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📜  铝、铜、锌和铁的用途

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:12.726000             🧑  作者: Mango

铝、铜、锌和铁的用途

地壳富含矿物质和矿石。一些矿石已被证明是人类的宝贵资源。例如，源自铁矿石（赤铁矿）的铁为工业革命奠定了基础。另一方面，铝是第一次世界大战和第二次世界大战期间航空业的重要战略资源。尽管如此，铝金属仍因其独特的特性和快速且经济高效的提取而继续主导市场。金属占所有天然元素的 70%。金属在自然界中可以以游离形式和混合形式存在。通常，活性金属以氧化物、硫化物、碳酸盐等混合状态存在。处于反应性系列中心的金属，如锌、铁和铅，具有中等反应性，在地壳中以氧化物、硫化物、碳酸盐等形式存在。

铝

铝，原子序数13，符号Al，是一种化学元素。铝的密度低于大多数常见金属，约为钢的三分之一。当暴露在空气中时，由于其对氧的高亲和力，它会在表面形成一层保护性的氧化物涂层。铝在外观上模仿银，无论是颜色还是反射光的能力。它是柔韧的、非磁性的和延展性的。

铝特性

  1. 纯铝（99.996%）软而弱；含有微量硅和铁的商用铝（纯度为 99 至 99.6%）坚硬而坚固。
  2. 铝是一种延展性极强的金属，可以拉成金属丝或卷成薄箔。
  3. 这种金属的密度只有铁或铜的三分之一。
  4. 尽管铝具有化学活性，但由于在空气中其表面会形成一层厚而坚固的氧化膜，因此具有高度的耐腐蚀性。
  5. 铝是优良的热和电导体。
  6. 它的导热率约为铜的一半，导电率约为铜的三分之二。
  7. 它以面心立方形式结晶。
  8. 全天然铝具有称为铝 27 的稳定同位素。
  9. 金属铝及其氧化物和氢氧化物是无害的。

铝的用途

  1. 将适量的铝添加到某些金属中以提高其特定用途的质量，例如铝青铜和大多数镁基合金，或者在铝基合金中将大量其他金属和硅添加到铝中。
  2. 这种金属及其合金广泛用于制造飞机、建筑材料、耐用消费品（冰箱、空调、厨房用具）、电导体以及化学和食品加工设备。
  3. 在包装行业，卷材、罐头、箔和其他包装材料通常由铝制成。
  4. 它也存在于许多日常用品中，如厨具和钟表。
  5. 铝在建筑工业中用于制造门、窗、电缆和屋顶。
  6. 它被用于交通运输行业，用于制造自行车、航天器、车身、飞机和船舶设备。
  7. 许多硬币由含铝的合金组成。
  8. 铝还用于制造油漆、反射面和电线。

铜

铜的原子序数为 29，化学符号为 Cu。它是一种延展性、柔软、可延展的金属，具有良好的导热性和导电性。刚暴露的纯铜的颜色是粉橙色。

铜特性

  1. 铜是最具延展性的金属之一，这意味着它不是很坚固或很硬。
  2. 冷加工显着提高了强度和硬度，因为产生的细长晶体具有与较软的退火铜相同的面心立方结构。
  3. 在熔融铜中，氧气、氮气、二氧化碳和二氧化硫都可溶解，影响凝固金属的机械和电气性能。
  4. 在导热性和导电性方面，纯金属仅次于银。
  5. 天然铜由两种稳定同位素组成：铜 63 和铜 65。

铜的用途

  1. 铜被用作热和电导体、建筑材料和各种金属合金的组成部分，包括珠宝中的纯银、海事硬件和硬币中的白铜，以及应变计和温度传感器中的康铜。
  2. 世界上生产的大部分铜用于电气工业，其余的与其他金属混合形成合金。 （在工艺方面，电镀涂层也是必不可少的。）
  3. 黄铜（铜和锌）、青铜（铜和锡）和镍银是重要的合金系列，其中铜是主要元素（铜、锌和镍，没有银）。
  4. 有许多有用的铜和镍合金，特别是蒙乃尔合金；这两种金属完全混溶。
  5. 铜还具有一系列重要的与铝的合金，称为铝青铜。
  6. 铍铜 (2% Be) 是一种独特的铜合金，因为它可以通过热处理来增韧。
  7. 铜存在于许多不同的造币金属中。

锌

锌是一种化学元素，原子序数为 30，符号为 Zn。锌在常温下是一种较脆的金属，氧化后外观呈银灰色。它是元素周期表（IIB）第 12 族的第一个元素。锌在某些方面在化学上与镁相似：两种元素都只有一种正常的氧化态 (+2)。锌是地壳中第 24 位最普遍的元素，具有五种稳定同位素。

锌特性

  1. 锌是一种蓝白色、有光泽、抗磁性的金属，尽管大多数商业等级的表面都是暗淡的。
  2. 它具有六方晶体结构，具有扭曲的六方密堆积，每个原子在其自己的平面上（在 265.9 pm）有六个最近的邻居，在 290.6 pm 的更远距离处有六个。

锌的用途

  1. 锌金属主要用于钢铁的腐蚀保护，以及用于压铸的黄铜和合金的生产。
  2. 当暴露在空气中时，锌会在其氧化物上形成一层不可渗透的覆盖层，使金属比铁更能抵抗典型的大气，并且腐蚀速度要低得多。
  3. 此外，由于锌的氧化速度比铁快，因此钢表面受到保护，即使其中一些通过裂缝暴露出来。使用热浸镀锌或电镀锌来形成锌涂层。
  4. 新铸锌表面呈蓝银色，在空气中逐渐氧化形成灰色保护性氧化层。
  5. 所谓的优质西方等级（纯度 99.8%）在冷时很脆，但可能在 100°C 时卷成柔性片材。高纯度锌（纯度 99.99%）具有延展性。
  6. 锌的六方密排结构结晶。
  7. 当铁和锌一起暴露在腐蚀性液体中时，它们会形成一个电解池，锌由于其较大的电极电位而优先受损。
  8. 这种所谓的牺牲保护，以及锌在空气环境下显着更强的耐腐蚀性，是镀锌的基础。

铁

铁的化学符号是Fe，原子序数是26，属于元素周期表的第一个过渡系列和第8族。就质量而言，它是地球上最丰富的元素，仅次于氧气（分别为 32.1% 和 30.1%），它构成了地球外核和内核的大部分。它是地壳中第四丰富的元素。

铁属性

  1. 在潮湿的空气中会生锈，但在干燥的空气中不会生锈。
  2. 易溶于弱酸。
  3. 这种金属在室温下呈铁素体形式或-形式。
  4. 它在 910°C 左右转化为伽马铁，本质上要软得多。
  5. 它的熔点为1536°C，沸点为2861°C。
  6. 因为它是金属，所以具有磁性。作为金属，本质上是磁性的。

铁的用途

  1. 它用于钢铁生产以及土木工程应用，如钢筋混凝土、大梁等。
  2. 合金钢，如碳钢，由铁和镍、铬、钒、钨和锰等添加剂制成。
  3. 桥梁、动力塔、自行车链条、切割工具和步枪枪管都是用它们制成的。
  4. 碳存在于 3-5% 的铸铁中。它用于制造管道、阀门和泵。
  5. Haber 工艺中使用铁催化剂来产生氨。
  6. 磁铁可以由这种金属及其合金和化合物制成。

概念问题

问题一：为什么铁的熔点高？

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问题2：铁的性质是什么？

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问题3：锌的缺点是什么？

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问题4：铜对人体有什么影响？

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问题5：铝的三个特性是什么？

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