輕金屬

輕金屬

輕金屬:一般指密度在4.5 g/cm3以下(又有一說是比重小於5)的有色金屬,包括鋁、鎂、鋰、鈹、銣、銫、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、鈦等。這些金屬不僅密度小,而且化學活性大,與氧、硫、碳及鹵素化合物接觸相當穩定。鋁是輕金屬中用量最大的一種,其產量和消費量均僅次於鋼鐵,是第二大金屬。

基本信息

概述

輕金屬輕金屬

定義

輕金屬包括鋁、鎂、鋰、鈹、銣、銫、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、鈦等比重在4.5以下的金屬。
其中最輕的金屬是鋰,比重為0.534;最重的是鈦,比重為4.5。輕金屬除了比重小以外,在其他物理化學性質方面也有許多相似之處。這些性質往往決定了從礦石中提取輕金屬的方法。
輕金屬的化學活性很大。所有輕金屬與氧、鹵素、硫及碳化物的親和力很大,生成的化合物都非常穩定,因此在自然界中從未發現過以元素狀態存在的純金屬。因此,這就給輕金屬冶煉帶來了許多困難。
輕金屬的另一個重要性質是它們的負電性都很強,電解這些金屬的鹽類的水溶液不可能得到輕金屬,在陰極上析出的只有氫氣和該金屬的氫氧化物,陽極析出的則是氧。所以只有電解含有相應輕金屬離子而不含有游離氫離子的電解質,才能電解得到相應的輕金屬。這樣的電解質主要是熔鹽。電解熔鹽是現代工業上生產各種輕金屬的主要方法。
按冶金工業中有色金屬的分類法,密度小於4.5g/cm3的金屬並不都歸入輕金屬,如鋰、銣、銫、鈹歸入稀有金屬(分屬稀有輕金屬),鈦歸入稀有金屬中的難熔金屬。
輕金屬
金屬鎂
發現過程:1808年,英國的戴維,用鉀還原白鎂氧(即氧化鎂MgO),最早製得少量的鎂。
物理性質:銀白色的金屬,密度1.738克/厘米3,熔點648.9℃。沸點1090
℃。化合價+2,電離能7.646電子伏特,是輕金屬之一,具有展性,金屬鎂無磁性,且有良好的熱消散性。
化學性質:具有比較強的還原性,能與熱水反應放出氫氣,燃燒時能產生眩目的白光,鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發生作用,也不受苛性鹼侵蝕,但極易溶解於有機和無機酸中,鎂能直接與氮、硫和鹵素等化合,包括烴、醛、醇、酚、胺、脂和大多數油類在內的有機化學藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。
1.與非金屬單質的反應:2Mg+O2=2MgO3Mg+N2=Mg3N2(點燃)
2.與水的反應:Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑(加熱)
3.與酸的反應:Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
4.與氧化物的反應:2Mg+CO2=2MgO+C(點燃)
5.與空氣反應:2Mg+O2=2MgO(點燃)
2Mg+CO2=2MgO+C(點燃)
輕金屬

3Mg+N2=Mg3N2(點燃)
元素來源:鎂存在於菱鎂礦MgCO3、白雲石CaMg(CO3)2、光鹵石KCl•MgCl2•H2O中。工業上利用電解熔融氧化鎂或在電爐中用矽鐵等使其還原而製得金屬鎂,前者叫做熔鹽電解法,後者叫做矽熱還原法。氯化鎂可以從海水中提取,每立方英裏海水含有約120億磅鎂。
元素用途:常用做還原劑,去置換鈦、鋯、鈾、鈹等金屬。主要用於製造輕金屬合金、球墨鑄鐵、科學儀器脫硫劑脫氫和格氏試劑,也能用於制煙火、閃光粉、鎂鹽等。結構特性類似於鋁,具有輕金屬的各種用途,可作為飛機、飛彈的合金材料。但是鎂在汽油燃點可燃,這限制了它的套用。
日常用途:體操運動員常塗鎂粉來增加摩擦力.
醫療用途:治療缺鎂和痙攣。
體育用途:在緊張運動幾小時前注射,或在緊張運動後注射以彌補鎂的流失。
風險:如果注射速度太快,會造成發燒和全身不適。
金屬鎂能與大多數非金屬和酸反應;在高壓下能與氫直接合成氫化鎂;鎂能與鹵化烴或鹵化芳烴作用合成格利雅試劑,廣泛套用於有機合成。鎂具有生成配位化合物的明顯傾向。
鎂是航空工業的重要材料,鎂合金用於製造飛機及森、發動機零件等;鎂還用來製造照相和光學儀器等;鎂及其合金的非結構套用也很廣;鎂作為一種強還原劑,還用於鈦、鋯、鈹、鈾和鉿的生產中。
鎂在筆記本電腦中的套用
鎂在筆記本電腦中的套用在本期刊物中,你將看到戴爾公司用鎂合金作為筆記本電腦的外殼,從而保護其內部組件,延長筆記本電腦的使用壽命。這種用途利用了鎂合金的高強度和耐用性。鎂再次證明了其不僅可以套用在汽車、家具等領域,更可以在計算機行業滿足高科技的需求。這將進一步擴大人們對鎂的使用範圍。

鈉鈉

鈉,原子序數11,原子量22.989768,是最常見的鹼金屬元
素。元素名來源拉丁文,原意是“天然鹼”。1807年英國化學家戴維首先用電解熔融的氫氧化鈉的方法製得鈉,並命名。在地殼中鈉的含量為2.83%,居第六位,主要以鈉鹽的形式存在。鈉是有銀白色光澤的軟金屬,用小刀就能很容易的切割。熔點97.81°C,沸點882.9°C,密度0.97克/厘米³。通常保存在煤油中。
輕金屬

鈉是一種活潑的金屬。鈉與水會產生激烈的反應,生成氫氧化鈉和氫;還能與鉀、錫、銻等金屬生成和金;金屬鈉與汞反應生成汞齊,這種合金是一種活潑的還原劑,在許多時候比純鈉更適用。鈉離子能使火焰呈黃色,可用來靈敏地檢測鈉的存在。以往金屬鈉主要用於製造車用汽油的抗暴劑,但由於會污染環境,已經日趨減少。金屬鈉還用來製取鈦,及生產氫氧化鈉、氨基鈉、氰化鈉等。熔融的金屬鈉在增值反應堆中可做熱交換劑。
物理性質:
1.銀白色金屬。2.質軟。3.密度比水小,能浮在水
面上。4.熔點底,小於100度。5.能導電導熱。原子體積:(立方厘米/摩爾)23.7金屬鈉很軟,可以用刀切割。切開外皮後,可以看到鈉具有銀白色的金屬光澤。鈉是熱和電的良導體。鈉的密度是0.97g/cm3,比水的密度小,鈉的熔點是97.81℃,沸點是882.9℃。元素在太陽中的含量:(ppm)40地殼中含量:(ppm)23000元素在海水中的含量:(ppm)10500
輕金屬
鈉長石

化學性質
鈉原子的最外層只有1個電子,很容易失去。因此,鈉的化學性質非常活潑,主要表現在:
1、鈉跟氧氣的反應
在常溫時4Na+O2=2Na2O
在點燃時2Na+O2=Na2O2(淡黃色)過氧化鈉比氧化鈉穩定。
2、鈉能跟鹵素、硫、磷、氫等非金屬直接發生反應,生成相應的化合物,如
2Na+Cl2=2NaCl
2Na+S=Na2S(硫化鈉)(跟硫化合時甚至發生爆炸。)
3、鈉跟水的反應
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
鈉的化學性質很活潑,所以它在自然界裡不能以游離態存在,因此,在實驗室中通常將鈉保存在煤油里。鈉由於此反應放出大量的熱,能引起氫氣燃燒,所以鈉失火不能用水撲救。鈉具有很強的還原性,可以從一些熔融的金屬鹵化物中把金屬置換出來。由於鈉極易與水反應,所以不能用鈉把居於金屬活動性順序鈉之後的金屬從其鹽溶液中置換出來。鈉還能與鉀、錫、銻等金屬生成和金;金屬鈉與汞反應生成汞齊,這種合金是一種活潑的還原劑,在許多時候比純鈉更適用。鈉離子能使火焰呈黃色,可用來靈敏地檢測鈉的存在。
名稱由來
鈉,原子序數11,原子量22.989768,是最常見的鹼金屬元素。元素名來源拉丁文,原意是“天然鹼”。在地殼中鈉的含量為2.83%,居第六位,主要以鈉鹽的形式存在。發現人:戴維(用電解熔融的氫氧化鈉的方法製得鈉)時間:1807地點:英格蘭中世紀拉丁文:sodanum(頭痛藥);元素符號來自於拉丁文“natrium”(鈉)。
元素用途
純淨的金屬鈉並沒有多大用處,然而鈉的化合物可以套用在醫藥、農業和攝影器材中。氯化鈉就是餐桌上的食鹽。液態的鈉有時用於冷卻核反應堆{鈉鉀合金在室溫下呈液態,是核反應堆的導熱劑,起把反應堆產生的熱量傳導給蒸氣輪機的作用。以往金屬鈉主要用於製造車用汽油的抗暴劑,但由於會污染環境,已經日趨減少。金屬鈉還用來製取鈦,及生產氫氧化鈉、氨基鈉、氰化鈉等。熔融的金屬鈉在增值反應堆中可做熱交換劑。
生理作用
1、鈉是細胞外液中帶正電的主要離子,參於水的代謝,保證體內水的平衡。
2、維持體內酸和鹼的平衡。
3、是胰汁、膽汁、汗和淚水的組成成分。
4、參於心肌肉和神經功的調節
缺乏
輕金屬
阿莫西林鈉氟氯西林
人體內鈉在一般情況下不易缺乏、但在某些情況下,如禁食、少
食,膳食鈉限制過嚴而攝入非常低時,或在高溫、重體力勞動、過量出汗、腸胃疾病、反覆嘔吐、腹瀉使鈉過量排出而丟失時,或某些疾病,如艾迪生病引起腎不能有效保留鈉時,胃腸外營養缺鈉或低鈉時,利尿劑的使用而抑制腎小管重吸收鈉時均可引起鈉缺乏。
鈉的缺乏在早期症狀不明顯,倦怠、淡漠、無神、甚至起立時昏倒。失鈉達0.5g/kg體重以上時,可出現噁心、嘔吐、血壓下降、痛性吉爾痙攣,尿中無氯化物檢出。
過量
正常情況下,鈉攝入過多並不蓄積,但某些情況下,如誤將食鹽當食糖加入嬰兒奶粉中餵養,則可引起中毒甚至死亡。急性中毒,可出現水腫、血壓上升、血漿膽固醇升高、脂肪清楚率降低、胃黏膜上皮細胞受損等。鈉的適宜攝入量(AI)成人為2200mg/d。
來源
鈉普遍存在於各種食物中,一般動物性食物高於植物性食物,但人體鈉來源主要為食鹽、以及加工、製備食物過程中加入的鈉或含鈉的複合物(如谷氨酸、小蘇打等),以及醬油、鹽漬或醃製肉或煙燻食品、醬鹹菜類、發酵豆製品、鹹味休閒食品等

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