Промышленное получение металлов
🧪 Химия · 9 класс
Получение металлов из руд
В природе большинство металлов встречается не в свободном виде, а в составе соединений, которые входят в состав руд. Чтобы получить чистый металл, нужно восстановить его положительные ионы до нейтральных атомов, то есть провести процесс восстановления. Наука и отрасль промышленности, которая изучает получение металлов из руд и их переработку, называется металлургией. Выбор способа получения металла зависит прежде всего от его химической активности.
Основные способы
Существует три главных способа промышленного получения металлов: пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия. Они различаются тем, какой восстановитель и какие условия используют.
| Способ | Что используют | Для каких металлов |
|---|---|---|
| Пирометаллургия | восстановление при высокой температуре | железо, медь, олово |
| Гидрометаллургия | восстановление из растворов солей | медь, серебро, золото |
| Электрометаллургия | электролиз расплавов | алюминий, натрий, калий |
Пирометаллургия
В этом способе металл восстанавливают из оксида при высокой температуре с помощью угля, угарного газа или активных металлов. Так в доменной печи из железной руды получают железо:
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Гидрометаллургия
Здесь металл сначала переводят в раствор соли, а затем вытесняют более активным металлом. Например, медь можно выделить из раствора её соли железом:
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
Электрометаллургия
Самые активные металлы — щелочные, щёлочноземельные и алюминий — нельзя получить восстановлением углём, потому что они слишком прочно связаны в соединениях. Их выделяют электролизом расплавов их соединений. Так, алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия. Этот способ требует очень много электроэнергии.
Связь активности и способа получения
Выбор способа удобно связывать с положением металла в ряду активности. Самые активные металлы, стоящие в начале ряда, получают только электролизом расплавов. Металлы средней активности, такие как железо или цинк, обычно получают восстановлением их оксидов углём или угарным газом при высокой температуре. А малоактивные металлы — медь, серебро, золото — нередко встречаются в природе в свободном виде или легко выделяются из растворов их солей более активными металлами. Так активность металла прямо определяет, насколько трудно его получить.
Правило. Чем активнее металл, тем труднее восстановить его из соединения. Самые активные металлы получают только электролизом расплавов.
Частая ошибка: думать, что алюминий получают восстановлением углём. Активные металлы получают именно электролизом.
Кратко о главном
- Металлы получают из руд восстановлением их ионов.
- Отрасль, изучающая это, — металлургия.
- Три способа: пиро-, гидро- и электрометаллургия.
- Железо получают восстановлением в доменной печи.
- Активные металлы получают электролизом расплавов.