Dodaj do listy

Metale jako surowce ważne gospodarczo

    • Żelazo:

Żelazo to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Fe od łacińskiej nazwy ferrum. Jego masa molowa wynosi 55, 847 g, zaś liczb atomowa 26. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Rozpoczyna grupę 8. układu okresowego, nazywaną żelazowcami.

Właściwości fizyczne:

Żelazo to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy. Jest kowalny, ciągliwy, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 7,87 g/cm3. Wykazuje srebrzystoszarą barwę. Wyróżnia się cztery Cztery Liczba cztery symbolizuje wszechświat materialny, cztery pory roku, cztery strony świata, cztery kwadry księżyca, cztery wiatry, cztery wieki ludzkości, cztery rzeki Hadesu, cztery konie Apokalipsy,... Czytaj dalej Słownik symboli literackich odmiany alotropowe żelaza, które są trwałe w odpowiednich przedziałach temperaturowych:

α-Fe β-Fe  γ-Fe δ-Fe

Odmiana α-Fe posiada właściwości ferromagnetyczne. Pozostałe postacie wykazują właściwości paramagnetyczne. Dla żelaza charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1535 [ºC]

Twrz.= 2750 [ºC]

Właściwości fizyczne żelaza można łatwo i w szerokich granicach modyfikować, poprzez dodanie niewielkich ilości innych pierwiastków. Fakt ten znalazł zastosowanie przy wytwarzaniu stopów żelaza, głównie stali. Przykładowo, czyste pod względem chemicznym żelazo jest o wiele bardziej miękkie od żelaza zawierającego domieszki węgla.

Właściwości chemiczne:

Żelazo nie ulega reakcjom chemicznym w warunkach pokojowych, ponieważ jest pokryte cieniutką warstewką swoich tlenków. Zdolność do wytwarzania takiej warstwy, zabezpieczającej przed korozją nazywa się pasywacją. Dzięki niej żelazo jest stosunkowo odporne na działanie większości czynników chemicznych i może być stosowane jago materiał strukturalny i budowlany, odporny na działanie czynników atmosferycznych. W przypadku uszkodzenia tej warstwy, następuje jej samorzutna odbudowa. Na odsłoniętej części żelaza zachodzi reakcja z tlenem zawartym w powietrzu.

Pod wpływem roztworów kwasów, zasad i innych elektrolitów żelazo koroduje. Efektem tego procesu jest powstawanie rdzy na powierzchni żelaza. Rozdrobnione żelazo posiada nieco odmienne właściwości. Potrafi samoistnie zapalić się w atmosferze powietrza. Dochodzi wówczas do jego utleniania, czego efektem są otrzymane tlenki żelaza, przede wszystkim tlenek żelaza (II, III) - Fe3O4. Żelazo w takiej postaci można otrzymać na w wyniku redukcji jego tlenków, przeprowadzonej za pomocą wodoru.

W podwyższonej temperaturze utlenić można także nie rozdrobnione żelazo. W temperaturze powyżej 500 ºC uzyskuje się wspomniany wyżej tlenek żelaza (II, III). Tlenek ten wykorzystuje się w niektórych wyrobach walcowanych i kutych na gorąco. W jeszcze wyższych temperaturach można otrzymać czysty tlenek żelaza (III) - Fe2O3.

W temperaturze powyżej 470 ºC można także przeprowadzić reakcje z parą wodną. W jej wyniku otrzymuje się mieszaninę uwodnionych tlenków żelaza.

Pod wpływem rozcieńczonych, nie utleniających kwasów mineralnych, żelazo ulega utlenianiu. W czasie reakcji powstają sole żelaza (II) oraz jest wydzielany wodór.

Np. 2 HCl + Fe → FeCl2 + H2

H2SO3 + Fe → FeSO3 + H2

Jeżeli na żelazo zadziała się kwasami o właściwościach utleniających otrzyma się sole żelaza trójwartościowego. Należy jednak pamiętać, iż kwasy takie musza być rozcieńczone i nie wolno ich stosować na gorąco. W przeciwnym wypadku dojdzie do pasywacji. Żelazo pod wpływem silnego odczynnika kwasowego pokryje się cienką warstwą tlenku, która skutecznie zabezpieczy go przed zajściem dalszej reakcji.

Np. 6 HNO3rozc.+ 2 Fe → 2 Fe(NO3)3 + 3 H2

Żelazo, które uległo już pasywacji nie reaguje z innymi kwasami, oprócz tych, które wykazują właściwości redukujące.

Pod wpływem chloru cząsteczkowego, metal utlenia się do chlorku żelaza (III):

3 Cl2 + 2 Fe → 2 FeCl3

Jak wynika z powyżej przestawionych informacji, żelazo najczęściej występuje na +II i +III stopniu utlenienia. Spotykane są jednak jego związki - tzw. żelaziany, w których może występować na +IV, +V lub +VI stopniu utlenienia oraz na -II w anionach kompleksowych (np. [Fe(CO)4]2-).

Ponadto żelazo bardzo chętnie tworzy związki kompleksowe o liczbie koordynacyjnej 6. Przykładem takiego związku może być: K4[Fe(CN)6] - heksacyjanożelazaian (II) potasu.

Otrzymywanie:

Na skalę przemysłową żelazo, a dokładniej jego stopy otrzymuje się w wielkim piecu. W czasie procesów zachodzących w nim następuje redukcja tlenków żelaza (II) i żelaza (III). Tlenki te są łatwo dostępne. W przyrodzie występują bogate źródła żelaza w postaci: magnetytu (Fe3O4), hematytu (Fe2O3), pirytu (FeS2), a także limonitu i syderytu. Związki te redukuje się za pomocą koksu w procesie wielkopiecowym, który jest najważniejszą metodą uzyskiwania żelaza.

W celu uzyskania czystego metalu należy zastosować inną metodę. Najczęściej redukuje się tlenki żelaza za pomocą wodoru. Otrzymany w ten sposób metal zawiera jedynie ok. 0,007 % zanieczyszczeń. Istnieją jeszcze inne metody: elektrolityczny rozkład soli żelaza lub termiczny rozkład karbonylku żelaza.

Zastosowanie:

Czyste żelazo stosuje się do produkcji rdzeni elektromagnesów oraz łusek i pocisków. Najczęściej, żelazo w postaci stopów, wykorzystuje się jako materiał konstrukcyjny. Najbardziej znane są stopy żelaza z węglem, czyli stale oraz żeliwa, a także stopy z innymi pierwiastkami (żelazostopy). Żelazo w postaci związanej ponadto wykorzystuje się do wytwarzania farb, materiałów ściernych oraz jako katalizator.

  • Nikiel:

Nikiel to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Ni od łacińskiej nazwy nicollum. Został odkryty w roku 1751 przez barona A.F. Cronstedta w badanym przez niego minerale - nikielinie. Jego masa molowa wynosi 58,69 g, zaś liczb atomowa 28. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Rozpoczyna grupę 10. układu okresowego, nazywaną niklowcami.

Uwaga: Nikiel oraz związki niklu zalicza się do substancji toksycznych!

Właściwości fizyczne:

Nikiel to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy. Jest kowalny, ciągliwy, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 8,9 g/cm3. Wykazuje srebrzystobiałą barwę. Posiada, podobnie jak α-Fe własności ferromagnetyczne.

Dla niklu charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1453 [ºC]

Twrz.= 2732 [ºC]

Właściwości chemiczne:

Nikiel w postaci litej jest niezwykle odporny na działanie zasad. Dopiero w temperaturze powyżej 500 ºC wchodzi w reakcje ze stopionymi wodorotlenkami metali. Nie ulega zniszczeniu pod wpływem warunków atmosferycznych. W większości kwasów łatwo rozpuszcza się, z utworzeniem soli, w której tworzy kationy dwudodatnie Ni2+. Jest jedynie odporny na działanie stężonego kwasu azotowego (V), pod wpływem którego ulega pasywacji. Po ograniu reaguje z wieloma pierwiastkami chemicznymi, m.in.:

Z tlenem tworzy tlenki: tlenek niklu (II) i tlenek niklu (III):

2 Ni + O22 NiO

4 Ni + 3 O2 2 Ni2O3

Reakcja z siarką prowadzi do utworzenia siarczków niklu o różnej strukturze, np. NiS, Ni3S4.

Ponadto wchodzi w reakcje z innymi pierwiastkami, m.in. fluorowcami (np. NiCl2), fosforem (np. Ni3P2), arsenem, selenem, krzemem i in.

W związkach chemicznych występuje najczęściej na +II stopniu utlenienia, rzadziej na +III. Bardzo rzadko tworzy związki, w których spotyka się go na stopniach utlenienia od -I do +IV. Chętnie tworzy związki kompleksowe.

Występowanie:

Nikiel zalicza się do pierwiastków dość rozpowszechnionych we wszechświecie. Wchodzi w skład jądra ziemi, a także meteorytów. W litosferze buduje minerały: nikielin - NiAs, milleryt - NiS, gersdorffit - NiAsS oraz pentlandyt, garnieryt i inne.

Otrzymywanie:

Nikiel potrzebny do celów przemysłowych uzyskuje się przez prażenie rud niklowych w piecach hutniczych. W efekcie uzyskuje się tlenki niklu, określane mianem kamienia niklowego, z których następnie otrzymuje się czysty nikiel, na drodze redukcji węglem. Uzyskany metal zawiera ok. 8 % zanieczyszczeń.

W celu uzyskania czystszego metalu stosuje się inne metody. Najczęściej rozkłada się termicznie karbonylek niklu. Związek ten, niezwykle toksyczny, już w temperaturze 50 ºC ulega rozkładowi na tlenek węgla (II) i nikiel. Uzyskany metal zawiera niewiele, bo jedynie ok. 0,05 % zanieczyszczeń. Wyżej opisany sposób otrzymywania niklu nazywa się metodą Monda.

Zastosowanie:

Nikiel jest stosowany do nanoszenia powłok ochronnych, czyli do tzw. niklowania. Stanowi również składnik wielu stopów metali, m.in. konstantan, nikielin, miedzionikle. Stopy takie wykazuje charakterystyczne cechy, np. są kwasoodporne, posiadają właściwości magnetyczne lub są żaroodporne. Ponadto wykorzystuje się go jako katalizator. Związki niklu znajdują zastosowanie w technologii barwienia szkieł i porcelany.

  • Mangan:

Mangan to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Mn od łacińskiej nazwy manganum. W roku 1774 został odkryty przez Karla Wilhelma Scheelego. W kilka miesięcy później udało się go wyodrębnić. Dokonał tego Johann Gottlieb Gahn. Jego masa molowa wynosi 54,938 g, zaś liczb atomowa 25. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Rozpoczyna grupę 7. układu okresowego, nazywaną manganowcami.

Uwaga: Związki niklu zalicza się do substancji toksycznych!

Właściwości fizyczne:

Mangan to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy. Jest kowalny, ciągliwy, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 7,42 g/cm3. Wykazuje srebrzystobiały kolor o lekko różowym zabarwieniu. Jest kruchy i twardy. Wyróżnia się cztery odmiany alotropowe manganu. Dla manganu charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1244 [ºC]

Twrz.= 1962 [ºC]

Właściwości chemiczne:

Mangan w postaci litej jest trwałym metalem. Rozdrobniony łatwo wchodzi w reakcje chemiczne. Pod wpływem kwasów nieutleniających tworzy sole, w których występuje w postaci kationu Mn2+. Z tlenem może tworzyć wiele tlenków, najważniejsze z nich to: tlenek manganu (II) - MnO, o właściwościach zasadowych, tlenek manganu (IV) - MnO2, o właściwościach amfoterycznych oraz dwa tlenki kwasowe: tlenek manganu (VI) - MnO3 oraz tlenek manganu (VII) Mn2O7. Ogólnie mangan występuje w związkach na różnych stopniach utlenienia od -I po +VII. Chętnie tworzy związki kompleksowe. W stanie rozdrobnionym łączy się również z innymi pierwiastkami: siarką, węglem i azotem. Manganiany (VII) - sole kwasu nadmanganowego są silnymi utleniaczami.

Występowanie:

Mangan należy do jednych z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków w skorupie ziemskiej. Spotkać go można w licznie tworzonych przez niego minerałach. Ich przykładami są: piroluzyt - MnO2, manganit - MnO∙OH, braunit, hausmanit oraz wiele innych.

Otrzymywanie:

Najczęściej mangan otrzymuje się w procesie redukcji tlenku manganu (IV), który jest łatwo dostępny w postaci minerału piroluzytu. Ponadto można przeprowadzać elektrolizę roztworów wodnych soli, zawierających mangan. Na skale techniczną uzyskuje się zamiast czystego metalu, jego stopy z żelazem - tzw. żelazomangan., znajdujące szersze zastosowanie w przemyśle.

Zastosowanie:

Dodatek manganu w stopach metali, sprawia, że taki stop wykazuje wyższą odporność na ścieranie. Domieszki tego metalu spotyka się w brązach, mosiądzach, stalach, żeliwach i innych, np. w manganinie, stanowiącym stop z miedzią i nilem. Związki manganu wykorzystuje się w chemii do przeprowadzania analiz, w farmaceutyce, do produkcji farb, a także w mikroelektronice.

  • Chrom:

Chrom to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Cr od greckiej nazwy chromium. Został odkryty w roku 1797, a rok później udało się go wyodrębnić. Dokonał tego L.N. Vauquelin. Jego masa molowa wynosi 51,996 g, zaś liczb atomowa 24. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Rozpoczyna grupę 6. układu okresowego, nazywaną chromowcami.

Właściwości fizyczne:

Chrom to pierwiastek metaliczny, wykazujący właściwości amfoteryczne. Jest kowalny, ciągliwy, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 7,2 g/cm3 oraz wysokotopliwych. Ma barwę srebrzystobiałą. Jest kruchy i twardy. Wyróżnia się dwie odmiany alotropowe chromu. Dla chromu charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1857 [ºC]

Twrz.= 2672 [ºC]

Właściwości chemiczne:

Jak już wyżej wspomniano wykazuje właściwości amfoteryczne. W związkach chemicznych jest spotykany na stopniach utlenienia od -II do +VI. Najczęściej jednak tworzy związki na +II, +III i +VI stopniu utlenienia. Lity chrom jest odporny na działanie odczynników chemicznych, gdyż ulega pasywacji. W postaci sproszkowanej łatwo reaguje z innymi substancjami; pośrednio lub bezpośrednio łączy się z niemal wszystkimi pierwiastkami. Do najważniejszych związków chromu należy zaliczyć; tlenek chromu (II) - CrO, tlenek chromu (III) - Cr2O3, tlenek chromu (VI) - CrO3, chromiany i dichromiany, wodorotlenki chromu: Cr(OH)2 i Cr(OH)3, a także siarczki chromu i halogenki.

Występowanie:

Zaliczany jest do dość rozpowszechnionych pierwiastków chemicznych. W przyrodzie spotyka się go w postaci minerałów. Można wśród nich wymienić: chromit - FeCr2O4 i krokoit - Pb[CrO4].

Otrzymywanie:

Po raz pierwszy chrom wyodrębniono z krokoitu. Współcześnie pozyskuje się go z chromitu, pospolitego minerału. Na skalę przemysłową chrom uzyskuje się w wyniku redukcji jego tlenków w procesie aluminotermicznym. W efekcie otrzymuje się stop żelaza z glinem oraz oczyszczony chrom. Chrom o wysokim stopniu czystości uzyskuje się dzięki elektrolizie.

Zastosowanie:

Chrom stanowi składnik dodawany do stopów metali, w celu zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej oraz odporności na korozje. Wraz z niklem tworzy stop, którym pokrywa się przedmioty metaliczne. Znajduje zastosowanie w galwanotechnice oraz w ceramice do barwienia szkieł i porcelany. Ponadto wytwarza się z niego elementy układów scalonych.

  • Cynk:

Cynk to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Zn od niemieckiej nazwy zincum. Był znany już w czasach starożytnych, jednak wyodrębnienia go, pozwalającego na przemysłowe otrzymywanie cynku dokonał dopiero w roku 1752 A.S. Margraff. Masa molowa cynku wynosi 65,39 g, zaś liczb atomowa 30. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Rozpoczyna grupę 12 układu okresowego, nazywaną cynkowcami.

Właściwości fizyczne:

Cynk jest typowym pierwiastkiem metalicznym, wykazującym charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 7,14 g/cm3 oraz niskotopliwych. Wykazuje srebrzystobiały kolor o lekko niebieskim zabarwieniu. W temperaturze ok. 100 - 150 ºC staje się plastyczny, co pozwala na łatwe formowanie wyrobów cynkowych. Jest twardy i kruchy. Dla cynku charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 419,5 [ºC]

Twrz.= 907 [ºC]

Właściwości chemiczne:

Cynk zaliczany jest do pierwiastków o właściwościach amfoterycznych. W związkach chemicznych występuje na +II stopniu utlenienia. W powietrzu atmosferycznym jest niereaktywny, ponieważ ulega pasywacji. W postaci rozdrobnionej można go spalić, otrzymując tlenek cynku, który ma charakter amfoteryczny:

2 Zn + O2 → 2 ZnO

Cynk rozpuszcza się w roztworach kwasów nieutleniających - tworzą się sole cynku:

Np. Zn + H2SO3 → ZnSO3 + H2

Może również ulec roztworzeniu w roztworach mocnych zasad, z utworzeniem hydroksycynkanów:

Np. Zn + KOH → Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2 KOH → K2[Zn(OH4)]

Do pozostałych ważniejszych związków cynku należy zaliczyć: siarczek cynku - ZnS i chlorek cynku - ZnCl2.

Występowanie:

Naturalnie cynk jest spotykany w minerałach, m.in.: blendzie cynkowej (ZnS), smitsonicie (ZnCO3), wilemicie, hemimorficie. Zazwyczaj występuje w postaci rud, czyli większych nagromadzeń.

Otrzymywanie:

Głównym substratem wykorzystywanym do otrzymywania czystego cynku jest siarczek cynku, który jest stosunkowo łatwo dostępny. Istnieją dwie metody uzyskania metalicznego cynku. Pierwsza to metoda pirometalurgiczna, polegająca na przeprowadzeniu siarczku cynku w tlenek, a następnie jego redukcji, którą wykonuje się za pomocą koksu w piecach hutniczych. Tak uzyskany cynk wymaga jeszcze oczyszczenia, którego dokonuje się poprzez destylację frakcyjną. Jest metoda od której obecnie się odchodzi.

Drugim sposobem uzyskania cynku jest elektroliza, którą coraz częściej się stosuje. Polega ona, w pierwszym etapie na przeprowadzeniu siarczku w siarczan, a następnie na elektrolizie roztworu tak otrzymanej soli.

Zastosowanie:

Metal ten jest wykorzystywany do produkcji stopów, m.in. mosiądzu i nowego srebra. Używa się go do cynkowania, czyli pokrywania warstwą cynku powierzchni przedmiotów. Z blach czystego metalu wykonuje się różne wyroby, np. rury i rynny. Ponadto jest stosowany w produkcji elektrod, a także w przemyśle optoelektronicznym. Związki cynku wykorzystuje chemia oraz farmaceutyka.

  • Molibden:

Molibden to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Mo od greckiej nazwy molybdaenum. Molibden został uznany za odrębny pierwiastek chemiczny w roku 1778 przez K.W. Scheelego, zaś wyodrębniono go po raz pierwszy w roku 1782. Dokonał tego P.J. Hjelm. Masa molowa molibdenu wynosi 95,94 g, zaś liczb atomowa 42. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Położony jest w 6. grupie układu okresowego, nazywanej chromowcami.

Właściwości fizyczne:

Molibden jest typowym pierwiastkiem metalicznym, wykazującym charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 10,2 g/cm3 oraz wysokotopliwych. Posiada srebrzystobiały kolor. Jest twardy i kruchy. Dla molibdenu charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 2617 [ºC]

Twrz.= 4612 [ºC]

Właściwości chemiczne:

Molibden to wyjątkowo trwały metal. Nie ulega korozji na powietrzu, ani nie reaguje z kwasami i zasadami. Pod wpływem środków utleniających, takich jak np. kwas azotowy Azotowy kwas chem. - mocny kwas, żrąca ciecz, stosowana w produkcji nawozów sztucznych, barwników, materiałów wybuchowych i preparatów farmaceutycznych.
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
(V) ulega pasywacji, co zabezpiecza go przed reakcją. Roztwarza się jedynie w kwasie fluorowodorowym oraz stężonym kwasie siarkowym (VI). W temperaturze powyżej 700 ºc wchodzi w reakcje chemiczną z innymi pierwiastkami, m.in. z azotem, węglem, siarką, tlenem. W związkach chemicznych występuje na stopniach utlenienia od -II do +VI (z wyjątkiem -I); najczęściej jednak tworzy związki na +VI stopniu utlenienia. Chętnie łączy się w związkach koordynacyjnych. Wśród ważniejszych związków molibdenu można wymienić: tlenek molibdenu VI - MoO3, siarczek molibdenu - MoS2, sześciofluorek molibdenu - MoF6.

Występowanie:

Najważniejsze minerały zawierające molibden to: molibdenit (MoS2), molibdyt (MoO3) i wulfenit.

Otrzymywanie:

Molibden najczęściej występuje w postaci dwusiarczku molibdenu - minerału, któremu bardzo często towarzyszą złoża cyny i wolframu. Czysty metal uzyskuje się poprzez zmielenie flotację minerału, a następnie jego prażenie. Otrzymany w pierwszym etapie tlenek molibdenu (VI) jest poddawany procesom oczyszczania i redukcji węglem lub wodorem. Proces ten można zilustrować równaniami reakcji:

2 MoS2 +7 O2 →2 MoO3 + 4 SO2

MoO3 + 3 C → 2 Mo + 3 CO2

Zastosowanie:

Molibden, podobnie jak inne metale stanowi, składnik używany do wytwarzania stopów. Stale zawierające molibden uznaje się za szlachetne. Służą do specjalnych celów: konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości, żaroodpornych i innych. Wysoko oczyszczony molibden jest wykorzystywany w technice jądrowej, do wytwarzania termopar, elektrod oraz elementów grzejnych w piecach i żarówkach. Związki chemiczne zawierające molibden stosuje się do produkcji farb, smarów, nawozów sztucznych, a także w chemii do przeprowadzania analiz oraz jako katalizator.

  • Miedź:

Miedź to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Cu od łacińskiej nazwy cuprum. Metal ten był znany ludzkości już od czasów starożytnych. Masa molowa miedzi wynosi 63,54 g, zaś liczb atomowa 29. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Położony jest w 11. grupie układu okresowego, nazywanej miedziowcami.

Właściwości fizyczne:

Miedź jest typowym pierwiastkiem metalicznym, wykazującym charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 8,96 g/cm3. Ma brunatnoczerwony kolor. Jest miękka i krucha. Dla miedzi charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1083 [ºC]

Twrz.= 2567 [ºC]

Miedź zalicza się do metali półszlachetnych. Należy do jednych z najlepszych przewodników elektryczności i ciepła.

Właściwości chemiczne:

Jak już wspomniano, miedź jest metalem półszlachetnym, z tego względu reaguje z tlenem oraz innymi pierwiastkami dopiero w podwyższonej temperaturze. Najczęściej tworzy związki na +I i +II stopniu utlenienia, bardzo rzadko na +III. Tlenki miedzi mają charakter zasadowy. Związki chemiczne miedzi są zazwyczaj trudno rozpuszczalne w wodzie. Chętnie też tworzy związki kompleksowe. Jej tlenki to tlenek miedzi (I) - Cu2O, o barwie czerwonej oraz tlenek miedzi (II) - CuO, który ma kolor czarny. Uzyskuje się je w wyniku spalania miedzi w tlenie. Jest odporna na działanie kwasów oraz zasad. Roztwarza się dopiero pod wpływem mocnych kwasów utleniających lub innych kwasów, ale w obecności tlenu. W zależności od stężenia kwasu można w tej reakcji uzyskać różne produkty:

Np. 3 Cu + 8 HNO3 (stężony) → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

Cu + 4 HNO3 (b. stężony) → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O

Charakterystyczną cechą roztworów wodnych związków zawierających miedź jest ich barwa - niebieska. Miedź oraz stopy miedzi pozostawione dłużej na powietrzu, szczególnie wilgotnym, pokrywają się warstwą tzw. patyny, będącej produktem korozji. Z chemiczne go punktu widzenia patyna to mieszanina hydroksosoli miedzi dwuwartościowej.

Występowanie:

Miedzi nie zalicza się do pierwiastków bardzo rozpowszechnionych w litosferze, mimo to tworzy bogate, choć rzadkie złoża. Z tego względu pozornie wydaje się dość popularnym metalem. Polska Polska Rzeczpospolita Polska. Państwo położone w środkowej Europie nad Morzem Bałtyckim. Powierzchnia 312 685 km2. Liczba ludności 38 641 tys. (2001 r.). Stolica Warszawa. Język urzędowy polski. Jednostka... Czytaj dalej Słownik geograficzny należy do krajów dość zasobnym w rudy tego metalu, największe zasoby miedzi znajdują się w okręgu Legnicko - Głogowskim. Buduje wiele rodzajów minerałów. Wśród nich można wymienić m.in.: kupryt (Cu2O), kowelin (CuS), chalkopiryt (CuFeS2), chalkozyn (Cu2S), malachit (Cu2[(OH)2/CO3]), bornit, azuryt.

Otrzymywanie:

Nieznaczne złoża miedzi wykazują czystość dochodzącą do 95 %. Niestety większość z nich pochodzi z rud, w których zawartość miedzi waha się w granicach 10 - 80 %. W takich przypadkach stosuje się różne sposoby oczyszczania, m.in. elektrolizę oraz metody metalurgiczne. Najczęściej wykorzystuje się metodę pirometalurgiczną, polegającą na uzyskaniu w pierwszym etapie kamienia miedziowego, czyli stopu siarczków żelaza (II) i miedzi (I). Tak otrzymany kamień przerabia się następnie w konwertorze o temperaturze ok. 950 - 1100 ºC, uzyskując miedź o czystości sięgającej nawet 99,5 %. Metodę pirometalurgiczną jest skuteczna przy pozyskiwaniu miedzi z rud bogatych, jak również z mniej obfitych. Do otrzymywania miedzi o wysokim stopniu czystości stosuje się rafinację elektrolityczną.

Zastosowanie:

Ze względu na bardzo dobre właściwości przewodzenia elektryczności, miedź wykorzystuje się do produkcji przewodów elektrycznych oraz elementów elektrotechnicznych. Wchodzi w skład znanych stopów: brązów oraz mosiądzu. Miedź stosuje się przy projektowaniu nowoczesnych materiałów optoelektronicznych i mikroelektronicznych. Dawniej miedzią pokrywano dachy budynków, w tym także zabytków, gdyż powstająca naturalnie patyna świetnie zabezpieczała przed korozją. Związki chemiczne, których składnikiem jest miedź znajdują zastosowania w wielu gałęziach przemysłu: chemicznym (m.in. do produkcji farb, jako katalizator), ceramicznym (głównie do barwienia szkieł i porcelany), spożywczym (w urządzeniach destylacyjnych, chłodniczych) i innych.

  • Srebro:

Srebro to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Ag od łacińskiej nazwy argentum. Znane było ludziom już w czasach starożytnych. Wzmianki na temat wyrobów ze srebra znajdujemy nawet w Biblii. Masa molowa srebra wynosi 107,868 g, zaś liczb atomowa 47. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Położony jest w 11. grupie układu okresowego, nazywanej miedziowcami.

Uwaga: Srebro oraz jego związki są trujące dla organizmów żywych!

Właściwości fizyczne:

Srebro jest typowym pierwiastkiem metalicznym, wykazującym charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 10,49 g/cm3. Ma srebrzystobiałą barwę. Jest miękkie. Dla srebra charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 961,9 [ºC]

Twrz.= 2212 [ºC]

Srebro zalicza się do metali szlachetnych. Uznaje się je za najlepszy przewodnik elektryczności i ciepła.

Właściwości chemiczne:

Jak już wspomniano srebro jest metalem szlachetnym, w związku z tym jest wyjątkowo odporne na działanie czynników chemicznych. Na powietrzu nie ulega zniszczeniu. Wyjątek stanowi jedynie siarkowodór, który w niewielkich ilościach występuje w atmosferze. Pod jego wpływem srebro pokrywa się warstwą ciemnego nalotu - siarczku srebra (I) (Ag2S). zgodnie z równaniem reakcji:

4 Ag + 2 H2S + O2 → 2 Ag2O + 2 H2O

W reakcje z tlenem wchodzi dopiero po ogrzaniu, przynajmniej do temperatury 180 sC, tworzy się wówczas tlenek srebra (I):

4 Ag + O22 Ag2O

Srebro może występować na dwóch stopniach utlenienia: +I, +II i +III. Najczęściej jednak spotyka się związki srebra na +I stopniu utlenienia. Podobnie jak miedź, chętnie tworzy związki kompleksowe. Halogenki srebra wykazują właściwości fotochemiczne, łatwo rozpadają pod pływem światła. Srebro nie reaguje z kwasami nieutleniającymi. Rozpuszcza się jedynie w stężonych kwasach utleniających:

Np. 3 Ag + 4 HNO3 → 3 AgNO3 + NO + 2 H2O

Ponadto roztwarza się w roztworze cyjanku potasu. Wiele związków srebra jest nierozpuszczalnych w wodzie. Niektóre odznaczają się właściwościami wybuchowymi.

Występowanie:

Naturalnie srebro spotyka się w postaci wolnej oraz związanej w minerałach. Niestety, złoża rodzimego srebra są niewielkie. Do minerałów najbardziej obfitych w srebro należy zliczyć: argentyt (Ag2S), pirargiryt (Ag3SbS3), chlorargiryt (AgCl), prustyt, stefanit, kerargiryt. Ponadto srebro stanowi domieszki w złożach wielu innych metali, m.in. ołowiu, miedzi, czy cynku.

Otrzymywanie:

Najtańszą metodą otrzymywanie srebra jest jego uzyskiwanie z rud innych, popularnych metali, w czasie ich obróbki. Można również pozyskiwać metaliczne srebro z minerałów przez zastosowanie specjalistycznych metod takich, jak: amalgamacja, parkesowanie, czy patisonowanie. W celu uzyskania srebra o wysokim stopniu czystości stosuje się elektrolizę.

Zastosowanie:

Srebro podobnie jak inne metale jest wykorzystywane do produkcji stopów. Czysty metal stanowi surowiec Surowiec przedmiot naturalny (powstały w naturalnym procesie genetycznym), pochodzenia mineralnego, roślinnego lub zwierzęcego, wykorzystywany do dalszego przetwarzania (w przemyśle przetwórczym) w celu uzyskania... Czytaj dalej Słownik geograficzny dla jubilerstwa oraz jest wykorzystywany przy wyrobie przedmiotów artystycznych. Stosuje się go do produkcji specjalistycznych urządzeń i aparatur. Związki srebra znajdują zastosowanie w technice fotograficznej oraz do wytwarzania luster. Niektóre jego związki wykorzystuje farmaceutyka, a także przemysł chemiczny do przeprowadzania syntez organicznych.

  • Złoto:

Złoto to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Au od łacińskiej nazwy aurum. Znane było ludziom już w czasach starożytnych. Wzmianki na temat wyrobów ze srebra oraz obróbki tego metalu znajdujemy nawet w Biblii. Masa molowa złota wynosi 196,967 g, zaś liczba atomowa 79. Zalicza się go do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Położony jest w 11. grupie układu okresowego, nazywanej miedziowcami.

Właściwości fizyczne:

Złoto to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczany jest do metali ciężkich, gdyż jego gęstość wynosi 19,3 g/cm3. Ma jaskrawo - żółty kolor. Jest miękkie. Dla złota charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1064 [ºC]

Twrz.= 3080 [ºC]

Złoto zalicza się do metali szlachetnych.

Właściwości chemiczne:

Jak już wspomniano złoto jest metalem szlachetnym, w związku z tym jest wyjątkowo odporne na działanie czynników chemicznych. Na powietrzu nie ulega zniszczeniu. Jest odporne na działanie kwasów, nawet utleniających, zasad i innych agresywnych czynników. Roztwarza się jedynie w wodzie królewskiej, czyli mieszaninie trzech objętości stężonego kwasu solnego i jednej objętości stężonego kwasu azotowego (V). Mocno rozdrobnione złoto może również reagować z chlorem, dając chlorek złota (III). W związkach chemicznych występuje na +I i +III stopniu utlenienia. Chętnie tworzy związki kompleksowe. Jego związki wykazują zdolność do rozkładu, szczególnie łatwo jego sole ulegają procesom redukcji, w wyniku których wytrąca się złoto. Potrafi tworzyć roztwory koloidalne, charakteryzujące się różną barwą, która zależy od stopnia rozdrobnienia drobinek złota. Można uzyskać m.in. roztwory o kolorze fioletowym, niebieskim lub zielonym.

Występowanie:

Złoto to bardzo rzadki pierwiastek, dlatego jest drogi i wiele osób zajmuje się poszukiwaniem złóż złota. Najczęściej spotyka się go w stanie wolnym. Może także występować w stopach wraz ze srebrem, platyna lub miedzią.

Otrzymywanie:

Częstą metodą pozyskiwania tego cennego kruszcu jest szlamowanie. Próbka złoża zawierająca poszukiwane złoto oraz inne zanieczyszczenia przepłukuje się wodą. W efekcie składniki o niższej gęstości powoli opadają i są usuwane, natomiast ciężkie grudki złota szybko się strącają. Innymi metodami są: amalgamacja, czyli uzyskiwanie złota z ogrzanego amalgamatu, na zasadzie destylacji oraz stosowanie metod chemicznych. Wysoko oczyszczony pierwiastek otrzymuje się za pomocą elektrorafinacji.

Zastosowanie:

Złoto stanowi ważny surowiec dla jubilerstwa. Jego stopy ze srebrem oraz innymi pierwiastkami są stosowane do produkcji monet, przyrządów wykorzystywanych w optyce, mechanice precyzyjnej. Ponadto pierwiastek ten służy medycynie, technice fotograficznej oraz do wyrobu barwionych przedmiotów artystycznych np. witraży, zdobionej porcelany.

  • Platyna:

Platyna to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Pt od łacińskiej nazwy platinum. Została odkryta w roku 1735 przez Antonio de Ulloa. Masa molowa platyny wynosi 195,08 g, zaś liczba atomowa 78. Zalicza się ją do tzw. pierwiastków przejściowych bloku d. Położona jest w 1o. grupie układu okresowego, nazywanej niklowcami.

Właściwości fizyczne:

Platyna to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczana jest do metali ciężkich, gdyż jej gęstość wynosi 21,45 g/cm3. Ma srebrzysto - biały kolor. Jest miękka. Dla platyny charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 1772 [ºC]

Twrz.= 3827 [ºC]

Platynę zalicza się do metali szlachetnych.

Właściwości chemiczne:

Platyna to metal szlachetny, w związku z tym jest wyjątkowo odporna na działanie czynników chemicznych. Na powietrzu nie ulega zniszczeniu. Jest odporna na działanie kwasów, nawet utleniających, zasad i innych agresywnych czynników. Reaguje jedynie z wodą królewską, czyli mieszaniną trzech objętości stężonego kwasu chlorowodorowego i jednej objętości stężonego kwasu azotowego (V). W wyższych temperaturach może również reagować z siarką, węglem oraz fluorowcami. W związkach chemicznych platynę spotyka się na stopniach utlenienia: +I, +II, +IV i +VI, spośród nich najtrwalszy jest +II i +IV. Chętnie i licznie tworzy związki kompleksowe. Posiada charakterystyczną zdolność do pochłaniania gazów. Szczególnie rozdrobniona platyna, którą nazywa się gąbka platynowa lub czernią platynową może wchłonąć duże ilości m.in. tlenu, czy wodoru.

Występowanie:

Platyna, podobnie jak złoto to niezwykle rzadki pierwiastek. Naturalnie występuje w postaci wolnej, czyli jako tzw. platyna rodzima oraz wchodzi w skład wielu minerałów. Ich przykładami mogą być: cooperyt (PtS) i sperylit (PtAs2).

Otrzymywanie:

Najczęściej platynę pozyskuje się z jej formy rodzimej, w której występuje w postaci stopów z innymi metalami, szczególnie często z irydem. W celu otrzymania czystej platyny usuwa się z jej stopów zanieczyszczenia. Najczęściej wykonuje się to przez flotację, wykorzystując fakt, iż platyna jest wyjątkowo ciężkim pierwiastkiem lub metodami elektromagnetycznymi, czy przez destylację (platyna topi się w wyższej temperaturze niż większość pierwiastków).

Zastosowanie:

Podstawowym zastosowaniem platyny jest produkcja Produkcja zorganizowana działalność ludzi polegająca na wytwarzaniu dóbr materialnych oraz świadcząceniu usług, służąca zaspokojeniu potrzeb.
Czytaj dalej Słownik geograficzny
sprzętu laboratoryjnego, np. tygli, parownic. Pełni również funkcję katalizatora w wielu reakcjach chemicznych. Ponadto wykonuje się z niego termometry, elektrody i termoogniwa. Jest wykorzystywana w dentystyce oraz jubilerstwie. Podobnie jak inne metale, jest dodawana do różnych stopów metali.

  • Ołów:

Ołów to pierwiastek metaliczny, oznaczany symbolem Pb od łacińskiej nazwy plumbum. Znany był ludziom od najdawniejszych czasów. Masa molowa ołowiu wynosi 207,2 g, zaś liczba atomowa 82. Zalicza się go do tzw. pierwiastków bloku p. Położony jest w 14. grupie układu okresowego, nazywanej węglowcami.

Właściwości fizyczne:

Ołów to typowy pierwiastek metaliczny, wykazujący charakterystyczne dla metali cechy - kowalność, ciągliwość, posiada metaliczny połysk. Zaliczana jest do metali ciężkich, gdyż jej gęstość wynosi 11,35 g/cm3. Ma kolor szary o lekko niebieskim zabarwieniu. Jest miękkim i łatwo topliwym metalem. Dla ołowiu charakterystyczne są następujące temperatury przejść fazowych:

Ttop.= 327,5 [ºC]

Twrz.= 1740 [ºC]

Uwaga: Ołów oraz jego związki zalicza się do substancji toksycznych!

Właściwości chemiczne:

Ołów to pierwiastek dość aktywny chemicznie. Wystawiony na działanie powietrza atmosferycznego pokrywa się na powierzchni warstwą węglanów ołowiu i tlenku ołowiu (II). Może tworzyć związki na stopniach utlenienia: +II i +IV. Wykazuje właściwości amfoteryczne, dlatego reaguje zarówno z kwasami, jak i z mocnymi zasadami:

Np. Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2↑ (z kwasami nieutleniającymi reaguje jedynie w obecności tlenu)

2 Pb + 4 NaOH + 2 H2O + O2 → 2 Na2[Pb(OH)4]

Wśród najważniejszych związków chemicznych, tworzonych przez ołów należy wymienić: tlenek ołowiu (II) - PbO, tlenek ołowiu (IV) - PbO2, sole ołowiu, takie jak siarczan VI) ołowiu (II) - PbSO4, azotan (V) ołowiu (II) - Pb(NO3)2, wodorotlenek ołowiu (II) - Pb(OH)2, a także halogenki ołowiu dwuwartościowego.

Występowanie:

Ołów nie jest pierwiastkiem powszechnie występującym w przyrodzie. Spotyka go się głównie w minerałach, m.in.: galenie (PbS), cerusycie (PbCO3), piromorficie (Pb3(PO4)4) anglezycie (PbSO4). Ponadto istnieją nieliczne złoża ołowiu w stanie rodzimym.

Otrzymywanie:

Najczęstszym surowcem stosowanym do otrzymywania metalicznego ołowiu są rudy siarczkowe. Rudy takie, głównie popularną galenę, najpierw mieli się, potem praży w strumieniach gorącego powietrza. W efekcie uzyskuje się mieszaninę siarczków, tlenków ołowiu. Następnie związki te poddaje się redukcji poprzez ich prażenie bez dostępu powietrza w obecności koksu. W celu uzyskania ołowiu o wysokim stopniu czystości wykorzystuje się rafinacje elektrolityczną.

Zastosowanie:

Ołów, tak jak i inne metale wchodzi w skład wielu różnych stopów. Jest używany di produkcji sprzęty chemicznego oraz do wytwarzania elementów akumulatorów. Stosuje się go również do wytwarzania osłon kabli.