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自然界中金属的分布


实验室k / 2019-03-11

       金属在自然界中分布很广,不论矿物,动植物或水界中都或多或少含有它们的成分。通常将化学元素在地球化学系统中的平均含量称之为丰度。为了纪念美国克拉克(Clark,F.W.1847~1931)在计算地壳内元素平均含量所作的贡献,通常把各元素在地壳中含量的百分比称为“克拉克值”,如以质量百分数表示,就称为“质量克拉克值”或简称“克拉克值”,如以原子百分数表示,则称为“原子克拉克值”。

元素的原子克拉克值=元素的质量克拉克值/元素的原子量

       表16-1列出了各种金属在地売中含量,表16-1所列数据为苏联维诺格拉多夫在1962年提出的。

表16-1  金属在地壳中的含量

元素 质量克拉克值 元素 质量克拉克值 元素 质量克拉克值
Li 0.0032

Sr

0.034 Gd 8×10(-4次方)
Be 3.8×10(-4次方) Y 0.0029 Tb 4.3×10(-4次方)
Na 2.5 Zr 0.017 Dy 5×10(-4次方)
Mg 1.87 Nb 0.002 Ho 1.7×10(-4次方)
Al 8.05 Mo 1.1×10(-4次方) Er 3.3×10(-4次方)
K 2.50 Pd 1.3×10(-6次方) Tm 2.7×10(-5次方)
Ca 2.96 Ag 7×10(-6次方) Yb 3.3×10(-5次方)
Sc 1×10(-3次方) Cd 1.3×10(-5次方) Lu 8×10(-5次方)
Ti 0.45 In 2.5×10(-5次方) Hf 1×10(-4次方)
V 0.009 Sn 2.5×10(-4次方) Ta 2.5×10(-4次方)
Cr 0.0083 Sb 5×10(-5次方) W 1.3×10(-4次方)
Mn 0.1 Te 1×10(-7次方) Re 7×10(-8次方)
Fe 4.65 Cs 3.7×10(-4次方)

Au

4.3×10(-7次方)
Co 0.0018 Ba 0.065 Hg 8.3×10(-6次方)
Ni 0.0058 La 0.0029 Tl 1×10(-4次方)
Cu 0.0047 Ce 0.007 Pb 0.0016

Zn

0.0083 Pr 9×10(-4次方) Bi 9×10(-7次方)
Ga 0.0019 Nd 0.0037 Th 0.0013
Ge 1.4×10(-4次方) Sm 8×10(-4次方) U 2.5×10(-4次方)
Rb 0.015 Eu 1.3×10(-4次方)

       各种金属的化学活泼性相差很大,因此,它们在自然界中存在的形式也各不相同。少数化学性质不活泼的元素,在自然界中以单质游离存在,活没的元素总是以其最稳定的化合物存在。可溶性的化合物,大都溶解在海水、湖水中,少数埋藏于不受流水冲刷的岩石下面。难溶的化合物则形成五光十色的岩石,构成坚硬的地売。例如,自然界里的金、铂只有游离状态的,游离状态的银和铜比较少,游离的汞、锡等金属就更少。性质较活泼的一些轻金属仅呈化合状态而存在,一般轻金属常以氯化物、碳酸盐、磷酸盐、碳酸盐等盐类的形式存在,个别轻金属也有形成氧化物的。如常见的食盐(主要成分NaCl)。光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)、菱镁矿(MgCO3)、重晶石(BaSO4)石膏(CaSO4·2H2O)等。

       重金属则主要形成氧化物和硫化物,也有形成碳酸盐的。重要的氧化物矿有:磁铁矿(Fe3O4)、褐铁矿(2Fe2O2·3H2O)赤铁矿(Fe2O3)、软锰矿(MnO2)、锡石(SnO2)赤铜矿(Cu2O)等,重要的硫化物矿有:方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)、辉铜矿(Cu2S)、黄铜矿( CuFeS2)、黄铁矿(FeS2)等。此外还有大量各种硅酸盐矿物。

       我国地大物博,金属矿藏种类繁多,储量极为丰富,如铀、钨、锡、钼、希土、钛、锑、汞、铅、锌、铁、金、银、菱镁矿等矿产均居世界前列;铜、铝、锰等矿的储量也在世界上占有重要地位。我国已成为世界上已知矿种比较齐全的少数国家之一,这将为我国实现四个现代化提供雄厚的物质基础。

       由于人类对自然资源日益增多的要求和科学技术突飞猛进的发展,使人们越来越重视海洋资源。海洋面积约三亿六千万平方公里,占地球总表面积70%以上。除海底有丰富的矿藏以外,海水中含有八十多种元素,其中多数为金属元素,主要呈盐类形式存在。其中除含大量的钠、钾、钙、镁外,还含有各种希有贵重金属,如铷、锶、铀、锂、钡等。海水中金属浓度虽低,但因海水量巨大,所以金属总量非常可观,如海水中铀的总量达四十亿吨以上,相当于陆地铀储量的4000倍。海水中约有5百万吨黄金,8千万吨镍,1亿6千万吨银,8亿吨钼,所以说海洋是贮存金属的“聚宝盆”,向海洋索取金属资源是我们的一项重要任务。在这方面湿法冶金是大有作为的。

       目前,大多数金属是从地売中矿石生产出来的,钠、镁等金属是从海水中提取的。


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