Какой металл встречается в земной коре только. Нахождение металлов в природе
Какой металл наиболее распространен в земной коре?
По распространенности в природе первое место среди металлов занимает алюминий (А1): в земной коре его на 60 процентов больше, чем железа. Однако широко использовать его стали лишь во второй половине ХХ века. Дело в том, что извлечь алюминий из руд очень трудно. В 1825 году датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777–1851) сумел выделить небольшое количество алюминия, но с примесями. После него многие химики безуспешно пытались очистить алюминий, но лишь в 1854 году француз Анри Этьенн Сент-Клер Девиль (1818–1881) нашел способ выделить чистый металл. Алюминий настолько химически активен, что пришлось использовать металлический натрий (еще более активный элемент), чтобы «уберечь» алюминий от вступления в реакцию с другими веществами. Алюминий, похожий по цвету на серебро, на первых порах ценился очень дорого – наравне с драгоценными металлами. С 1855 по 1890 год было получено всего 200 тонн алюминия. В то время только император Наполеон III мог позволить себе столовые приборы из алюминия и даже заказал погремушку из нового металла для своего юного наследника. А в США – в знак огромного уважения к основателю государства Джорджу Вашингтону – защитили его монумент сверху алюминиевым листом. Современный способ получения алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава разработан в 1886 году.
Металлы малой химической активности (Cu, Ag, Au, Pt, Hg) встречаются в свободном виде или в виде вкраплений в горные породы. Большая часть металлов присутствует в природе в виде руд и соединений. Они образуют оксиды, сульфиды, карбонаты и другие химические вещества. Для получения чистых металлов и дальнейшего их применения необходимо выделить их из руд и провести очистку. При необходимости проводят легирование и другую обработку металлов. Изучением этого занимается наука металлургия, которая различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Исключением можно назвать около 16 элементов: т.н. благородные металлы (золото серебро и др.), и некоторые другие (например, ртуть, медь), которые присутствуют без примесей.
Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде (1,05%, -- 0,12%), растениях, живых организмах (играя при этом важную роль).
В природе металлы встречаются:
- -- в самородном состоянии: серебро, золото, платина, медь, иногда ртуть;
- -- в виде оксидов: магнетит Fe 3 O 4 , гематит Fe 2 О 3 и др.
- -- в виде смешанных оксидов: каолин Аl 2 O 3 * 2SiO 2 * 2Н 2 О, алунит (Na,K) 2 O * АlО 3 * 2SiO 2 и др.
- -- различных солей:
сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS,
хлоридов: сильвин КС1, галит NaCl, сильвинит КСl* NаСl, карналлит КСl * МgСl 2 * 6Н 2 О,
сульфатов: барит ВаSO 4 , ангидрид Са 8 О 4
фосфатов: апатит Са 3 (РО 4) 2 ,
карбонатов: мел, мрамор СаСО 3 , магнезит МgСО 3 .
Так, основная масса алюминия сосредоточена в алюмосиликатах, из которых наиболее распространены полевые шпаты. Главные их представители - минералы ортоклаз K, альбит Na и анорит Са . Очень распространены минералы группы слюд, например, мусковит Kal 2 2 , большое практическое применение имеет минерал нефелин (Na, K) 2 (используется для получения глинозема, содовых продуктов и цемента). Из других минералов наибольшее практическое распространение находят боксит Al 2 O 3 *nH 2 O и криолит Na 3 AlF 6 . Распространенным продуктом разрушения горных пород является каолин, состоящий в основном из глинистого минерала каолинита Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O.
Большая часть кальция встречается в природе в виде отложений известняков и мела, состоящих в основном из минерала кальцита CaCO 3 , а также мрамора. Из других пород наиболее распространены доломит CaCO 3 *MgCO 3 , ангидрит CaSO 4 и гипс CaSO 4 *2H 2 O, флюорит CaF 2 и апатит 3Ca 3 (PO 4) 2 *Ca(F, Cl) 2 . В немалых количествах встречается кальций в различных силикатах, например CfO*3MgO*4SiO 2 (асбест), и алюмосиликатах.
Магний распространен в природе в виде магнезита MgCO 3 и доломита, силиката Mg 2 SiO 4 (оливин), каинита KCl*MgSO 4 *3H 2 O и карналлита KCl*MgCl 2 *6H 2 O. Природными соединениями щелочных металлов являются сильвинит NaCl*KCl, галит NaCl, мирабилит Na 2 SO 4 *10H 2 O.
Железо - самый распространенный после алюминия металл на земном шаре. Оно входит в состав многочисленных минералов, образующих скопления железных руд: гематита Fe 2 O 3 , магнетита Fe 3 O 4 , гидрогетита HFeO 2 *nH 2 O, сидерита FeCO 3 и др.
Изредка встречаются и самородное железо метеорного или земного происхождения.
Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий -- в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал -- в оловянные. Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий.
Металлы - это группа простых веществ, которые обладают характерными металлическими свойствами. Некоторые из них ценятся выше золота за удивительные характеристики, которые позволяют использовать их в самых разных сферах. Многие металлы содержатся в составе земной коры в небольших количествах. Но сегодня мы рассмотрим, какой самый распространенный металл в земной коре.
Что мы знаем об алюминии?
Да, именно алюминий является наиболее распространным металлом. Он был открыт в 1825 году датским ученым Эрстедом. Однако еще за 500 лет до нашей эры люди использовали так называемые алюминиевые квасцы. Их применяли в качестве протравы при окрашивании тканей и дублении кожи.
Алюминий, похожий на серебро внешне, изначально ценился очень дорого. Это связано с тем, что его достаточно трудно получить в чистом виде. Да и о том, что это самый распространенный металл в земной коре, известно не было. В 19-м веке, в период с 1855 по 1890 год, удалось получить лишь 200 т чистого металла.
Однако сегодня геологи утверждают, что 8 % коры Земли состоят из алюминя. Он уступает по количеству содержания в земной коре лишь кислороду и кремнию. В свободном виде в природе не встречается.
Алюминий получил широкое применение в странах СССР благодаря разработкам ученых. Найденный метод получения алюминия давал неограниченные возможности для развития алюминиевой промышленности. На его основе активно изготавливали столовую утварь, которую каждый из нас видел на кухнях у бабушек. Первый спутник СССР также был изготовлен из сплава алюминия. Применяют его и в электротехнической промышленности (кабели, цоколи, конденсаторы).
Основные свойства алюминия
Самый распространенный металл в земной коре обладает целым рядом свойств, которые позволяют активно использовать его в составе металлоконструкций. Он легок, мягок и быстро поддается штамповке.
Алюминий обладает высокой коррозийной устойчивостью. При контакте с воздухом он покрывается пленкой, препятствующей его окислению. Он неядовит (если не попадает в организм в большом количестве), обладает высокой электро- и теплопроводностью. Именно он обеспечивает передачу электроэнергии на Земле.
Однако металл не отличается прочностью. Поэтому при изготовлении металлоконструкций зачастую используется сплав алюминия с другими металлами - медью, магнием. Такие сплавы называются дюралюминий.
Электропроводность металла можно сравнить с медью, но он дешевле, поэтому ему нашли более широкое применение. Один из немногих недостатков алюминия - его тяжело паять из-за прочной оксидной пленки. Кстати, он легко воспламеняется и если бы не эта оксидная пленка, он горел бы на воздухе.
Алюминий - драгоценный металл
Интересно, что в 19-м веке алюминий очень ценился. За килограмм металла просили около 3 000 франков. Поэтому ювелиры активно изготавливали украшения на его основе. Ведь металл легко поддается обработке, обладает красивым серебристым оттенком и позволяет придавать изделию любую форму.
Однако уже через несколько лет он стал падать в цене и вскоре вышел из моды. Многие алюминиевые драгоценности не пережили обесценивание металла. Сегодня они - большая редкость.
Совсем недавно алюминий стал главной темой выставки, организованной в Питтсбурге (штат Пенсильвания) в музее Карнеги. Интерес к нему появляется снова. Самый распространенный цветной металл в земной коре сегодня применяется в виде металлической пены. Это новейшая разработка, на основе которой можно изготавливать даже корабельные корпуса.
Вред алюминия
Еще в 1960 году ученые выяснили, что в мозге у людей, страдающих болезнью Альцгеймера, присутствует высокий уровень алюминия. Недавние исследования подтвердили, что металл вызывает ускоренное старение клеток мозга, становится причиной дегенеративных неврологических заболеваний. Низкая усвояемость алюминия дает ложное представление о его безопасности для организма. Но на самом деле длительный прием его небольших доз в конечном итоге вызывает отключение нейронов головного и спинного мозга.
Золото - самый часто встречающийся драгоценный металл
Золото является самым распространенным металлом в земной коре среди благородных. Когда-то людям были известны лишь 2 драгметалла - золото и серебро. Однако позже список расширился. Сегодня благородными являются платиновая группа металлов. В эту группу, помимо платины, входят также ее элементы - родий, осмий, рутений и иридий. Кстати, иридий - самый редкий металл в этой группе. Благородным признан и технеций, однако из-за радиоактивности его не включили в список драгоценных.
Золото, как и другие благородные металлы, обладает рядом уникальных свойств. Оно блестит на открытом воздухе, ему не вредит длительное пребывание в воде, а также воздействие щелочей и кислот, высоких температур. Золото легко поддается обработке, обладает высокой плотностью. Металл встречается в виде самородков, песка и в сочетании с другими элементами. Однако при этом золото уступает многим металлам по прочности и устойчивости. Сегодня это далеко не самый дорогой драгметалл. Цена его составляет $45 за 1 грамм.
Первые пять мест в земной коре (по массе вещества) занимают следующие элементы: кислород, кремний, алюминий, железо и кальций. На 1 тонну земной коры приходится кислорода 466 кг,
кремния 277,2 кг, алюминия 81,3 кг, железа 50 кг и кальция 36,3 кг. Общая масса этих пяти элементов в одной тонне земной коры составляют около 92% в массе земной коры. На остальные 101 элемент приходится чуть больше 8% ее массы.
Примечательно, что из этих пяти элементов два, занимающих оба первые места, вовсе не являются металлами, а их суммарное количество составляет почти три четверти массы земной коры. Таким образом, на долю алюминия, железа и всех остальных 77 металлов приходится меньше одной четвертой части массы земной коры.
Итак, из восьми десятков металлов, наибольшее количество в земной коре алюминия (более 8%). Парадоксально, но факт, что металл, которого больше всего в земной коре, был открыт намного позже большинства других.
Содержащие алюминий квасцы были известны в древности. О них упоминается в сочинениях древнеримского историка Плиния Старшего. Кстати, квасцы по латыни и назывались «алумен». Средневековый ученый, врач и естествоиспытатель Парацельс нашел, что квасцы представляют собой «соль некоей квасцовой земли». Через девять лет после смерти Парацельса химик Маркграф сумел выделить «квасцовую землю» - глинозем (окись алюминия Al 2 O 3). Во времена Ломоносова было высказано предположение о том, что в составе квасцов должен быть неизвестный химический элемент. Поисками его и занялся в 1808 году молодой английский ученый Гемфри Деви. Он даже назвал этот элемент алюминием, но получить алюминий так и не смог. 17 лет алюминий существовал лишь в названии. В 1825 году датчанин Эрстед и в 18127 году немец Велер сумели получить первые крупицы этого металла. И только в 1864 году французскому химику Сент-Клер-Девилю удалось получить первый промышленный алюминий. Через 11 лет русский химик Н. Н. Бекетов создал более экономичный способ получения алюминия из глинозема. Этот способ применяли во Франции и Германии до конца XIX века. Но полученный и по этому способу алюминий был по стоимости равноценен золоту.
Наполеон III и члены его семьи, например, во время банкетов пользовались алюминиевыми вилками и ложками, в то время как всем остальным оставалось пользоваться золотыми и серебряными приборами, как более дешевыми.
Лишь после того как русский капитан А. Ф. Можайский создал первый в мире аэроплан, а другой русский капитан О. С. Костович попытался вместо паровой машины поставить на управляемый аэростат двигатель внутреннего сгорания, судьба алюминия была решена. Оказалось, что это именно тот металл, который нужен авиации. Строительство самолетов в первом десятилетии нашего века вызвало к жизни развитие металлургии алюминия, совершенствование его производства и резкое снижение стоимости.
В 18®9 году английское Королевское общество чествовало Дмитрия Ивановича Менделеева в связи с 20-летием открытия им периодического закона. Менделееву были преподнесены весы, изготовленные из алюминия и золота.
В 1604 году русская научная общественность готовилась к 70-летнему юбилею Д. И. Менделеева. Была собрана большая сумма денег. Деньги были переведены ювелирной фирме. Ей было заказано изготовить большую вазу с розами. Лепестки роз требовалось изготовить из золота, а вазу и листья - из алюминия. Два драгоценных металла!
Теперь после железа, алюминий - самый дешевый металл.
Мировое производство алюминия резко увеличилось за последние годы. Оно намного опередило производство меди, олова1, свинца и других металлов. После чугунного и стального, алюминиевое литье теперь самое распространенное во всем мире.
На нашей планете очень много различных металлов. Есть такие, о которых мало кому известно, а существует и самый распространенный металл на Земле. Такой металл является наиболее часто встречаемым на нашей планете и играет невероятную роль для развития всего человечества. В нашей стране самыми распространенными металлами по добыче являются хром, железо и марганец. Но если брать по всему миру в целом, то на вопрос, какой металл самый распространенный на Земле, можно уверенно ответить – алюминий.
Основные характеристики алюминия
Самый распространенный металл в земной коре содержится в количестве около девяти процентов из общего состава. Такое количество металла, который был открыт в 1825 году, действительно впечатляет – по мнению ученых, даже в далеком будущем не предвидится истощение его запасов. Однако в чистом виде в природе алюминий не встречается – это обусловлено сильной химической активностью металла. Зато ученые выявили множество минералов, в составе которых самый распространенный металл присутствует.
Высоко ценится алюминий за свои свойства. Он является прочным, пластичным, легким, не вызывает трудностей при обработке. Он устойчив к коррозии, обладает высокой степенью проводимости тепла, является электропроводимым, легко поддается ковке, прокатке, штамповке, а также сварке.
Высокая популярность алюминия объясняется его прочностными характеристиками и долгим сроком службы. Также металл не имеет в составе вредных компонентов, что свидетельствует об его высочайшей экологичности.
Присутствие не только в земной коре
Интересным является тот факт, что алюминий встречается не только в коре Земли – есть он и в живых организмах. Накапливается металл в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В говядине алюминия содержится примерно семьдесят миллиграммов на один килограмм.
Часто используемый металл: применение
Из-за своей распространенности алюминий очень широко используется в различных сферах жизни. Поэтому совершенно неудивительно, что данный металл серебристого цвета применяется в различных отраслях промышленности (авиационная, космическая, строительство, автомобилестроение).
А сколько посуды изготавливается из этого замечательного металла – фляжки, ложки, вилки, миски, чашки и т.д. Еще сто пятьдесят лет назад из такой посуды принимали пищу лишь богатейшие люди, ведь до конца девятнадцатого столетия алюминий по своей ценности превышал даже серебро. Из этого серебристого металла изготавливали не только посуду, но и украшения, которые любили показать всему свету знатные особы. Сегодня же из алюминиевой посуды может есть каждый, и она не считается дорогостоящей. Однако степень распространенности металла от этого ничуть не снижается.
Все характеристики, присущие алюминию, позволяют применять его практически везде. Главным образом, используются сплавы, которые требуются для применения в сферах от электротехники до космических разработок. Широко применяется алюминий для производства взрывчатых веществ. 
Еще сравнительно недавно редко можно было встретить на окнах алюминиевые рамы. Сегодня же это повсеместное явление – особенно окна с алюминиевыми профилями используются при остеклении балконов. Также алюминиевый профиль применяется при изготовлении рекламных баннеров, перегородок, рам для штендеров и т.д.
Распространенные драгоценные металлы
Лидером среди драгоценных металлов по распространенности является родий. Он отличается высокой стойкостью к коррозии, химическим воздействиям и плавлению. За эти характеристики пользуется большим спросом в автомобилестроении. Вторым распространенным среди драгоценных металлов идет платина, из которой изготавливаются ювелирные украшения.
