Алюминий — самый распространенный металл в земной коре. Металлы в земной коре Название металла наиболее распространенного в земной коре

Несмотря на то, что среди химических элементов преобладают металлы, по содержанию в природе они уступают неметаллам. Содержание всех металлов в земной коре около 25 масс. %, в то время как доля неметаллов, составляющих только 1/4 часть всех элементов, достигает 75 %. Правда следует заметить, что такую большую долю обеспечивают практически всего два неметалла: O (47,2 %) и Si (27,6 %).

Из металлов в природе более распространены Al (8,1%), Fe (5,1 %), а также Ca , Mg , Na , K . (суммарный % металлов s- блока равен 11).

Из 86 металлов только у шести содержание в земной коре превышает 1%.

Распространенность металлов в земной коре

В земной коре подавляющее большинство металлов находятся в окисленной форме .

Металлы находятся в природе в форме соединений с более электроотрицательными элементами: кислородом, серой, галогенами, а также в виде карбонатов, фосфатов, сульфатов и др. Многие металлы находятся в земной коре в виде разнообразных силикатов и алюмосиликатов, сложных по составу и строению. Самыми распространенными минералами являются алюмосиликаты и силикаты самого разнообразного состава и строения. Эти минералы всегда присутствуют в любых рудах металлов. Кроме алюмосиликатов в природе достаточно распространены оксиды и карбонаты.
Природные сульфиды используются для получения многих важных тяжелых цветных металлов: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cd,Mo.

Природные галогениды используют для получения Na, K, Mg.

Кроме этого в природе существуют и минералы и других типов: сульфаты,фосфаты; вольфраматы: волфрамит - (Fe,Mn)WO 4 , шеелит -CaWO 4 ; хроматы- крокоит - PbCrO 4 , ванадинит - Pb 3 (VO 4)Cl 3 и др.

Природные соединения металлов s-блока

Среди металлов s-блока в десятку наиболее распространенных элементов входят Ca, Na, K, Mg. Среди природных соединений этих металлов самую большую долю составляют разнообразные алюмосиликаты и силикаты, из которых в основном и состоит земная кора. При этом в состав силикатов и алюмосиликатов
s-металлы входят в форме катионов. Наиболее распространенными минералами Li и Be являются алюмосиликаты: сподумен LiAl(SiO 3) 2 и берилл Be 3 Al 2 (Si 6 O 18), из которых получают литий и бериллий.

Кроме алюмосиликатов в природе достаточно распространены карбонаты.

Для получения Na, K, Mg используют, главным образом, природные галогениды. Известны и природные сульфаты.

Минералы металлов s-блока

s-блока

Me	Х Ме	Минералы, используемые для промышленного получения металлов	Масс.% Me в природе
Li	+1	Сподумен LiAl(SiO 3) 2 или Li 2 O . Al 2 O 3 . 4SiO 2	0,0032
Na	+1	Галит NaCl	2,8
K	+1	Сильвин KCl	2,6
Be	+2	Берилл Be 3 Al 2 (Si 6 O 18) или 3BeO . Al 2 O 3 . 6SiO 2	0,0006
Mg	+2	Карналлит MgCl 2 . KCl . 6H 2 Oб бишофит MgCl 2 . 6H 2 O	2,4
Ca	+2	Кальцит CaCO 3	3,6
Sr	+2	Целестин SrSO 4	0,04
Ba	+2	Барит BaSO 4	0,05

Природные соединения металлов р-блока, используемые для получения металлов

Самый распространенный из металлов в природе - алюминий, Он содержится в земной коре в виде многообразных по составу и строению алюмосиликатов. Для получения алюминия главным образом используют бокситовую руду.

Свинец и висмут находятся в природе в виде сульфидов. Олово получают из природного оксида SnO 2 (минерал касситерит).

Me	Х Ме	Минералы, используемые для промышленного получения металлов	Масс.% Me в земле
Al		Бокситовая руда содержит: гидратированные оксиды: AlOOH - бемит и диаспор и Al(OH) 3 - гидраргелит (гиббсит) и байерит, оксид Al 2 O 3 - корунд, а также гидратированные оксиды железа (+3), а силикаты, алюмосиликаты и оксид кремния.	8,1
Sn	+4	Касситерит SnO 2
Pb	+2	Галит PbS

Минералы металлов р-блока. Касситерит. Гиббсит. Гидраргилит

Типы минералов, используемых для получения d-металлов

группа	3	4	5	6	7	8	9	10	11	I2
металл	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	N i	Cu	Zn
Х в природных соединениях	3	4	3, 4, 5	3, 6	4, 2, 3	3, 2	2	2	2, 1	2
Типы основных минералов	Силикаты	оксиды	Ванадаты	оксиды	оксиды	оксиды	Сульфиды
			Сульфиды			Сульфиды

Минералы, используемые для промышленного получения металлов d-блока

Me	Х Ме	Минералы, используемые для промышленного получения металлов	Масс.% Me в земле
Sc	+3	Sc 2 Si 2 O 7 , ScPO 4 . 2H 2 O	6.10-4
Ti	+4	Рутил TiO 2 , ильменит FeO.TiO 2 ºFe(TiO 3), титаномагнетиты Fe(TiO 3) . nFe 2 O 3 , перовскит Ca(TiO 3)	0,57
V	+4,+5	Патронит VS 2 , ванадинит Pb 5 (VO 4) 3 Cl	0,015
Cr	+3	Хромит FeО. Cr 2 O 3	0,008
Mn	+4, +3,+2	Пиролюзит MnO 2 , гаусманит Mn 3 O 4 , браунит Mn 2 O 3 , манганит MnOOH, родохрозит MnCO 3	0,1
Fe	+3,+2	Магнетит Fe 3 O 4 , Гематит Fe 2 O 3 , гетит FeOOH, сидерит FeCO 3 , пирит FeS 2	5,1
Co	+2	Линнеит Co 3 S 4 (CoS . Co 2 S 3), кобальтин CoAsS	0,004
Ni	+2	Петландит (Fe, Ni) 9 S 8 , никелин NiAs, Ревденскит (Ni, Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 8	0,008
Cu	+2,+1	Халькопирит CuFeS 2 , халькозин Cu 2 S, ковеллин CuS, куприт Cu 2 O, Малахит (CuOH) 2 CO 3 º Cu(OH) 2 . CuCO 3 , азурит Cu(OH) 2 .2 CuCO 3	0,005
Zn	+2	Сфалерит ZnS, смитсонит ZnCO 3 , цинкит ZnO	0,08
Mo	+4	Молибденит MoS 2	0.0001
W	+6	Шеелит CaWO 4 , Fe(Mn) WO 4 вольфрамит	0.0001
Cd	+2	Гринокит CdS	0.00001
Hg	+2	Киноварь HgS	0, 000008

Первые пять мест в земной коре (по массе вещества) занимают следующие элементы: кислород, кремний, алюминий, железо и кальций. На 1 тонну земной коры приходится кислорода 466 кг,
кремния 277,2 кг, алюминия 81,3 кг, железа 50 кг и кальция 36,3 кг. Общая масса этих пяти элементов в одной тонне земной коры составляют около 92% в массе земной коры. На остальные 101 элемент приходится чуть больше 8% ее массы.

Примечательно, что из этих пяти элементов два, занимающих оба первые места, вовсе не являются металлами, а их суммарное количество составляет почти три четверти массы земной коры. Таким образом, на долю алюминия, железа и всех остальных 77 металлов приходится меньше одной четвертой части массы земной коры.

Итак, из восьми десятков металлов, наибольшее количество в земной коре алюминия (более 8%). Парадоксально, но факт, что металл, которого больше всего в земной коре, был открыт намного позже большинства других.

Содержащие алюминий квасцы были известны в древности. О них упоминается в сочинениях древнеримского историка Плиния Старшего. Кстати, квасцы по латыни и назывались «алумен». Средневековый ученый, врач и естествоиспытатель Парацельс нашел, что квасцы представляют собой «соль некоей квасцовой земли». Через девять лет после смерти Парацельса химик Маркграф сумел выделить «квасцовую землю» - глинозем (окись алюминия Al 2 O 3). Во времена Ломоносова было высказано предположение о том, что в составе квасцов должен быть неизвестный химический элемент. Поисками его и занялся в 1808 году молодой английский ученый Гемфри Деви. Он даже назвал этот элемент алюминием, но получить алюминий так и не смог. 17 лет алюминий существовал лишь в названии. В 1825 году датчанин Эрстед и в 18127 году немец Велер сумели получить первые крупицы этого металла. И только в 1864 году французскому химику Сент-Клер-Девилю удалось получить первый промышленный алюминий. Через 11 лет русский химик Н. Н. Бекетов создал более экономичный способ получения алюминия из глинозема. Этот способ применяли во Франции и Германии до конца XIX века. Но полученный и по этому способу алюминий был по стоимости равноценен золоту.

Наполеон III и члены его семьи, например, во время банкетов пользовались алюминиевыми вилками и ложками, в то время как всем остальным оставалось пользоваться золотыми и серебряными приборами, как более дешевыми.

Лишь после того как русский капитан А. Ф. Можайский создал первый в мире аэроплан, а другой русский капитан О. С. Костович попытался вместо паровой машины поставить на управляемый аэростат двигатель внутреннего сгорания, судьба алюминия была решена. Оказалось, что это именно тот металл, который нужен авиации. Строительство самолетов в первом десятилетии нашего века вызвало к жизни развитие металлургии алюминия, совершенствование его производства и резкое снижение стоимости.

В 18®9 году английское Королевское общество чествовало Дмитрия Ивановича Менделеева в связи с 20-летием открытия им периодического закона. Менделееву были преподнесены весы, изготовленные из алюминия и золота.

В 1604 году русская научная общественность готовилась к 70-летнему юбилею Д. И. Менделеева. Была собрана большая сумма денег. Деньги были переведены ювелирной фирме. Ей было заказано изготовить большую вазу с розами. Лепестки роз требовалось изготовить из золота, а вазу и листья - из алюминия. Два драгоценных металла!

Теперь после железа, алюминий - самый дешевый металл.

Мировое производство алюминия резко увеличилось за последние годы. Оно намного опередило производство меди, олова1, свинца и других металлов. После чугунного и стального, алюминиевое литье теперь самое распространенное во всем мире.

Металлы представляют собой группу элементов, которые обладают такими уникальными свойствами, как электропроводность, высокая теплопередача, положительный коэффициент сопротивления, характерный блеск и относительная пластичность. Данный вид веществ является простым по химическим соединениям.

Классификация по группам

Металлы относятся к самым распространенным материалам, которые используются человечеством на протяжении всей его истории. Большинство из них находится в средних слоях земной коры, но есть и те, что спрятаны глубоко в горных залежах.

На данный момент металлы занимают большую часть таблицы Менделеева (94 из 118 элементов). Из официально признанных стоит отметить следующие группы:

1. Щелочные (литий, калий, натрий, франций, цезий, рубидий). При контакте с водой они образуют гидроксиды.

2. Щелочноземельные (кальций, барий, стронций, радий). Отличаются плотностью и твердостью.

3. Легкие (алюминий, свинец, цинк, галлий, кадмий, олово, ртуть). Из-за незначительной плотности часто используются в сплавах.

4. Переходные (уран, золото, титан, медь, серебро, никель, железо, кобальт, платина, палладий и пр.). Обладают изменчивой степенью окисления.

5. Полуметаллы (германий, кремний, сурьма, бор, полоний и др.). В своей структуре имеют кристаллическую ковалентную решетку.

6. Актиноиды (америций, торий, актиний, берклий, кюрий, фермий и пр.).

7. Лантаноиды (гадолиний, самарий, церий, неодим, лютеций, лантан, эрбий и др.).

Стоит отметить, что есть металлы в земной коре и такие, которые не определены в группы. К ним относят магний и бериллий.

Самородные соединения

В природе существует отдельный класс кристаллохимической кодификации. К таким элементам относят самородные минералы по составу между собой не связанные. Чаще всего самородные металлы в природе образуются в результате геологических процессов.

В кристаллическом состоянии в земной коре известны 45 веществ. Большинство из них в природе встречается крайне редко, отсюда и их высокая стоимость. Доля таких элементов составляет всего 0,1 %. Стоит отметить, что нахождение этих металлов также является трудоемким и недешевым процессом. Он основывается на использовании атомов с устойчивыми оболочками и электронами.

Самородные металлы называются также благородными. Для них характерны химическая инерция и устойчивость соединений. К таковым относят золото, палладий, платину, иридий, серебро, рутений и пр. Чаще всего в природе встречается медь. Железо в самородном состоянии присутствует в основном в горных залежах в виде метеоритов. Самыми редкими элементами группы являются свинец, хром, цинк, индий и кадмий.

Основные свойства

Практически все металлы в нормальных условиях отличается твердостью и стойкостью. Исключение - франций и ртуть, щелочные для всех элементов группы разная. Ее диапазон колеблется от -39 до +3410 градусов по Цельсию. Самым устойчивым к плавлению считается вольфрам. Его соединения теряют стойкость только при +3400 С. Из легкорасплавляемых металлов следует выделить свинец и олово.

Также элементы делятся относительно плотности (легкие и тяжелые) и пластичности (твердые и мягкие). Все металлические соединения отлично проводят ток. Данное свойство обуславливается наличием кристаллических решеток с активными электронами. Максимальную проводимость имеют медь, серебро и алюминий, чуть меньшую - натрий. Стоит отметить и высокие термические свойства металлов. Наилучшим теплопроводником считается серебро, наихудшим - ртуть.

Металлы в окружающей среде

Чаще всего такие элементы можно встретить в и руд. Металлы в природе образуют сульфиты, оксиды, карбонаты. Для очищения соединений сперва необходимо выделить их из состава руды. Следующим шагом будет легирование и финальная обработка.

В промышленной металлургии различаются черные и цветные руды. Первые строятся на основе железных соединений, вторые - на прочих металлах. Драгоценными металлами считаются платина, золото и серебро. Большая их часть находится в земной коре. Тем не менее, малая доля приходится и на морскую воду.

Есть благородные элементы даже в живых организмах. В человеке содержится около 3 % металлических соединений. По большей степени в организме находятся натрий и кальций, которые выступают в роли межклеточного электролита. Магний необходим для нормальной работы ЦНС и мышечной массы, железо полезно для крови, медь - для печени.

Нахождение металлических соединений

Большинство элементов располагается под верхним слоем грунта повсеместно. Самый распространенный металл в земной коре - это алюминий. Его процентное содержание варьируется в пределах 8,2 %. Найти самый распространенный металл в земной коре несложно, так как он встречается в виде руд.

Железо и кальций в природе встречают чуть реже. Их процентное содержание равно 4,1 %. Далее идут магний и натрий - по 2,3 %, калий - 2,1 %. Остальные металлы в природе занимают не более 0,6 %. Примечательно, что магний и натрий в равной степени можно добывать как в земле, так и в морской воде.

Металлические элементы в природе встречаются в виде руд или в самородном состоянии, как медь или золото. Есть вещества, которые нужно получать из оксидов и сульфидов, например, гематит, каолин, магнетит, галенит и пр.

Производство металлов

Процедура добычи элементов сводится к извлечению полезных ископаемых. Нахождение металлов в природе в виде руд является самым простым и распространенным процессом в широкой промышленности. Для поиска кристаллических залежей используется специальное геологическое оборудование, анализирующее состав веществ на конкретном участке земли. Реже нахождение металлов в природе сводится к банальному открыто-подземному методу.

После добычи наступает этап обогащения, когда из исходного минерала выделяется рудный концентрат. Для отличия элементов используют смачивание, электрический ток, химические реакции, термообработку. Чаще всего выделение металлический руды происходит в результате плавления, то есть разогрева с восстановлением.

Добыча алюминия

Данным процессом занимается цветная металлургия. По масштабам потребления и производства она является лидером среди прочих отраслей тяжелой промышленности. Самый распространенный металл в земной коре очень востребован в современном мире. По объему производства алюминий уступает только стали.

Больше всего данный элемент используется в авиационной, автомобильной и электротехнической промышленности. Примечательно, что самый распространенный металл в земной коре можно получить и «искусственным» путем. Для такой химической реакции потребуются бокситы. Из них формируется глинозем. При соединении этого вещества с угольными электродами и фтористой солью под действием электрического тока можно получить чистейшую

Страной-лидером среди производителей данного компонента является Китай. В год там выплавляется до 18,5 млн тонн металла. Компанией-лидером в аналогичном рейтинге по добыче алюминия является российско-швейцарское объединение UC RUSAL.

Применение металлов

Все элементы группы отличаются прочностью, непроницаемостью и относительной устойчивостью к температурному воздействию. Именно поэтому металлы столь распространены в повседневной жизни. Сегодня из них делают электрические провода, резисторы, технику, предметы обихода.

Металлы являются идеальным конструкционными и В строительстве используют чистые и комбинированные сплавы. В машиностроении и авиации главными соединениями являются сталь и более твердые связи.

Наиболее часто встречаемые в природе металлы широко используются человеком, роль их в нашей жизни бесценна. Сложно представить себе производство или быт без алюминия, железа или магния.

Какие металлы встречаются чаще всего?

Металлы, встречаемые чаще всего, называют распространенными. Доля их в земной коре превышает одну десятую процента. Роль таких металлов в развитии цивилизации велика. Недаром мы знаем о «Железном веке», слышали о «Космическом металле», знаем что такое «Крылатый металл». Все эти выражения касаются таких металлов, как марганец, алюминий, титан, железо и магний.

Данные распространенные металлы - составляющие многих минералов. Известно, что в России железо, хром и марганец находятся по объему производства на второй позиции после топливно-энергетических ресурсов. Известно, что ресурс железа в мире практически неограничен, но многие страны импортируют железные руды, это относится и к России.

Широко распространен в земле алюминий. В мире его производство достигает двадцати миллионов тонн, при этом используются в основном бокситы. Известно, что по запасам бокситов Россия занимает девятую позицию, хотя она на втором месте по производству первичного металла.

Что делают из самых распространенных металлов?

Бесценна роль железа и его сплавов в становлении современной цивилизации. В промышленности данный металл всегда играл ведущую роль. Эта роль не утеряна и сегодня, однако со второй половины двадцатого века большое значение стали приобретать цветные металлы. Тем не менее из железной руды производят в огромных количествах сталь и чугун.

Марганец применяют в металлургии и промышленности, при этом используют его способность давать сплавы почти со всеми известными металлами. Получено несколько сортов марганцевой стали и множество нежелезных сплавов. Особенно выделяется сплав марганца с медью. Нередко марганец вводят в сталь с целью увеличения ее прочности. Посредством марганца очищают металлы от серы.

Алюминий, благодаря уникальному сочетанию его свойств, применяют почти в каждой области техники, особенно в виде сплавов. В электронике он с успехом заменяет медь при производстве массивных проводников. Производя электрические выпрямители и конденсаторы, невозможно обойтись без сверхчистого алюминия. Используют его и для производства зеркальных отражателей.

Каких-то двадцать лет назад редко можно было увидеть оконные рамы или составляющие зданий из алюминия. Сейчас же из алюминиевого профиля изготавливают рекламные баннеры, павильоны, перегородки, рамы для штендеров и так далее. Популярность этого металла объясняется его изумительными свойствами – устойчивостью к коррозии, долговечностью и прочностью. В составе металла отсутствуют вредные элементы, что говорит о высокой экологической чистоте металла.

Как известно, сплав магния обладает уникальным свойством – он не плавится при сверхвысоких температурах. Именно поэтому такой сплав – настоящая находка для изготовления деталей двигателей и самолетов, работающих при чрезвычайно высоких температурах. В космических ракетах тоже не обходятся без магниевых сплавов.

Важна роль в технике титана. Будучи в шесть раз прочнее алюминия, он в два раза тяжелее его. Еще одно из его полезных свойств – тугоплавкость, он плавится при температуре от 1668 градусов, что превышает температуру плавления стали. Скорость самолетов, построенных из титановых сплавов, в три раза превысила скорость звука. Из-за трения их обшивки об атмосферу, образуются немалые температуры, однако тугоплавкость титана не дает обшивке расплавиться. Химическая стойкость титана уникальна. Известно, что химическое оборудование из титановых сплавов может использоваться гораздо дольше, чем подобное оборудование из нержавеющей стали.

Самый распространенный металл на земле

Летающим металлом именуют алюминий. Общеизвестно, что именно он самый распространенный на планете металл. Его доля по массе в коре земли составляет 8,6 процентов. Химическая активность этого металла делает невозможным нахождение его в природе в чистом виде, зато известна не одна сотня минералов алюминия, по большей части это алюмосиликаты.

Алюминий сочетает в себе целый комплекс ценных свойств – это высокая пластичность и теплопроводность, малая плотность и электропроводимость, кроме того - коррозийная стойкость. Благодаря этому он поддается ковке, прокатке, штамповке, волочению.

Его наиболее распространенный сплав – дюралюмин. Его берут за основу при изготовлении крыльев для самолетов и фюзеляжей. Известно, что оболочка первого искусственного спутника Земли была из сплавов алюминия. Его применяют и в строительстве, и в промышленности. Из летающего металла делают детали разных машин, аппаратуру, с помощью которой производят разные органические вещества и кислоты, оконные рамы и наружную облицовку высоток, весельные и моторные лодки, мебель, посуду и так далее.

Во Франции есть трехсотметровый алюминиевый океанский лайнер. Из алюминия у него не только корпус, но и переборки, и внутренние детали, и стены кают, и даже вся мебель.

Ну а самые дорогие металлы в мире не входят в списке самых распространенных.. О самых дорогих металлах вы можете так же почитать на нашем сайте.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен