1. 鋁、銅、銀的相關性質
元素名稱:鋁
元素原子量:26.98
原子體積:(立方厘米/摩爾)
10.0
元素類型:金屬
原子序數:13
元素符號:Al
元素中文名稱:鋁
元素在太陽中的含量:(ppm)
60
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.00013
元素英文名稱:Aluminum
相對原子質量:26.98
地殼中含量:(ppm)
82000
核內質子數:13
核外電子數:13
核電核數:13
氧化態:
Main Al+3
Other Al0, Al+1
質子質量:2.1749E-26
質子相對質量:13.091
所屬周期:3
所屬族數:IIIA
摩爾質量:27
氫化物:AlH3
氧化物:Al2O3
最高價氧化物化學式:Al2O3
密度:2.702
熔點:660.37
沸點:2467.0
燃點:550攝氏度
熱導率: W/(m·K)
237
化學鍵能: (kJ /mol)
Al-H 285
Al-C 225
Al-O 585
Al-F 665
Al-Cl 498
Al-Al 200
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
5000
電離能 (kJ/ mol)
M - M+ 577.4
M+ - M2+ 1816.6
M2+ - M3+ 2744.6
M3+ - M4+ 11575
M4+ - M5+ 14839
M5+ - M6+ 18376
M6+ - M7+ 23293
M7+ - M8+ 27457
M8+ - M9+ 31857
M9+ - M10+ 38459
莫氏硬度:2.75
外圍電子排布:3s2 3p1
核外電子排布:2,8,3
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。
晶胞參數:
a = 404.95 pm
b = 404.95 pm
c = 404.95 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
顏色和狀態:銀白色金屬
原子半徑:1.82
常見化合價:+3
發現人:厄斯泰德、韋勒
發現時間和地點:1825 丹麥
元素來源:地殼中含量最豐富的金屬,在7%以上
元素用途:可作飛機、車輛、船、舶、火箭的結構材料。純鋁可做超高電壓的電纜。做日用器皿的鋁通常稱「鋼精」、「鋼種「
工業製法:電解熔融的氧化鋁和冰晶石的混合物
實驗室製法:電解熔融的氯化鋁
其他化合物:AlCl3-氯化鋁 NaAlO2-偏鋁酸鈉 Al(OH)3-氫氧化鋁
擴展介紹:帶藍色的銀白色三價金屬元素,延展性好,有韌性並能發出[響亮]聲音,以其輕、良好的導電和導熱性能、高反射性和耐氧化而著稱。
發現人:韋勒 發現年代:1827年
發現過程:
1827年,德國的韋勒把鉀和無水氯化鋁共熱,製得鋁。
元素描述:
銀白色有光澤金屬,密度2.702克/厘米3,熔點660.37℃,沸點2467℃。化合價±3。具有良好的導熱性、導電性,和延展性,電離能5.986電子伏特,雖是叫活潑的金屬,但在空氣中其表面會形成一層緻密的氧化膜,使之不能與氧、水繼續作用。在高溫下能與氧反應,放出大量熱,用此種高反應熱,鋁可以從其它氧化物中置換金屬(鋁熱法)。例如:8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡,在高溫下鋁也同非金屬發生反應,亦可溶於酸或鹼放出氫氣。對水、硫化物,濃硫酸、任何濃度的醋酸,以及一切有機酸類均無作用。
元素來源:
鋁以化合態的形式存在於各種岩石或礦石里,如長石、雲母、高嶺市、鋁土礦、明礬時,等等。有鋁的氧化物與冰晶石(Na3AlF6)共熔電解製得。
元素用途:
鋁可以從其它氧化物中置換金屬(鋁熱法)。其合金質輕而堅韌,是製造飛機、火箭、汽車的結構材料。純鋁大量用於電纜。廣泛用來製作日用器皿。
元素輔助資料:
鋁在地殼中的分布量在全部化學元素中僅次於氧和硅,占第三位,在全部金屬元素中占第一位。但由於鋁的氧化力強,不易被還原,因而它被發現的較晚。
1800年義大利物理學家伏特創建電池後,1808~1810年間英國化學家戴維和瑞典化學家貝齊里烏斯都曾試圖利用電流從鋁釩土中分離出鋁,但都沒有成功。貝齊里烏斯卻給這個未能取得的金屬起了一個名字alumien。這是從拉丁文alumen來。該名詞在中世紀的歐洲是對具有收斂性礬的總稱,是指染棉織品時的媒染劑。鋁後來的拉丁名稱aluminium和元素符號Al正是由此而來。
1825年丹麥化學家奧斯德發表實驗製取鋁的經過。1827年,德國化學家武勒重復了奧斯德的實驗,並不斷改進製取鋁的方法。1854年,德國化學家德維爾利用鈉代替鉀還原氯化鋁,製得成錠的金屬鋁。
元素符號: Al 英文名: Aluminum 中文名: 鋁
相對原子質量: 26.9815 常見化合價: +3 電負性: 1.61
外圍電子排布: 3s2 3p1 核外電子排布: 2,8,3
同位素及放射線: Al-26[730000y] *Al-27 Al-28[2.3m]
電子親合和能: 48 KJ·mol-1
第一電離能: 577.6 KJ·mol-1 第二電離能: 1817 KJ·mol-1 第三電離能: 2745 KJ·mol-1
單質密度: 2.702 g/cm3 單質熔點: 660.37 ℃ 單質沸點: 2467 ℃
原子半徑: 1.82 埃 離子半徑: 0.51(+3) 埃 共價半徑: 1.18 埃
常見化合物: Al2O3 AlCl3 Al2S3 NaAlO2 Al2(SO4)3 Al(OH)3
鋁,原子序數13,原子量26.981539。1825年丹麥科學家奧斯特用無水三氯化鋁與鉀汞齊作用,並蒸掉汞後得到鋁;1854年德維爾用金屬鈉還原氯化鈉和氯化鋁的熔鹽,製得金屬鋁,並在1855年的巴黎博覽會上展示;1886年霍爾和埃魯分別發明了電解氧化鋁和冰晶石的熔鹽制鋁法,使鋁成為可供實用的金屬。鋁在地殼中的含量為8%,僅次於氧和硅。它廣泛分布於岩石、泥土和動、植物體內。
鋁是銀白色的輕金屬,熔點660.37°C,沸點2467°C,密度2.702克/厘米³。鋁為面心立方結構,有較好的導電性和導熱性;純鋁較軟。
鋁是活潑金屬,在乾燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的緻密氧化膜,使鋁不會進一步氧化並能耐水;但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒;熔融的鋁能與水猛烈反應;高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬;鋁是兩性的,即易溶於強鹼,也能溶於稀酸。
鋁的應用極為廣泛。
銅元素
元素名稱:銅
元素符號:Cu
元素原子量:63.55
元素類型:金屬元素
元素在太陽中的含量:(ppm)
0.7
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。
原子體積:(立方厘米/摩爾)
7.1
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.00008
氧化態:
Main Cu+2
Other Cu-1, Cu0, Cu+1, Cu+3, Cu+4
晶胞參數:
a = 361.49 pm
b = 361.49 pm
c = 361.49 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
地殼中含量:(ppm)
50
質子數:29
中子數:35
原子序數:29
所屬周期:3
所屬族數:IB
電子層分布:2-8-18-1
莫氏硬度:3
聲音在其中的傳播速率:(m/S)
3810
一般狀況下的密度:8.9*10^3kg/m3
發現人: 發現年代: 發現過程:
在古代就發現有銅存在。
元素描述
呈紫紅色光澤的金屬,密度8.92克/厘米3。熔點1083.4±0.2℃,沸點2567℃。常見化合價+1和+2(3價銅僅在少數不穩定的化合物中出現)。電離能7.726電子伏特。銅是人類發現最早的金屬之一,也是最好的純金屬之一,稍硬、極堅韌、耐磨損。還有很好的延展性。導熱和導電性能較好。銅和它的一些合金有較好的耐腐蝕能力,在乾燥的空氣里很穩定。但在潮濕的空氣里在其表面可以生成一層綠色的鹼式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3],這叫銅綠。可溶於硝酸和熱濃硫酸,略溶於鹽酸。容易被鹼侵蝕。
銅的發現簡史
銅是古代就已經知道的金屬之一。一般認為人類知道的第一種金屬是金,其次就是銅。銅在自然界儲量非常豐富,並且加工方便。銅是人類用於生產的第一種金屬,最初人們使用的只是存在於自然界中的天然單質銅,用石斧把它砍下來,便可以錘打成多種器物。隨著生產的發展,只是使用天然銅製造的生產工具就不敷應用了,生產的發展促使人們找到了從銅礦中取得銅的方法。含銅的礦物比較多見,大多具有鮮艷而引人注目的顏色,例如:金黃色的黃銅礦CuFeS2,鮮綠色的孔雀石CuCO3Cu(OH)2,深藍色的石青2CuCO3Cu(OH)2等,把這些礦石在空氣中焙燒後形成氧化銅CuO,再用碳還原,就得到金屬銅。純銅製成的器物太軟,易彎曲。人們發現把錫摻到銅里去,可以製成銅錫合金——青銅。銅,COPPER,源自Cuprum,是以產銅聞名的塞普勒斯島的古名,早為人類所熟知。它和金是僅有的兩種帶有除灰白黑以外顏色的金屬。銅與金的合金,可製成各種飾物和器具。加入鋅則為黃銅;加進錫即成青銅。
元素來源
黃銅礦、輝銅礦、赤銅礦和孔雀石是自然界中重要的銅礦。把硫化物礦石煅燒後,再與少量二氧化硅和焦炭共熔得粗煉銅,再還原成泡銅,最後電解精製,即可得到銅。一個新的提取銅的方法正在研究中,就是把地下的低品位礦用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在鐵屑上將銅沉澱出來。
元素用途
銅是與人類關系非常密切的有色金屬,被廣泛地應用於電氣、輕工、機械製造、建築工業、國防工業等領域,在我國有色金屬材料的消費中僅次於鋁。
銅在電氣、電子工業中應用最廣、用量最大,占總消費量一半以上。用於各種電纜和導線,電機和變壓器的繞阻,開關以及印刷線路板等。
在機械和運輸車輛製造中,用於製造工業閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。
在化學工業中廣泛應用於製造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。
在國防工業中用以製造子彈、炮彈、槍炮零件等,每生產100萬發子彈,需用銅13--14噸。
在建築工業中,用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。
以下是各行業銅消費占銅總消費量的比例: 行業 銅消費量占總消費量的比例
電子(包括通訊) 48%
建築 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
銅性能的應用
導電性:64%,耐蝕性:23%,結構強度:12%,裝飾性:1%
元素輔助資料
自然界中獲得的最大的天然銅重420噸.在古代,人們便發現了天然銅,用石斧將其砍下來,用錘打的方法把它加工成物件。於是銅器擠進了石器的行列,並且逐漸取代了石器,結束了人類歷史上的新石器時代。
在我國,距今4000年前的夏朝已經開始使用紅銅,即天然銅。它的特點是鍛錘出來的。1957年和1959年兩次在甘肅武威皇娘娘台的遺址發掘出銅器近20件,經分析,銅器中銅含量高達99.63%~99.87%,屬於純銅。
當然,天然銅的產量畢竟是稀少的。生產的發展促進人們找到從銅礦中取得銅的方法。銅在地殼中總含量並不大,不超過0.01%,但是含銅的礦物是比較多見的,它們大多具有各種鮮艷而引人注目的顏色,招至人們的注意。例如鮮綠色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深藍色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。這些礦石在空氣中燃燒後得到銅的氧化物,再用碳還原,就得到金屬銅。
1933年,河南省安陽縣殷虛發掘中,發現重達18.8千克的孔雀石,直徑在1寸以上的木炭塊、陶制煉銅用的將軍盔以及重21.8千克的煤渣,說明3000多年前我國古代勞動人民從銅礦取得銅的過程。
但是,煉銅製成的物件太軟,容易彎曲,並且很快就鈍。接著人們發現把錫摻到銅里去製成銅錫合金——青銅。青銅器件的熔煉和製作比純銅容易的多,比純銅堅硬(假如把錫的硬度值定為5,那麼銅的硬度就是30,而青銅的硬度則是100~150),歷史上稱這個時期為青銅時代。
我國戰國時代的著作《周禮·考工記》總結了熔煉青銅的經驗,講述青銅鑄造各種不同物件採用銅和錫的不同比例:「金有六齊(方劑)。六分其金(銅)而錫居一,謂之鍾鼎之齊;五分其金而錫居一,謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一,謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一,謂之大刃之齊;五分其金而錫居二,謂之削殺矢(箭)之齊;金錫半,謂之鑒(鏡子)燧(利用鏡子聚光取火)之齊。」這表明在3000多年前,我國勞動人民已經認識到,用途不同的青銅器所要求的性能不同,用以鑄造青銅器的金屬成分比例也應有所不同。
青銅由於堅硬,易熔,能很好的鑄造成型,在空氣中穩定,因而即使在青銅時代以後的鐵器時代里,也沒有喪失它的使用價值。例如在公元前約280年,歐洲愛琴海中羅得島上羅得港口矗立的青銅太陽神,高達46米,手指高度超過成人。
我國古代勞動人民更最早利用天然銅的化合物進行濕法煉銅,這是濕法技術的起源,是世界化學史上的一項發明。西漢《淮南子·萬畢術》記載:曾青得鐵則化為銅。曾青為硫酸銅。這種方法用現代化學式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方傳說,古代地中海的CYPRUS島是出產銅的地方,因而由此得到它的拉丁名稱CUPRUM和它的元素符號Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源於此。
銅具有獨特的導電性能,是鋁所不能代替的,在今天電子工業和家用電器發展的時代里,這個古老的金屬有恢復了它的青春。銅導線正在被廣泛的應用。從國外的產品來看,一輛普通家用轎車的電子和電動附件所須銅線長達1公里,法國高速火車鐵軌每公里用10噸銅,波音747-200型飛機總重量中銅佔2%。
元素名稱:銀
元素符號:Ag
元素英文名稱:Silver
拉丁原名:Argentum
中文是將金屬金字部首,加上艮字形聲。
元素類型:金屬元素
原子體積:(立方厘米/摩爾) 10.3
顏色和狀態:銀白色金屬
莫氏硬度:2.5
聲音在其中的傳播速率:(m/S)2680
含量
元素在太陽中的含量:(ppm)
0.001
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.0000001
地殼中含量:(ppm)
0.07
相對原子質量:107.9
原子序數:47
質子數:47
摩爾質量:108
所屬周期:5
所屬族數:IB
電子層排布:2-8-18-18-1
常見化合價:+1
單質:銀
單質化學符號:Ag
氧化態:
Main Ag+1
Other Ag0, Ag+2, Ag+3
電離能 (kJ /mol)
M - M+ 731
M+ - M2+ 2073
M2+ - M3+ 3361
M3+ - M4+ 5000
M4+ - M5+ 6700
M5+ - M6+ 8600
M6+ - M7+ 11200
M7+ - M8+ 13400
M8+ - M9+ 15600
M9+ - M10+ 18000
物理性質
密度:11.7克/厘米3
熔點:961.93℃
沸點:2213℃
其他性質:富延展性,是導熱、導電性能很好的金屬。第一電離能7.576電子伏。化學性質穩定,對水與大氣中的氧都不起作用;易溶於稀硝酸、熱的濃硫酸和鹽酸、熔融的氫氧化鹼。
晶體結構:晶胞為面心立方晶胞,每個晶胞含有4個金屬原子。
晶胞參數:
a = 408.53 pm
b = 408.53 pm
c = 408.53 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
化學性質:
銀是古代發現的金屬之一。銀在自然界中雖然也有單質存在,但絕大部分是以化合態的形式存在。
銀具有很高的延展性,因此可以碾壓成只有0.00003厘米厚的透明箔,1克重的銀粒就可以拉成約兩公里長的細絲。
銀的導熱性和導電性在金屬中名列前茅。
銀的特徵氧化數為+1,其化學性質比銅差,常溫下,甚至加熱時也不與水和空氣中的氧作用,但久置空氣中能變黑,失去銀白色的光澤,這是因為銀和空氣中的H2S化合成黑色Ag2S的緣故。其化學反應方程式為:
4Ag + H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
銀不能與稀鹽酸或稀硫酸反應放出氫氣,但銀能溶解在硝酸或熱的濃硫酸中:
加熱
2Ag + 2H2SO4(濃) ==== Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O
銀在常溫下與鹵素反應很慢,在加熱的條件下即可生成鹵化物:
473K
2Ag + F2 ===== 2AgF 暗棕色
加熱
2Ag + Cl2 ===== 2AgCl↓ 白色
加熱
2Ag + Br2 ===== 2AgBr↓ 黃色
加熱
2Ag + I2 ===== 2AgI↓ 橙色
銀對硫有很強的親合勢,加熱時可以與硫直接化合成Ag2S:
加熱
2Ag + S ==== Ag2S