Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ

 

§ 54. Загальні способи добування металів

 

Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

називати основні способи добування металів із руд;

формулювати означення металургії;

характеризувати піро-, гідро- та біометалургію;

складати рівняння окисно-відновних реакцій і схеми електронного балансу;

 висловлювати судження про вплив металургійних процесів на довкілля.

Існування сучасної цивілізації неможливо уявити без металічних матеріалів. У § 54 розглянуто поширення металічних елементів у природі.

- Повторіть за § 54 поширеність металічних елементів у природі, форми і назви основних руд металічних елементів.

Металургія — це комплексна галузь промисловості, яка займається виробництвом металів. Оскільки більшість металічних елементів у природі існує у вигляді сполук, то хімізм металургійних процесів полягає у відновленні металів:

Залежно від природи відновника й умов перебігу процесів відновлення розрізняють піро-, гідро-, електро- та біометалургію.

Пірометалургія (від грец. вогонь і металургія) об’єднує хімічні способи відновлення металів з руд за високої температури.

Як відновники в пірометалургії використовують вугілля (кокс), карбон(ІІ) оксид, водень, активні метали, силіцій.

Найчастіше оксидні руди відновляють коксом або карбон(ІІ) оксидом — це процес карботермії:

Для добування металів пірометалургійним способом із сульфідних руд їх спочатку випалюють:

а потім добутий оксид відновляють коксом:

Тугоплавкі метали — молібден і вольфрам — відновляють воднем:

Якщо відновниками є хімічно активні метали, то цей пірометалургійний спосіб називають металотермією. Залежно від природи металу-відновника розрізняють алюмінотермію, або алюмотермію, — відновлення алюмінієм і магнійтермію — відновлення магнієм. Спосіб металотермії дає змогу відновлювати метали не тільки з оксидів, але й з галогенідів:

Відомий спосіб відновлення силіцієм — силікотермія:

Гідрометалургія полягає у перетворенні природної сполуки металічного елемента в розчинну форму з подальшим відновленням металу із розчину. Про можливість застосування гідрометалургійних процесів для добування металів ще в 1763 р. говорив М. В. Ломоносов. Гідрометалургійними способами добувають благородні (золото, срібло, платину), кольорові (мідь, нікель, цинк, кобальт), рідкісні (цирконій, гафній, тантал) та інші метали:

NiSO4 + Zn = Ni + ZnSO4

- Складіть схеми електронного балансу для наведених рівнянь реакцій.

Серед переваг цього способу — можливість використання сировини з низьким умістом металічного елемента, яку неможливо переробляти традиційними способами; зменшення в багатьох випадках забруднення навколишнього середовища, наприклад, при випалюванні сульфідних руд.

Електрометалургія — це добування металів за допомоги електричного струму (електролізу). Електролізом розплавів добувають найбільш активні метали (від літію до мангану), електролізом водних розчинів — менш активні (цинк, мідь, нікель, хром тощо). Докладніше про електроліз див. § 59.

Біометалургія базується на біохімічних процесах за участю мікроорганізмів. Відомо, що мікроорганізми-літотрофи (з лат. — «ті, що поїдають каміння») здатні перетворювати нерозчинні сульфіди металічних елементів у розчинні сульфати.

Ще на початку нашої ери римляни добували мідь із «блакитних» струмків, забарвлених мідним купоросом, що витікали з мідних рудників. У ці струмки просто кидали залізний брухт і через певний час мали чисту мідь.

- Напишіть рівняння реакції, складіть електронний баланс.

У такий спосіб добували мідь у різних країнах Європи з XVII ст. Нині за допомоги мікроорганізмів добувають мідь (у США 10 % загального виробництва), уран, реній, срібло, нікель, свинець, деякі рідкісні метали. Учені та інженери працюють над створенням промислових установок для добування інших металів. Переваги біометалургії полягають в її рентабельності (собівартість металу зменшується в 1,5 — 2 рази) і гідрометалургії — в зменшенні екологічного навантаження на довкілля і використанні дуже бідних руд.

 Коротко про головне

Металургія — це комплексна галузь промисловості з виробництва металів. Хімізм металургійних процесів полягає у відновленні металічних елементів з їх сполук.

Залежно від природи відновника й умов перебігу процесів розрізняють піро-, гідро-, електро- та біометалургію. Пірометалургія — це відновлення металів з руд за високої температури; розрізняють карбо-, метало- та силікотермію. Гідрометалургія — спосіб перетворення природної сполуки металічного елемента в розчинну форму із подальшим відновленням металу з розчину. Електрометалургія — добування металів за допомоги електричного струму (електроліз). Біометалургія базується на біохімічних процесах за участю мікроорганізмів.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити