Презентация по химии "Способы получения металлов и сплавов"

• 1 слайд

  Способы получения металлов и сплавов.
  
  

• 2 слайд

  Металлические элементы в природе
  Металлы (название происходит от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.
  оСмий
  

• 3 слайд

  Распространенность металлов в природе
  Содержание некоторых металлов в земной коре:
  Алюминий 8,2%
  Железо 5,0%
  Кальций 4,1%
  Натрий 2,3%
  Магний 2,3%
  Калий 2,1%
  

• 4 слайд

  Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические соединения. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку
  Металлические элементы в природе
  

• 5 слайд

  В природе металлы могут встречаться
  Только в свободном (самородном) виде (благородные металлы - золото, платина);
  В самородном виде и в виде соединений (металлы малой активности – серебро, медь, ртуть, олово);
  Только в виде соединений (металлы, стоящие в ряду напряжений до олова).
  

• 6 слайд

• 7 слайд

• 8 слайд

• 9 слайд

  Железный метеорит
  

• 10 слайд

• 11 слайд

• 12 слайд

  Сульфиды
  Галенит PbS
  
  Киноварь HgS
  
  Пирит FeS2
  
  И др.
  

• 13 слайд

  Хлориды
  Сильвин KCl
  
  Галит NaCl
  
  Сильвинит KCl • NaCl
  
  Карналлит
  KCl • MgCl2 • 6H2O
  И др.
  

• 14 слайд

  Сульфаты, фосфаты, карбонаты
  Барит BaSO4
  
  Апатит Ca5(PO4)3(F,CI)
  
  Мрамор CaCO3
  
  Магнезит MgCO3
  
  Малахит Cu2(OH)2CO3
  
  И др.
  

• 15 слайд

  Оксиды
  Магнетит Fe3O4
  
  Гематит Fe2O3
  
  Каолин Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O
  
  И др.
  

• 16 слайд

  Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.
  
  
  Отрасль промышленности, занимающаяся получением металлов из руд, называется металлургией.
  

• 17 слайд

  Способы получения металлов
  Добывание золота и платины производится или посредством механического отделения их от той породы, в которой они заключены, например промывкой воды, или путем извлечения их из породы различными реагентами с последующим выделением металла из раствора. Все остальные металлы добываются химической переработкой их природных соединений.
  Мытье золота
  

• 18 слайд

  Важнейший способ получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем.
  Если, например, смешать красную медную руду (куприт) Cu2O с углем и подвергнуть сильному накаливанию, то уголь, восстанавливая медь, превратится в оксид углерода(II), а медь выделится в расплавленном состоянии:
  Cu2O + C = 2Cu + CO
  Подобным же образом производится выплавка чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO2 и восстановление других металлов из оксидов.
  
  Способы получения металлов
  

• 19 слайд

  При переработке сернистых руд сначала переводят сернистые соединения в кислородные путем обжигания в особых печах, а затем уже восстанавливают полученные оксиды углем. Например:
  2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
  ZnO + C = Zn + CO
  
  Способы получения металлов
  Цинковая руда
  
  Цинк
  

• 20 слайд

  В тех случаях, когда руда представляет собой соль угольной кислоты, ее можно непосредственно восстанавливать углем, как и оксиды, так как при нагревании карбонаты распадаются на оксид металла и двуокись углерода. Например:
  ZnCO3 = ZnO + CO2
  
  Способы получения металлов
  Цинк Оксид цинка
  

• 21 слайд

  Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
  Металлические элементы в природе
  Алюминий
  

• 22 слайд

  Металлургия.
  Металлургия – наука о промышленных способах получения металлов из природного сырья.
  Металлургия делится на три отрасли: пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию.
  

• 23 слайд

• 24 слайд

  Металлургические процессы
  Измельчение руды
  Обогащение руды(удаление пустой породы)
  Агломерация(изготовление кусочков руды)
  Восстановление металла из руды
  Очистка металла
  Термическая обработка(закалка и отпуск металла)
  Механическая обработка(прокатка, ковка, штамповка металла)
  

• 25 слайд

  Промышленные способы получения металлов
  
  
  
  Пирометаллургический
  
  
  
  Гидрометаллургический
  
  
  
  Электрометаллургический
  
  
  
  Металлотермия
  Соколова О.Е.
  

• 26 слайд

• 27 слайд

  Пирометаллургия.
  Пирометаллургия – это получение металлов из природных руд реакциями восстановления при высокой температуре.
  

• 28 слайд

  Получение из оксидов.
  1) Восстановление углеродом.
  ZnO + C Zn + CO
  2) Восстановление угарным газом.
  Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2
  
  Такими способами получают металлы средней активности и неактивные.
  

• 29 слайд

  Получение из оксидов.
  3) Восстановление водородом.
  WO3 + 3H2 W + 3H2O
  Таким способом получают редкоземельные металлы.
  

• 30 слайд

  Алюмотермия
  4) 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3
  Таким способом получают Mn, Cr, Ti, Mo, W
  

• 31 слайд

  Получение из сульфидов.
  Получение происходит по схеме:
  сульфиды оксиды металлы
  

• 32 слайд

  Получение из сульфидов.
  а) 2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2
  б) ZnO + C Zn + CO
  
  

• 33 слайд

  Гидрометаллургия.
  Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей.
  Получение происходит по схеме:
  Руда раствор соли металл
  

• 34 слайд

  Гидрометаллургия.
  а) CuO + H2SO4(р-р) CuSO4 + H2O
  б)CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu
  Таким способом получают Cu, Ag, Au, Zn, Mo, U и другие металлы.
  

• 35 слайд

  Электрометаллургия.
  Электрометаллургия – получение металлов с помощью электрического тока (электролиз).
  2Na+Cl- Na0 + Cl20
  Таким способом получают только самые активные металлы.
  

• 36 слайд

• 37 слайд

• 38 слайд

  Сплавы- это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. Например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами.
  
  

• 39 слайд

  Сплавы - Al
  Северное золото:
  Северное золото — медно-алюминиевый сплав золотистого цвета, из которого сделаны монеты. В нём не содержится золота, и его названием очень трудно ввести в заблуждение, так как по цвету и весу «северное золото» совсем не похоже на настоящее.
  

• 40 слайд

  Сплавы-меди(cu)
  Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов.
  
  

• 41 слайд

  Победит — металлокерамический твердый сплав. Твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. Он по твердости  близок к алмазу, применяется при бурении горных пород.
  Разработан в 1929 году в СССР где в основном использовался для режущих инструментов. Сейчас сплав применяется для оснащения волочильного инструмента, в качестве резцов и т.д. При создании используются методы порошковой металлургии.
  Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав. Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется.
  В настоящее время разработаны и другие вольфрамокобальтовые сплавы, однако для них продолжают использовать название «победит».
  
  Победит
  

• 42 слайд

  Нихром
  Нихром — общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 55—78 % никеля, 15—23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия.
  Первый нихромовый сплав разработан в США в 1905 году А. Маршем.
  Основными достоинствами нихромовых сплавов являются высокая жаростойкость в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высокоеэлектрическое сопротивление (1,05—1,4 Ом/мм²·м). Нихром применяется для изготовления нагревательных элементов электропечей, бытовых приборов. Из нихрома изготавливают детали, работающие при высокой температуре, резисторные элементы, реостаты.
  Основные применяемые марки сплава — Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю.
  Физические свойства нихрома
  удельное электрическое сопротивление — 1÷1,1 Ом·мм²/м (в зависимости от марки сплава)
  плотность — 8200—8500 кг/м³
  температура плавления — 1100—1400 °C
  рабочая температура — 800—1100 °C
  удельная теплоемкость — 0,45 кДж/(кг*К) при 25 °C
  предел прочности при растяжении — 0,65—0,70 ГПа
   
  
  

• 43 слайд

  Манганин
  Манганин — термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен Манганин — основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений — эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура — 300 °C.
  Существенное преимущество манганина перед константаном заключается втом, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.
  

• 44 слайд

  Спасибо за внимание.