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金属是怎样炼成的?

2018-08-09 08:44  来源: 新华网

金属是人们使用最早也是使用最广泛的材料之一,金属在人们生活中的重要性不言而喻。那么,我们生活中种类繁多的金属是怎样炼成的?

铜是人类使用最早的金属之一。在我国历史上占据了极为重要的作用。夏商周三代留下了众多刻有铭文的青铜器,为现代人研究夏商周三代提供了重要的历史文献。

铁,作为目前世界上产量与使用量最多的金属,在历史上出现的时间要比铜晚许多。在我国,春秋战国时期人们才开始冶炼铁。在这一时期,人们发现的铁矿较少,并且由于铁的冶炼难度大等原因导致铁的产量较少,因此,铁主要运用在军事方面。

铝的出现相对较晚,直到19世纪中期德国化学家德维尔在前人研究的基础之上,不断试验成功制得了铝锭。1855年在巴黎博览会上,铝作为“来自黏土的白银”与王冠上的宝石一起展出。铝在19世纪是比黄金还要珍贵的宝物。1889年,伦敦化学会为表彰门捷列夫的卓越贡献,赠送的奖品是由铝合金制成的花瓶和杯子。

铜为什么会成为人类第一种冶炼并使用的金属?你可能会认为这与铜矿最早被人类发现有关。然而事实并非如此,在距今约19000年前的周口店,考古人员发现了使用赤铁矿粉作为赭红色颜料的遗迹。到新石器时代(距今10000~4000年),赤铁矿成为当时人们制作彩陶广泛使用的颜料。铝是地壳中含量最多的金属元素,并且在制作陶器的黏土中含有铝元素。因此,人类最先冶炼并大量使用铜,与矿石的发现早晚没有直接联系。

对于金属的化学性质,我们可以根据金属在金属活动性顺序表中所处的位置,了解其化学性质。金属活动性顺序表反映了金属化学性质的活泼程度,越靠前金属的化学性质就越活泼、越容易与其他物质发生化学,就越难被冶炼;越靠后金属的化学性质就越稳定、越难与其他物质发生化学变化,越容易被冶炼。

观察铜、铁、铝三者在金属活动性顺序表中的位置,我们可以看出,大量冶炼并使用三种金属的时间顺序与它们在金属活动性顺序表中的位置恰好相反:铜最靠后,人类最早冶炼;铝最靠前,人类最后开始冶炼。因此,这也就不难解释,为什么铜是人类使用最早的金属之一了。

目前,人类主要有以下四种冶炼金属的方法:

1、淘洗法,典型代表——黄金。黄金在金属活动性顺序中处于最后的位置,其化学性质极为稳定,一般情况下不会发生化学变化。因此,在自然界中,黄金往往是以单质形式存在,人们只需要淘洗金沙即可获得黄金(“淘金”之说就是由此而来)。

2、热分解法,典型代表——汞。加热氧化汞或硫化汞即可得到汞(硫化汞就是古人炼丹用的丹砂)。

3、热还原法,典型代表——铜、铁。高温下,氧化铜被炭还原为铜,氧化铁被一氧化碳还原为铁。一氧化碳比炭更难大量制取,这也是人类先冶炼铜、后冶炼铁的主要原因。

4、热电解法,典型代表——铝。高温条件下,将氧化铝熔于冰晶石通电电解才能制得金属铝。

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作者: 李斌   [责任编辑: 李浩]

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