金屬是具有光澤、有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性與機(jī)械性能,并具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)。金屬,是個(gè)大家庭,現(xiàn)在世界上有86種金屬。通常人們根據(jù)金屬的顏色和性質(zhì)等特征,將金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類。黑色金屬主要指鐵及其合金,如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬。
黑色金屬材料乃工業(yè)上對(duì)鐵、鉻和錳的統(tǒng)稱。亦包括這三種金屬的合金,尤其是合金黑色金屬鋼及鋼鐵。與黑色金屬相對(duì)的是有色金屬。事實(shí)上純凈的鐵及鉻是銀白色的,而錳是銀灰色。由于鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵,而錳及鉻主要應(yīng)用于冶煉黑色的合金鋼。所以才會(huì)被“錯(cuò)誤分類”為黑色金屬。
黑色金屬的分類也有其意義,因?yàn)檫@三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料,而鋼鐵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位,亦是衡量一國(guó)家國(guó)力的重要標(biāo)志。黑色金屬的產(chǎn)量約占世界金屬總產(chǎn)量的95%。
黑色金屬和有色金屬這名字,常常使人誤會(huì),以為黑色金屬一定是黑的,其實(shí)不然。黑色金屬只有五種:鐵、錳、鉻、釩、鈦。而它們五個(gè)都不是黑色的。純鐵是銀白色的;鉻是銀白色的;錳是灰白色的。因?yàn)殍F的表面常常生銹,蓋著一層黑色的四氧化三鐵與棕褐色的氧化鐵的混合物,看去就是黑色的。所以人們稱之為“黑色金屬”。常說(shuō)的“黑色冶金工業(yè)”,主要是指鋼鐵工業(yè)。因?yàn)槌R?jiàn)的合金鋼是錳鋼與鉻鋼,這樣,人們把錳與鉻也算成是“黑色金屬”了。除了鐵、錳、鉻、釩、鈦以外,其他的金屬,都算是有色金屬。

金屬是一種具有光澤(即對(duì)可見(jiàn)光強(qiáng)烈反射)、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。 地球上的絕大多數(shù)金屬元素是以化合態(tài)存在于自然界中的。這是因?yàn)槎鄶?shù)金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,只有極少數(shù)的金屬如金、銀等以游離態(tài)存在。金屬在自然界中廣泛存在,在生活中應(yīng)用極為普遍,是在現(xiàn)代工業(yè)中非常重要和應(yīng)用多的一類物質(zhì)。
由于金屬的電子傾向脫離,因此具有良好的導(dǎo)電性,且金屬元素在化合物中通常帶正價(jià)電,但當(dāng)溫度越高時(shí),因?yàn)槭艿搅嗽雍说臒嵴鹗幾璧K,電阻將會(huì)變大。金屬分子之間的連結(jié)是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結(jié),這也是金屬伸展性良好的原因。
在自然界中,絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在,少數(shù)金屬例如金、銀、鉑、鉍以游離態(tài)存在。金屬礦物多數(shù)是氧化物及硫化物,其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽。
屬于金屬的物質(zhì)有金、銀、銅、鐵、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常溫下,除汞(液態(tài))外,其他金屬都是固體。大部分的純金屬是銀白(灰)色,只有少數(shù)不是,如金為黃赤色,銅為紫紅色。金屬大多帶“钅”旁。

稀有金屬是在地殼中含量較少,分布稀散或難以從原料中提取的金屬。如鋰、鈹、鈦、釩、鍺、鈮、鉬、銫、鑭、鎢、鐳等。按其物理、化學(xué)性質(zhì)及生產(chǎn)方法上的不同可分為:(1)稀有輕金屬,如鈹、鋰、銣、銫等;(2)稀有貴金屬,如鉑、銥、鋨等;(3)稀有分散金屬,如鎵、鍺等;(4)稀土金屬,如、鈧釔、鑭、鈰、釹等,(5)難熔稀有金屬,如鈦、鋯、鉭等; (6)放射性稀有金屬,如釙、鐳、錒、鈾、钚等。
稀有金屬主要用于制造特種鋼、超硬質(zhì)合金和耐高溫合金,在電氣工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、陶瓷工業(yè)、原子能工業(yè)及火箭技術(shù)等方面。
稀有金屬的名稱具有一定的相對(duì)性,隨著人們對(duì)稀有金屬的廣泛研究,新產(chǎn)源及新提煉方法的發(fā)現(xiàn)以及它們應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,稀有金屬和其它金屬的界限將逐漸消失,如有的稀有金屬在地殼中的含量比銅、汞、鎘等金屬還要多。
有的稀有金屬在物理-化學(xué)性質(zhì)上近似而不容易分離成單一金屬。過(guò)去制取和使用得很少,因此得名為稀有金屬。19世紀(jì)即有稀有元素(rare elements)一詞,20世紀(jì)20年代在此基礎(chǔ)上定名為稀有金屬。稀有金屬開(kāi)發(fā)較晚,所以有時(shí)還稱為新金屬(new metals)。第二次世界大戰(zhàn)以來(lái),由于新技術(shù)的發(fā)展,需求量的增大,稀有金屬研究和應(yīng)用迅速發(fā)展,冶金新工藝不斷出現(xiàn),這些金屬的生產(chǎn)量也逐漸增多。稀有金屬已經(jīng)不稀。稀有金屬所包括的金屬也在變化,如鈦在現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用日益廣泛,產(chǎn)量增多,所以有時(shí)也被列入輕金屬。

稀土金屬(rare earth metals)又稱稀土元素,是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱,常用R或RE表示。從1794年發(fā)現(xiàn)個(gè)稀土元素釔,到1972年發(fā)現(xiàn)自然界的稀土元素钷,歷經(jīng)178年,人們才把17種稀土元素全部在自然界中找到。稀土金屬的光澤介于銀和鐵之間。稀土金屬的化學(xué)活性很強(qiáng)。
鈧和釔因?yàn)榻?jīng)常與鑭系元素在礦床生,且具有相似的化學(xué)性質(zhì),故被認(rèn)為是稀土元素。
與其名稱暗示的不同,稀土元素(钷除外)在地殼中的豐度相當(dāng)高,其中鈰在地殼元素豐度排名第25,占0.0068%(與銅接近)。然而,由于其地球化學(xué)性質(zhì),稀土元素很少富集到經(jīng)濟(jì)上可以開(kāi)采的程度。稀土元素的名稱正是源自其匱乏性。人類種發(fā)現(xiàn)的稀土礦物是從瑞典伊特比村的礦山中提取出的硅鈹釔礦,許多稀土元素的名稱正源自于此地。
稀土是歷史遺留的名稱。稀土金屬是從18世紀(jì)末葉開(kāi)始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土,例如把氧化鋁叫陶土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來(lái),又很稀少,因而得名稀土。稀土金屬的化學(xué)性質(zhì)很相似,所以在礦物生,但是鈧的化學(xué)性質(zhì)同其他稀土差別較大,一般稀土礦物中不含鈧。稀少的钷初是從鈾反應(yīng)堆裂變產(chǎn)物中獲得的,放射性元素147Pm的半衰期為 2.7年。過(guò)去認(rèn)為自然界中不存在钷,直到1965年,芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時(shí)發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。
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