第19章 金屬通論

1、1Chapter19 Chapter19 金屬通論金屬通論1919.1 .1 概述概述1919.2 .2 金屬的提煉金屬的提煉1919.3 .3 金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)1919.4 .4 合金合金219.1 概述金屬金屬黑色金屬黑色金屬(Fe、Cr、Mn及其合金及其合金)有色金屬有色金屬密度：密度：輕有色金屬和重有色金屬輕有色金屬和重有色金屬價(jià)格：貴金屬和賤金屬價(jià)格：貴金屬和賤金屬性質(zhì)：準(zhǔn)金屬和普通金屬性質(zhì)：準(zhǔn)金屬和普通金屬儲(chǔ)量及分布：儲(chǔ)量及分布：稀有金屬和普通金屬稀有金屬和普通金屬l自然界存在和人工合成的金屬已達(dá)自然界存在和人工合成的金屬已達(dá)90多種，按不同的標(biāo)多種

2、，按不同的標(biāo)準(zhǔn)分類。準(zhǔn)分類。3l 黑色金屬黑色金屬包括鐵、錳和鉻以及它們的合金，主包括鐵、錳和鉻以及它們的合金，主要是鐵碳合金要是鐵碳合金( (鋼鐵鋼鐵) )。l 有色金屬有色金屬是指除去鐵、鉻、錳之外的所有金屬。是指除去鐵、鉻、錳之外的所有金屬。有色金屬大致上按其密度、價(jià)格、在地殼中的有色金屬大致上按其密度、價(jià)格、在地殼中的儲(chǔ)量和分布情況、被人們發(fā)現(xiàn)以及使用的早晚儲(chǔ)量和分布情況、被人們發(fā)現(xiàn)以及使用的早晚等分為五大類：等分為五大類：輕有色金屬輕有色金屬：一般指密度在：一般指密度在4.54.5g/cmg/cm3 3以下的有以下的有色金屬，如：鋁、鎂、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇。色金屬，如：鋁、鎂、鈉、鉀

3、、鈣、鍶、鋇。重有色金屬重有色金屬：一般指密度在：一般指密度在4.54.5g/cmg/cm3 3以上的有以上的有色金屬，其中有銅、鎳、鉛、鋅、鈷、錫、汞、色金屬，其中有銅、鎳、鉛、鋅、鈷、錫、汞、錫等。錫等。4貴金屬貴金屬：這類金屬包括金、銀和鉑族元素，由：這類金屬包括金、銀和鉑族元素，由于它們穩(wěn)定、含量少、開采和提取困難、價(jià)格于它們穩(wěn)定、含量少、開采和提取困難、價(jià)格貴，因而得名貴金屬。貴，因而得名貴金屬。準(zhǔn)金屬準(zhǔn)金屬：半導(dǎo)體，一般指硅、硒、碲、砷、硼。：半導(dǎo)體，一般指硅、硒、碲、砷、硼。稀有金屬稀有金屬：自然界中含量很少，分布稀散、發(fā)：自然界中含量很少，分布稀散、發(fā)現(xiàn)較晚，難以從原料中提取的

4、或在工業(yè)上制備現(xiàn)較晚，難以從原料中提取的或在工業(yè)上制備和應(yīng)用較晚的金屬。如：鋰、銣、銫、鎢、鍺、和應(yīng)用較晚的金屬。如：鋰、銣、銫、鎢、鍺、稀土元素和人造超鈾元素等。稀土元素和人造超鈾元素等。5金屬的提煉金屬的提煉-從自然界索取金屬單質(zhì)的過(guò)程。從自然界索取金屬單質(zhì)的過(guò)程。19.2 金屬的提煉金屬的提煉過(guò)程金屬的提煉過(guò)程-礦石的富集、冶煉和精煉。礦石的富集、冶煉和精煉。礦石富集方法礦石富集方法-手選、水選、磁選和浮選。手選、水選、磁選和浮選。金屬的冶煉方法金屬的冶煉方法-干法和濕法兩大類。干法和濕法兩大類。金屬的精煉金屬的精煉-粗金屬根據(jù)純度要求再進(jìn)行的精制。粗金屬根據(jù)純度要求再進(jìn)行的精制。619

5、.2.1 金屬還原過(guò)程的熱力學(xué)l 從圖中可以看出，從圖中可以看出，凡凡 rG為負(fù)值區(qū)域內(nèi)為負(fù)值區(qū)域內(nèi)的所有金屬都能自動(dòng)的所有金屬都能自動(dòng)被氧氣氧化，凡在這被氧氣氧化，凡在這個(gè)區(qū)域以上的金屬則個(gè)區(qū)域以上的金屬則不能。不能。由圖可知約在由圖可知約在773K以上以上Hg就不被就不被氧所氧化，而氧所氧化，而HgO只只需稍微加熱，超過(guò)需稍微加熱，超過(guò)773K就可以分解得到金屬。就可以分解得到金屬。7l 穩(wěn)定性差的氧化物穩(wěn)定性差的氧化物 rG負(fù)負(fù)值小，值小， rG-T直線位直線位于圖上方于圖上方, ,例如例如HgOHgO。穩(wěn)定性高的氧化物穩(wěn)定性高的氧化物 r rG G負(fù)負(fù)值大值大, , r rG G- -

6、T T直線位于圖直線位于圖下方如下方如MgOMgO。在自由能圖中在自由能圖中, ,一種氧化物一種氧化物能被位于其下面的那些能被位于其下面的那些金屬所還原，金屬所還原，因?yàn)檫@個(gè)因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)的 r rG G 00,反應(yīng)反應(yīng)2CO+O2=2CO2 rS0。三條直線交于三條直線交于983K。高于此溫度高于此溫度, ,2C+O2=2CO的反應(yīng)傾向大，的反應(yīng)傾向大，低于此溫度低于此溫度,2CO+O,2CO+O2 2=2CO=2CO2 2的反應(yīng)傾向更大。的反應(yīng)傾向更大。生成生成COCO的直線向下傾斜的直線向下傾斜, ,這使得幾乎所有金這使得幾乎所有金屬的屬的 r rG G- -T T直線在高溫下都能與

7、直線在高溫下都能與C-COC-CO直線直線相交。能夠被碳還原，碳為一種廣泛應(yīng)用的相交。能夠被碳還原，碳為一種廣泛應(yīng)用的優(yōu)良的還原劑。優(yōu)良的還原劑。983K919.2.2 工業(yè)上冶煉金屬的一般方法工業(yè)上冶煉金屬的一般方法工業(yè)上的還原過(guò)程即稱為冶煉，把金屬?gòu)幕I(yè)上的還原過(guò)程即稱為冶煉，把金屬?gòu)幕衔镏械倪€原成單質(zhì)。由于金屬的化學(xué)活潑性合物中的還原成單質(zhì)。由于金屬的化學(xué)活潑性不同，需采取不同的冶煉方法，工業(yè)上提煉金不同，需采取不同的冶煉方法，工業(yè)上提煉金屬一般有下列幾種方法：屬一般有下列幾種方法：一、熱分解法一、熱分解法在金屬活動(dòng)順序中，在氫后面的金屬其氧化在金屬活動(dòng)順序中，在氫后面的金屬其氧化物

8、受熱就容易分解，如物受熱就容易分解，如: :HgOHgO和和AgAg2 2O O加熱發(fā)生下加熱發(fā)生下列分解反應(yīng)：列分解反應(yīng)：2HgO=2Hg+O2 將辰砂將辰砂( (硫化汞硫化汞) )加熱也可以得到汞：加熱也可以得到汞：HgS+O2=Hg+SO2 10二、熱還原法二、熱還原法大量的冶金過(guò)程屬于這種方法。焦炭、一氧化碳、大量的冶金過(guò)程屬于這種方法。焦炭、一氧化碳、氫和活潑金屬等都是良好的還原劑。氫和活潑金屬等都是良好的還原劑。1 1炭熱還原法炭熱還原法反應(yīng)需要高溫，常在高爐和電爐中進(jìn)行。所以這種冶煉金屬反應(yīng)需要高溫，常在高爐和電爐中進(jìn)行。所以這種冶煉金屬的方法又稱為的方法又稱為火法冶金火法冶金.

9、 .氧化物礦氧化物礦: :SnO2+2C=Sn+2CO2 MgO+C=Mg+CO 碳酸鹽礦碳酸鹽礦: :一般重金屬的碳酸鹽受熱時(shí)都能分解為氧一般重金屬的碳酸鹽受熱時(shí)都能分解為氧化物，再用焦炭還原?；铮儆媒固窟€原。硫化物礦硫化物礦: :先在空氣中鍛燒，使它變成氧化物，再用先在空氣中鍛燒，使它變成氧化物，再用焦炭還原，如從方鉛礦提取鉛：焦炭還原，如從方鉛礦提取鉛：2PbS+3O2=2PbO+2SO2 PbO+C=Pb+CO 112 2氫熱還原法氫熱還原法工業(yè)上要制取不含炭的金屬常用氫還原法。工業(yè)上要制取不含炭的金屬常用氫還原法。生成熱較小的氧化物生成熱較小的氧化物, ,例如，氧化銅、氧化鐵等，

10、容易被氫例如，氧化銅、氧化鐵等，容易被氫還原成金屬。還原成金屬。而具有很大生成熱的氧化物，例如，氧化鋁、氧化鎂而具有很大生成熱的氧化物，例如，氧化鋁、氧化鎂等，基本上不能被氫還原成金屬。等，基本上不能被氫還原成金屬。用高純氫和純的金屬氧化物為原料，可以制得很純的金屬。用高純氫和純的金屬氧化物為原料，可以制得很純的金屬。3 3金屬熱還原法（金屬置換法）金屬熱還原法（金屬置換法）選擇哪一種金屬選擇哪一種金屬( (常用常用Na、Mg、Ca、Al) )做還原劑，做還原劑，除除 rG來(lái)判斷外還要注意下幾方面情況；來(lái)判斷外還要注意下幾方面情況；(1)(1)還原力強(qiáng)；還原力強(qiáng)；(2)(2)容易處理；容易處理

11、；(3)(3)不和產(chǎn)品金屬生成不和產(chǎn)品金屬生成合金；合金；(4)(4)可以得到高純度的金屬；可以得到高純度的金屬；(5)(5)其它產(chǎn)物容易和其它產(chǎn)物容易和生成金屬分離；生成金屬分離；(6)(6)成本盡可能低，等等。成本盡可能低，等等。12 鋁鋁是最常用的還原劑即是最常用的還原劑即鋁熱法鋁熱法。 Cr2O3 + 2Al=Al2O3+2Cr rG= -622.9KJ.mol-1 鋁容易和許多金屬生成合金?？刹捎谜{(diào)節(jié)反應(yīng)物鋁容易和許多金屬生成合金?？刹捎谜{(diào)節(jié)反應(yīng)物配比來(lái)盡量使鋁完全反應(yīng)而不殘留在生成的金屬配比來(lái)盡量使鋁完全反應(yīng)而不殘留在生成的金屬中。中。鈣、鎂鈣、鎂一般不和各種金屬生成合金，因此可用

12、一般不和各種金屬生成合金，因此可用作鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭等氧化物的還原劑。作鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭等氧化物的還原劑。 如用活潑金屬還原金屬鹵化物來(lái)制備：如用活潑金屬還原金屬鹵化物來(lái)制備：TiCl4+4Na=Ti+4NaClTiCl4+2Mg=Ti+ZMgCl213三、電解法三、電解法 排在鋁前面的幾種活潑金屬，不能用一般還原劑排在鋁前面的幾種活潑金屬，不能用一般還原劑使它們從化合物中還原出來(lái)。這些金屬用電解法制取使它們從化合物中還原出來(lái)。這些金屬用電解法制取最適宜，電解是最強(qiáng)的氧化還原手段。最適宜，電解是最強(qiáng)的氧化還原手段。 電解法有水溶液電解和熔鹽電解法兩種。活潑的電解法有水溶液電解和熔鹽

13、電解法兩種?；顫姷慕饘偃玟X、鎂、鈣、鈉等用熔融化合物電解法制備。金屬如鋁、鎂、鈣、鈉等用熔融化合物電解法制備。 一種金屬采用什么提煉方法與它們的化學(xué)性質(zhì)、一種金屬采用什么提煉方法與它們的化學(xué)性質(zhì)、礦石的類型和經(jīng)濟(jì)效果等有關(guān)。金屬的提煉方法與它礦石的類型和經(jīng)濟(jì)效果等有關(guān)。金屬的提煉方法與它們?cè)趥冊(cè)谥芷诒碇械奈恢弥芷诒碇械奈恢么笾玛P(guān)系見表。大致關(guān)系見表。1234567鈮 鉭銀金鎘汞銦鉈錫鉛銻鉍碲釙砹氡氙 碘銣銫鍶鋇釔鋯鉿鉬鎢锝錸 釕銠 鈀鋨 銥鉑氫鋰氦鈹硼碳氮 氧氟氖鈉 鎂鋁 硅磷 硫氯氬鉀 鈣鈧鈦釩鉻 錳鐵鈷鎳銅鋅鎵鍺砷硒溴 氪Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTeI Xe

14、Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtRnIBIAIIAIIIA IVAVAVIA VIIAVIIIIIBIIIB IVBVBVIB VIIBHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPClSArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbCsSrBaYLaLu-123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555672737475767778798081828384858657-711.

15、電解法2.電解法或活潑金屬還原3.熱還原法4.熱分解法1419.2.3 金屬的精煉金屬的精煉現(xiàn)介紹幾種常見的金屬精煉方法?，F(xiàn)介紹幾種常見的金屬精煉方法。一、電解精煉一、電解精煉 常用此法精煉提純的金屬有常用此法精煉提純的金屬有Cu、Au、Pb、Zn、Al等。等。二、氣相精煉法二、氣相精煉法直接蒸餾法直接蒸餾法 例如粗錫中的錫和所含雜質(zhì)具有不同例如粗錫中的錫和所含雜質(zhì)具有不同的沸點(diǎn)，控制溫度在錫的沸點(diǎn)以下，的沸點(diǎn)，控制溫度在錫的沸點(diǎn)以下，“雜質(zhì)沸點(diǎn)雜質(zhì)沸點(diǎn)”以上，可使雜質(zhì)揮發(fā)除去。為了改善蒸餾條件，以上，可使雜質(zhì)揮發(fā)除去。為了改善蒸餾條件，采用真空蒸餾是很適合的。鎂、汞、鋅、錫等可采用真空蒸餾是

16、很適合的。鎂、汞、鋅、錫等可用提純。用提純。15氣相法氣相法 碘化物熱分解法可用于提純少量鋯、鉿、碘化物熱分解法可用于提純少量鋯、鉿、鈹、硼、硅、鈦和鎢等。鈹、硼、硅、鈦和鎢等。T Ti iI I2 2T Ti iI I4 4+ +3 32 23 3- -5 52 23 3K K1 16 67 73 3K K純純不不純純T Ti iI I2 2+ +鎢鎢絲絲羰化法羰化法 是提純金屬的一種較新的方法。是提純金屬的一種較新的方法?，F(xiàn)以鎳為例。羰化法提純鎳是基于鎳能與一現(xiàn)以鎳為例。羰化法提純鎳是基于鎳能與一氧化碳生成易揮發(fā)并且也容易分解的一種化氧化碳生成易揮發(fā)并且也容易分解的一種化合物合物四羰基合鎳

17、。四羰基合鎳。Ni+4CONi(CO)416三、區(qū)域熔煉三、區(qū)域熔煉將要提純的物質(zhì)放進(jìn)一個(gè)裝有移動(dòng)式加熱線圈的將要提純的物質(zhì)放進(jìn)一個(gè)裝有移動(dòng)式加熱線圈的套管內(nèi)，強(qiáng)熱熔化一個(gè)小區(qū)域的物質(zhì)，形成熔融帶。套管內(nèi)，強(qiáng)熱熔化一個(gè)小區(qū)域的物質(zhì)，形成熔融帶。將線圈沿管路緩慢地移動(dòng)，熔融帶便隨著它前進(jìn)。將線圈沿管路緩慢地移動(dòng)，熔融帶便隨著它前進(jìn)。一般混合物的熔點(diǎn)較組成混合物的純物質(zhì)的熔點(diǎn)低，因此當(dāng)線圈移動(dòng)時(shí)，一般混合物的熔點(diǎn)較組成混合物的純物質(zhì)的熔點(diǎn)低，因此當(dāng)線圈移動(dòng)時(shí)，熔融帶的末端即有純物質(zhì)晶體產(chǎn)生。不純物則匯集在液相內(nèi)，隨線圈的熔融帶的末端即有純物質(zhì)晶體產(chǎn)生。不純物則匯集在液相內(nèi)，隨線圈的移動(dòng)而集中于管子

18、末端，這樣便能輕易地將不純物自樣品末端除去。此移動(dòng)而集中于管子末端，這樣便能輕易地將不純物自樣品末端除去。此法常用于制備半導(dǎo)體材料法常用于制備半導(dǎo)體材料鎵、鍺、硅和高熔點(diǎn)金屬等。產(chǎn)品中雜質(zhì)鎵、鍺、硅和高熔點(diǎn)金屬等。產(chǎn)品中雜質(zhì)含量可低于含量可低于1010-1-12 2。1719.3.1 全屬的物理性質(zhì)全屬的物理性質(zhì)金屬金屬非金屬非金屬1 1常溫時(shí)，除了汞是液體外，其常溫時(shí)，除了汞是液體外，其它金屬都是固體它金屬都是固體常溫時(shí)，除了溴是液體外，有些是氣常溫時(shí)，除了溴是液體外，有些是氣體，有些是固體體，有些是固體2 2一般密度比較大一般密度比較大一般密度比較小一般密度比較小3 3有金屬光澤有金屬光澤

19、大多沒(méi)有金屬光澤大多沒(méi)有金屬光澤4 4大多是熱及電的良導(dǎo)體大多是熱及電的良導(dǎo)體, ,電阻通電阻通常隨著溫度的增高而增大常隨著溫度的增高而增大大多不是熱和電的良導(dǎo)體，電阻通常大多不是熱和電的良導(dǎo)體，電阻通常隨溫度的增高而減小隨溫度的增高而減小5 5大多具有展性和延性大多具有展性和延性大多不具有展性和延性大多不具有展性和延性6 6固體金屬大多屬金屬晶體固體金屬大多屬金屬晶體固體大多屬分子型晶體固體大多屬分子型晶體7 7蒸氣分子大多是單原子的蒸氣分子大多是單原子的蒸氣（或氣體）分子大多是雙原子或蒸氣（或氣體）分子大多是雙原子或多原子的多原子的19.3 19.3 金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)金屬的物理性質(zhì)

20、和化學(xué)性質(zhì)金屬和非金屬物理性質(zhì)的比較金屬和非金屬物理性質(zhì)的比較18自由電子的存在和緊密堆積的結(jié)構(gòu)使金屬具有許多共自由電子的存在和緊密堆積的結(jié)構(gòu)使金屬具有許多共同的性質(zhì)。同的性質(zhì)。1 1、金屬光澤、金屬光澤：當(dāng)光線投射到金屬表面上時(shí)，自由電子：當(dāng)光線投射到金屬表面上時(shí)，自由電子吸收所有頻率的光吸收所有頻率的光, ,然后很快放出各種頻率的光然后很快放出各種頻率的光( (全反射全反射),),絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)鋼灰色以至銀白色光澤。絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)鋼灰色以至銀白色光澤。此外，金顯黃色，銅顯赤紅色，鉍為淡紅色，銫為淡此外，金顯黃色，銅顯赤紅色，鉍為淡紅色，銫為淡黃色，鉛是灰藍(lán)色，這是因?yàn)樗鼈冚^易吸收某一些

21、頻率黃色，鉛是灰藍(lán)色，這是因?yàn)樗鼈冚^易吸收某一些頻率的光之故。的光之故。金屬光澤只有在其為晶體時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái)，粉末狀金金屬光澤只有在其為晶體時(shí)才能表現(xiàn)出來(lái)，粉末狀金屬一般都呈暗灰色或黑色屬一般都呈暗灰色或黑色( (漫散射漫散射) )。許多金屬在光的照射下能放出電子許多金屬在光的照射下能放出電子( (光電效應(yīng)光電效應(yīng)) )。另一。另一些在加熱到高溫時(shí)能放出電子些在加熱到高溫時(shí)能放出電子( (熱電現(xiàn)象熱電現(xiàn)象) )。192 2、金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性：大多數(shù)金屬有良好的導(dǎo)：大多數(shù)金屬有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。常見金屬的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由大到小電性和導(dǎo)熱性。常見金屬的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由

22、大到小的順序排列如下：的順序排列如下：Ag，Cu，Au，Al，Zn，Pt，Sn，F(xiàn)e，Pb，Hg3 3、超導(dǎo)電性：超導(dǎo)電性：金屬材料的電阻通常隨溫度的降低而金屬材料的電阻通常隨溫度的降低而減小。減小。19111911年年H.K.OnnesH.K.Onnes發(fā)現(xiàn)汞冷到低于發(fā)現(xiàn)汞冷到低于4.24.2K K時(shí)，其電時(shí)，其電阻突然消失阻突然消失, ,導(dǎo)電性差不多是無(wú)限大導(dǎo)電性差不多是無(wú)限大, ,這種性質(zhì)稱為超這種性質(zhì)稱為超導(dǎo)電性。具有超導(dǎo)性質(zhì)的物體稱為超導(dǎo)體。導(dǎo)電性。具有超導(dǎo)性質(zhì)的物體稱為超導(dǎo)體。超導(dǎo)體電阻突然消失時(shí)的溫度稱為臨界溫度超導(dǎo)體電阻突然消失時(shí)的溫度稱為臨界溫度( (T T0 0) )。超導(dǎo)

23、體的電阻為零，也就是電流在超導(dǎo)體中通過(guò)時(shí)沒(méi)超導(dǎo)體的電阻為零，也就是電流在超導(dǎo)體中通過(guò)時(shí)沒(méi)有任何損失。有任何損失。20超導(dǎo)材料大致可分為純金屬、合金和化合物三類超導(dǎo)材料大致可分為純金屬、合金和化合物三類。超導(dǎo)材料可以制成大功率超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、磁流發(fā)電機(jī)、超超導(dǎo)材料可以制成大功率超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、磁流發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)儲(chǔ)能器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)磁懸浮列車等。導(dǎo)儲(chǔ)能器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)磁懸浮列車等。4 4、金屬的延展性、金屬的延展性：金屬有延性，可以抽成細(xì)絲。例：金屬有延性，可以抽成細(xì)絲。例如最細(xì)的白金絲直徑為如最細(xì)的白金絲直徑為1/50001/5000mmmm。金屬又有展性，可金屬又有展性，可以壓成薄片，例如最薄的金箔

24、，可達(dá)以壓成薄片，例如最薄的金箔，可達(dá)1/100001/10000mmmm厚。厚。5 5、金屬的密度、金屬的密度：鋰、鈉、鉀比水輕，鋨、鐵等比水：鋰、鈉、鉀比水輕，鋨、鐵等比水重。重。6 6、金屬的硬度、金屬的硬度：一般較大，但它們之間有很大差別。：一般較大，但它們之間有很大差別。有的堅(jiān)硬有的堅(jiān)硬, ,如鉻、鎢等；有些軟如鉻、鎢等；有些軟, ,可用小刀切割如鈉、可用小刀切割如鈉、鉀等。鉀等。217 7、金屬的熔點(diǎn)、金屬的熔點(diǎn)：金屬的熔點(diǎn)一般較高，但高低差別較大。：金屬的熔點(diǎn)一般較高，但高低差別較大。最難熔的是鎢最難熔的是鎢，最易熔的是汞最易熔的是汞、銫和鎵銫和鎵。汞在常溫下是液汞在常溫下是液體

25、體，銫和鎵在手上受熱就能熔化。，銫和鎵在手上受熱就能熔化。8 8、金屬玻璃、金屬玻璃( (非晶態(tài)金屬非晶態(tài)金屬) )：將某些金屬熔融后：將某些金屬熔融后, ,以極快以極快的速度淬冷。由于冷卻速度極快的速度淬冷。由于冷卻速度極快, ,高溫時(shí)金屬原子的無(wú)序高溫時(shí)金屬原子的無(wú)序狀態(tài)被狀態(tài)被“凍結(jié)凍結(jié)”,”,不能形成密堆積結(jié)構(gòu)，得到與玻璃類似不能形成密堆積結(jié)構(gòu)，得到與玻璃類似結(jié)構(gòu)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的物質(zhì), ,故稱為金屬玻璃。故稱為金屬玻璃。金屬玻璃金屬玻璃同時(shí)具有高強(qiáng)度和高韌性、優(yōu)良的耐腐蝕性和同時(shí)具有高強(qiáng)度和高韌性、優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的磁學(xué)性能良好的磁學(xué)性能，因此它有許多重要的用途。因此它有許多重要的用途

26、。典型的金屬玻璃有兩大類：一類是過(guò)渡金屬與某些非金典型的金屬玻璃有兩大類：一類是過(guò)渡金屬與某些非金屬形成的合金；另一類是過(guò)渡金屬間組成的合金。屬形成的合金；另一類是過(guò)渡金屬間組成的合金。229 9、金屬的內(nèi)聚力、金屬的內(nèi)聚力: : 所謂內(nèi)聚力就是物質(zhì)內(nèi)部所謂內(nèi)聚力就是物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力, ,也就是金屬鍵的強(qiáng)度，即也就是金屬鍵的強(qiáng)度，即核和自由電子間的引力。金屬的內(nèi)聚力可以用它核和自由電子間的引力。金屬的內(nèi)聚力可以用它的升華熱衡量。的升華熱衡量。 金屬鍵的強(qiáng)度（用升華熱度量）主要決定：金屬鍵的強(qiáng)度（用升華熱度量）主要決定：(1)(1)原子的大小原子的大小，隨原子半徑增大

27、，升華熱減小；，隨原子半徑增大，升華熱減小；(2)(2)價(jià)電子數(shù)價(jià)電子數(shù)增加，升華熱隨之增加。增加，升華熱隨之增加。 許多過(guò)渡元素具有很高的升華熱，因?yàn)樗鼈冇休^許多過(guò)渡元素具有很高的升華熱，因?yàn)樗鼈冇休^多可供金屬原子成鍵的多可供金屬原子成鍵的d d電子。電子。2319.3.2 金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬的化學(xué)性質(zhì)l 金屬的價(jià)電子構(gòu)型特征金屬的價(jià)電子構(gòu)型特征 S區(qū)、區(qū)、P區(qū)、區(qū)、d區(qū)、區(qū)、ds區(qū)、區(qū)、f區(qū)金屬。區(qū)金屬。l 金屬通常易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性金屬通常易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性。但各種金屬。但各種金屬原子失去電子的難易程度差別很大，因此，金屬還原性的原子失去電子的難易程度差別很大，因

28、此，金屬還原性的強(qiáng)弱也大不相同。強(qiáng)弱也大不相同。l 金屬原子失去電子的難易表征金屬原子失去電子的難易表征 在氣相中用電離勢(shì)數(shù)值大在氣相中用電離勢(shì)數(shù)值大小來(lái)衡量，在水溶液中就要用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的數(shù)值來(lái)衡量。小來(lái)衡量，在水溶液中就要用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的數(shù)值來(lái)衡量。24一、金屬與非金屬反應(yīng)一、金屬與非金屬反應(yīng)位于金屬活動(dòng)順序表前面的一些金屬很與氧化合形位于金屬活動(dòng)順序表前面的一些金屬很與氧化合形成氧化物成氧化物，鈉、鉀的氧化很快，銣、銫會(huì)發(fā)生自燃。，鈉、鉀的氧化很快，銣、銫會(huì)發(fā)生自燃。位于金屬活動(dòng)順序表后面的一些金屬，必須在加熱位于金屬活動(dòng)順序表后面的一些金屬，必須在加熱情況下才能與氧化合情況下才能與氧化

29、合，如銅、汞等。而銀、金即使在，如銅、汞等。而銀、金即使在熾熱的情況下也很難與氧等非金屬化合。熾熱的情況下也很難與氧等非金屬化合。有些金屬在空氣中鈍化有些金屬在空氣中鈍化，如鋁、鉻形成致密的氧化，如鋁、鉻形成致密的氧化膜，防止金屬繼續(xù)被氧化。膜，防止金屬繼續(xù)被氧化。有些金屬在空氣中被腐蝕有些金屬在空氣中被腐蝕，鐵在空氣中表面生成結(jié)，鐵在空氣中表面生成結(jié)構(gòu)疏松的氧化物，易被腐蝕。構(gòu)疏松的氧化物，易被腐蝕。25二、金屬與水、酸的反應(yīng)二、金屬與水、酸的反應(yīng)l -0.41V的金屬都可能與水反應(yīng)的金屬都可能與水反應(yīng)。在常溫下純水的。在常溫下純水的H+=10-7molL-1，其其 H+/H2= - 0.4

30、1V。鈉、鉀與水劇烈反應(yīng)。鈣與水的作用比較緩和，鎂只鈉、鉀與水劇烈反應(yīng)。鈣與水的作用比較緩和，鎂只能與沸水起反應(yīng)，鐵則須在熾熱的狀態(tài)下與水蒸氣發(fā)生能與沸水起反應(yīng)，鐵則須在熾熱的狀態(tài)下與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)。如鎂等與水反應(yīng)生成的氫氧化物不溶于水反應(yīng)。如鎂等與水反應(yīng)生成的氫氧化物不溶于水, ,覆蓋覆蓋在金屬表面在金屬表面, ,在常溫時(shí)使反應(yīng)難于繼續(xù)進(jìn)行。在常溫時(shí)使反應(yīng)難于繼續(xù)進(jìn)行。l 一般一般 00的金屬一般不容易被酸中的氫離子氧化，只能被的金屬一般不容易被酸中的氫離子氧化，只能被氧化性的酸氧化，或在氧化劑的存在下，與非氧化性酸氧化性的酸氧化，或在氧化劑的存在下，與非氧化性酸反應(yīng)。反應(yīng)。如銅不和稀鹽酸反

31、應(yīng)，而能與硝酸反應(yīng)。如銅不和稀鹽酸反應(yīng)，而能與硝酸反應(yīng)。26三、金屬與堿反應(yīng)三、金屬與堿反應(yīng) 金屬一般都不與堿起作用，除了少數(shù)兩性金屬金屬一般都不與堿起作用，除了少數(shù)兩性金屬外。外。鋅、鋁與強(qiáng)堿反應(yīng)，生成氫和鋅酸鹽或鋁鋅、鋁與強(qiáng)堿反應(yīng)，生成氫和鋅酸鹽或鋁酸鹽，反應(yīng)如下：酸鹽，反應(yīng)如下：Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 鈹、鎵、銦、錫等也能與強(qiáng)堿反應(yīng)。鈹、鎵、銦、錫等也能與強(qiáng)堿反應(yīng)。27四、金屬與配位劑的作用四、金屬與配位劑的作用l 由于配合物的形成，改變了金屬的由于配合物的形成，改變了金屬的 值，從而影響元素的性

32、質(zhì)，值，從而影響元素的性質(zhì)，使通常情況下不能發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生。使通常情況下不能發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生。如有氧參加，這類反應(yīng)更易如有氧參加，這類反應(yīng)更易進(jìn)行。進(jìn)行。 4M+2H2O+8CN-+O2=4M(CN)2-+4OH- (M=Cu、Ag、Au) 如銅不能從水中置換出氫氣，但在適當(dāng)配位劑存在時(shí)，反應(yīng)就能夠如銅不能從水中置換出氫氣，但在適當(dāng)配位劑存在時(shí)，反應(yīng)就能夠進(jìn)行。進(jìn)行。 2Cu+2H2O+4CN-=2Cu(CN)2-+2OH-+H2 這個(gè)反應(yīng)是從礦石中提煉銀和金的基本反應(yīng)。王水與金、鉑的反這個(gè)反應(yīng)是從礦石中提煉銀和金的基本反應(yīng)。王水與金、鉑的反應(yīng)都與形成配合物有關(guān)。應(yīng)都與形成配合物有關(guān)。l 在這些反應(yīng)中，金屬都是還原劑，但是也有例外。在這些反應(yīng)中，金屬都是還原劑，但是也有例外。例如，除了鹵例如，除了鹵素以外，金的電子親和勢(shì)比任何其它元素都要高，故可以制得含素以外，金的電子親和勢(shì)比任何其它元素都要高，故可以制得含Au-的化合物，的化合物，CsAu是一個(gè)含是一個(gè)含Au-的離子化合物。的離子化合物。2819.4.1 19.4.1 低共熔混合物低共熔混合物( (低共熔合金低共熔合金) )l 合金是兩種金屬的非均勻混合物，它的熔點(diǎn)總比任一合金是兩種金屬的非均勻混合物，它的熔點(diǎn)總比任一純金屬的熔點(diǎn)要低。純金屬的熔點(diǎn)要低。例如鉍的熔點(diǎn)為例如鉍的熔點(diǎn)為544544K K，鎘的熔點(diǎn)鎘的熔點(diǎn)為為5945