以Ca2+存肉的興奮，如血鈣降低，則引起興奮性增加，而產生手足抽搐〔即“抽風〔如鉛〕用。人體缺鈣，將影響兒童的正常生長，或消滅佝僂??；對成年人來說，則患軟骨病，易發(fā)生骨折并發(fā)生出血和癱瘓等疾?。桓哐獕?、腦血管病等也與缺鈣有關。過氧化鈉Na2O2675℃，有二水合物和八水合物。Na2O2具有強氧化性，例如,能把鐵氧化成鐵酸鹽(FeO42-)，甚至在常溫融狀態(tài)下，Na2O2Na2O2水或稀酸作用時生成過氧化氫并放熱，過氧化氫不穩(wěn)定，馬上分解放出氧氣。Na2O2可與空氣中的CO2作用放出氧氣，因此常用在缺乏空氣的場合，如礦井、坑道、潛水、宇宙飛船等方面，以供人們呼吸應急用。Na2O2與強氧化劑〔如KMnO4〕作用時顯復原性，它不溶于乙醇。Na2O2在工業(yè)上常用作漂白劑、殺菌劑、消毒劑、去臭劑、氧化劑等。通常可通過在不含CO2的枯燥空氣流中把金屬鈉加熱到300℃來制取Na2O2。碳酸鈉、碳酸氫鈉Na2CO3又叫純堿，俗稱蘇打。無水碳酸鈉是白色粉末或細粒，加熱至851℃時熔化而不Na2CO3Na2CO3碳酸鈉以水合物存在時有Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O、Na2CO3·10H2O，日常的食用Na2CO3存在于我國內地的鹽堿湖中，低溫時，湖面上會也是造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革、石油、染料、食品等工業(yè)的重要原料。在工業(yè)上純外表的去油劑，以及用來制鈉的其他化合物。碳酸鈉可由自然礦物〔碳酸鈉石Na2CO3·NaHCO3·2H2O，又稱自然堿〕加工而得，更多的是由氨、二氧化碳和飽和食鹽水為原料制得。NaHCO3NaHCO3是發(fā)酵粉的主要成分，結晶碳酸鈉吸取CO2可制得碳酸氫鈉，它也是氨堿法制純堿的中間產物。一般說來，碳酸和碳酸鹽的熱穩(wěn)定性有以下規(guī)律：H2CO3＜MHCO3＜M2CO3〔M為堿金屬〕同一主族元素〔如堿金屬元素〕的碳酸鹽：Li2CO3＜Na2CO3＜K2CO3＜Rb2CO3堿金屬碳酸鹽＞堿土金屬碳酸鹽＞過渡金屬碳酸鹽氧化鋁、氫氧化鋁Al2O3俗名礬土，是一種難熔又不溶于水的白色粉末。它的熔點為2015℃，沸點為2980℃。Al2O3具有不同晶型，主要有α和γ兩種變體。自然界存在的α型氧化鋁稱為剛玉，硬度僅次于金剛石，混有少量雜質可使剛玉帶有各種色澤，稱為寶石，如紅寶石〔含有少量的Cr3〕和藍寶石〔含Ti3和Fe2、Fe3，目前可用熔融氧化鋁人工結晶方法制造動局部的軸承、鐘表上的鉆石，以及磨料、耐火材料等?；钚匝趸Xγ型氧化鋁，是一種多孔物質，每克內外表積可達數(shù)百平方米，有極高的活性，可吸附水蒸氣和很多氣體分子，常用作吸附劑、催化劑和枯燥劑。Al2O3是典型的兩性氧化物，可溶于酸也可溶于堿。氧化鋁是電解法制金屬鋁的主要原料，40%～60%，雜質主要質分開。氫氧化鋁又稱為氧化鋁的水合物，有三水合氧化鋁Al2O3·3H2O〔即Al(OH)3〕和一Al2O3·H2OAlO(OH)在加熱時分解成水和氧化鋁它既能溶于強酸生成鋁鹽溶液作吸附劑、媒染劑和離子交換劑，也用于作瓷釉、耐火材料、防火布等的原料。氫氧化鋁凝膠有中和胃酸和保護潰瘍面的作用，可用于治療胃和十二指腸潰瘍、胃酸過多等。鐵的合金生鐵2%～4.3%的鐵的合金叫做生鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不行鍛。依據生鐵里碳的存在形態(tài)不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵。煉鋼生鐵來煉鋼，所以叫它煉鋼生鐵。由于它的斷口呈白色，又叫白口鐵。鑄造生鐵使它不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造機床床座、鐵管等。因此，把這種生鐵稱為鑄造生鐵。由于它的斷口呈灰色，通常又叫灰口鐵。球墨鑄鐵和閥門等。的生鐵。在高爐冶煉過程中，鐵礦中的某些金屬元素如鉻、鎳、鈷、鋇、鈦、鈮等大局部復原進入鐵水。鋼含碳量一般在0.03%～2%的鐵的合金叫做鋼。鋼堅硬，有韌性、彈性，可以鍛打、壓延，也可以鑄造。鋼的分類很多，如按化學成分分類，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼碳素鋼又叫一般鋼。它所含的碳、硅、錳比生鐵少得多，硫和磷的含量也比生鐵低得多。依據含碳量的不同，碳素鋼的性質也各不一樣，含碳量越高硬度越大，含碳量越低韌性越強。0.3%的叫做低碳鋼；含碳量在0.3%～0.6%之間的叫做中碳鋼；含碳量在0.6%以上的叫做高碳鋼。低碳鋼和中碳鋼用來制造機器零件、管子等，高碳鋼用來制造刀具、量具和沖壓模具等。合金鋼從而使鋼具有各種不同的特別性能，如強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕，以及其他很多優(yōu)良性能。下面是一些特種鋼的性能和用途：鎢鋼、錳鋼硬度很大制造金屬加工工具、拖拉機履帶和車軸等錳硅鋼韌性特別強制造彈簧片、彈簧圈等鉬鋼抗高溫制造飛機的曲軸、特別硬的工具等鎢鉻鋼硬度大，韌性很強做機床刀具和模具等鎳鉻鋼〔不銹鋼〕抗腐蝕性能強，不易氧化制造化工生產上的耐酸塔、醫(yī)療器械和日常用品等鋁合金鋁合金廣泛應用于運輸、建筑、輕工、化工、儀表、機械等部門，以及包裝和家用器具等方添加合金元素的首要目的是提高在不同環(huán)境條件下的機械強度性、韌性與抗腐蝕性。鋁合金按生產工藝可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。鑄造鋁合金又可分為Al-SiAl-CuAl-MgAl-Zn系鑄造鋁合金。它們的主要性質和用途列表如下：種類主要性能主要用途Al-Si系鑄造鋁合金高流淌性、低收縮率和低熱裂傾向，良好抗腐蝕性及可焊性，低膨脹系數(shù)適合鑄造外形簡單的構件Al-Cu系鑄造鋁合金熱處理效果突出，熱穩(wěn)定性好適合鑄造高溫工作的構件Al-Mg系鑄造鋁合金較高的抗腐蝕性和強度，良好的切削性能和低的外表粗糙度用于鑄造在海水中工作的構件Al-Zn系鑄造鋁合金抗腐蝕性及尺寸穩(wěn)定性較高，良好的可焊性，有明顯的時效硬化力量適于砂型鑄造壓氣機活塞、氣缸座等變形鋁合金可分為防銹鋁、硬鋁、鍛鋁和超硬鋁四類。防銹鋁包括Al-MnAl-Mg系合金，抗腐蝕性Al-Cu-Mg強度，銅含量掌握在4.0%～4.8%的范圍內。鍛鋁合金有Al-Mg-SiAl-Mg-Si-Cu系一般鍛用鋁合金及Al-Cu-Mg-Fe-Ni適用于生產鍛件。超硬鋁屬Al-Zn-Mg-Cu系，是鋁合金中強度最高的一類。通過掌握鎂、鋅總量，添加適量的銅、鉻及錳，可改善合金的抗應力和抗腐蝕力量。銅合金銅合金具有優(yōu)異的導電、導熱性能，良好的耐腐蝕性能，易于加工成型，又有足夠的強度、彈性和耐磨性，廣泛用于建筑、電氣、造船和化工等很多重要的工業(yè)領域。銅合金的種類很多。依據傳統(tǒng)的分類方法，銅合金可分為紫銅、黃銅(Cu-Zn)、白銅(Cu-Ni)和青銅(CuSn、Al、Be、Si、Mn、Cr、Cd、Zr、Ti等元素組成的合金的統(tǒng)稱)四類。依據銅合金使用時的狀態(tài)或成型方法，又可將其分為鑄造銅合金和變形銅合金。鑄造銅合金與變形銅合金的區(qū)分主要是：①鑄造合金通常無論是熱加工或者冷加工，都較難以塑性變形。②雖然某些合金化元素，如鉛、錫、鐵和鋁，既可以添加到變形合金，也可以金的元素目的是改善金屬液的流淌性、鑄造組織或強度。某些元素添加到變形合金中，可能形合金。型金屬材料金屬纖維制得，而很少使用化學制備法。品種有鋼絲、鋁絲、鎢絲、鈹絲等。土和橡膠。1959年首次將鋼纖維用作輪胎簾子線，目前90%以上的汽車輪胎使用鋼纖維。0.5%～6%12μm的鎢絲用于制BSiC纖維以及白熾燈的燈絲。在紡織行業(yè)中，用鋁絲制做帶金屬光澤的裝飾線。超導材料超導現(xiàn)象最早是由荷蘭科學家H.K.Annes1911電阻隨溫度降低而下降，然后突然降為零，并將這種電阻為零時的溫度〔4.2K〕稱為臨界溫度，用Tc表示。后來把這種電阻為零的現(xiàn)象稱為“超導生疏到除了臨界溫度Tc外，還有臨界磁場強度Hc和臨界電流Ic這兩個臨界參數(shù)。19111986年，超導體的Tc提高很小。其中，1973年覺察了Nb3Ge合金超導材料，Tc23.2K，并保持Tc10年以上，當時認為超過該值是極為困難的。1986年瑞士的BednozMuller覺察了Tc30KLa-Ba-Cu-O系氧化物超導體，從今開創(chuàng)了超導材料爭論的嶄局面。1987年美國宣布覺察Tc98K的超導材料，緊接著中國科學院物理爭論所覺察了Y-Ba-Cu-O100K以上，Tc78.5K，超導臨界溫度第一次突破了液氮溫度771988年初美國和日本相繼報道不含稀土的Bi-Ca-Cu-OTl-Ba-Ca-Cu-O兩系列超導體，其Tc110K125K?，F(xiàn)道元素周期表上有26種金屬元素具有超導性，它們的Tc10K以下，難以有有用價值。于是科學家把留意力轉向開發(fā)合金或金屬化合物的爭論之中，迫切期望找到高溫超導體。超導特性通常只用TcTc還必需有相當高的超導破壞磁場〔臨界磁場Hc〕和臨界電流密度Ic。也就是說，只有同時滿足以上三個條件才有有用的可能，但不是全部的應用都要求高的臨界磁場性能。超導的主要應用有：核磁共振成像核磁共振成像一般是從氫原子核的核自旋變化信號中獲得的。人體中75%是水，因此可以內，很簡潔進入人體。與X射線層析照相比，核磁共振成像所用的電磁輻射和磁聲對人體無害。核磁共振譜儀承受常規(guī)磁體或永久磁體的核磁共振譜儀的共振頻率只能到達100MHz。目前美國利用高600MHz900MHz的核磁共振儀，用于有機分子波譜分析。超導儲能式的轉換，因而具有儲能密度大和儲能效率高于90%，以及只要幾十毫秒就可以作出從充電向放電轉變的反響等優(yōu)點。超導電纜導技術的關鍵是制作超導電纜。磁懸浮列車因磁懸浮可使列車懸浮起來，脫離地面的接觸支撐，因而列車速度可提高到500km/h，相當于地面飛機。超導線圈可產生磁懸浮列車所需的強大磁場。日本的山梨試驗干線全長42.8km1997550km/hCu-Nb-Ti60kg2t。20232月報道，我國高溫超導磁懸浮試驗車在西南交大研制成功，全車總共344塊超導材料，全部是國內研制。中國科學院物理爭論所在20232月又合成了高質量二硼化鎂超導體，它具有易加工、電導率高、使用便利等特點，有優(yōu)良的可應用性，如在臨界電流可供給強電輸運、強磁場以及高品質的微波元件，可制備更好的超導量子干預器件。磁性材料淬火馬氏體碳鋼是最早生產和使用的永磁材料1～2kJ/m320世紀30～60Fe-Ni-AlFe-Cr-CoCu-Ni-FeCu-Ni-Co系、Fe-Co-V系和Mn-Al-C40～88kJ/m3。此外還有鋇鐵氧25kJ/m3生產工藝簡潔，本錢較低，磁性也不錯，至今仍是工業(yè)產量最大的永磁材料。永磁材料進展1966年，K.StrnatYCo5稀土永磁體SmCo5Sm2Co17其次代和Nd2Fe14B第三代稀土永磁材料。稀土永磁材料的最大特點是使得器件體積大幅度減小，構造緊湊，有助于電器設備小型化。用電器及設備類：照相機、收錄機、激光唱機、錄像機、空調、冰箱等；③醫(yī)療器械類：X公用品類：計算機、打印機、復印機等；⑤其他：用于衛(wèi)星導航的微波器件、用于航天飛機和陀螺儀的磁軸承、磁懸浮列車等。型合金輕質合金鋁鋰合金具有高比強度〔斷裂強度/密度、高比剛度且相對密度小的特點，如用作現(xiàn)代飛機50kg7471kg，一年可獲利2000美元。鈦合金比鋼輕、耐腐蝕、無磁性、強度高，是用于航空和艦艇的抱負材料。儲氫合金由于石油和煤炭的儲量有限，而且在使用過程中會帶來環(huán)境污染等問題，尤其是20世紀70是重要環(huán)節(jié)。1969LaNi5儲氫合金，具有大量的可逆地吸取、釋放氫氣的性質，其合金氫化物LaNi5H6中氫的密度與液態(tài)氫相當，約為氫氣密度的1000倍。Mg、Ca、Ti、Zr、YLa等屬于第一種金屬，F(xiàn)e、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等屬于其次種金屬。前者掌握儲氫量，后者掌握氫的較抱負的儲氫材料。超耐熱合金12001200等。查找符合耐高溫、可長時間運行〔10000h以上、耐腐蝕、高強度等要求的合