Задача 1
Что такое металлургия? Какие способы получения металлов из природного сырья известны? Сравнить разные виды металлургии.
Решение
Металлургия — отрасль науки и промышленности, которая получает металлы и сплавы. Чёрная металлургия выпускает железо и его сплавы, цветная — остальные металлы. Суть любого способа — восстановление катионов металла: \(\mathrm{M^{n+} + ne^- \rightarrow M^0}\).
| Вид | Как восстанавливают | Пример | Для каких металлов |
|---|---|---|---|
| Пирометаллургия | нагреванием с C, CO, \(\mathrm{H_2}\) или активным металлом (металлотермия) | \(\mathrm{Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2}\), \(\mathrm{Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Cr + Al_2O_3}\) | средней активности: Fe, Zn, Cu, W, Cr |
| Гидрометаллургия | руду растворяют, металл вытесняют из раствора активным металлом или током | \(\mathrm{Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu}\) | малоактивные и средней активности: Cu, Zn, Ag, Au |
| Электрометаллургия | электролизом расплавов | \(\mathrm{2NaCl \rightarrow 2Na + Cl_2}\) | активные: щелочные, щелочноземельные, Mg, Al |
Пирометаллургия — самый массовый способ, но требует высоких температур и даёт газовые выбросы. Гидрометаллургия идёт при обычной температуре и подходит для бедных руд. Электрометаллургия расходует много электроэнергии, зато позволяет получить самые активные металлы.
Ответ
Способ получения металла выбирают по его активности — чем активнее металл, тем сильнее нужен восстановитель.
Подробнее — в теме «Металлы в природе. Металлургия».