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稀有金屬是地球地殼上濃度低及存量少的金屬元素,包括稀有貴金屬如鉑(Pt)、鈀(Pd)、釕(Ru)、鋨(Os)、銠(Rh),稀有輕金屬如鋰(Li)、銫(Cs)、鈹(Be)、鈁(Fr)、銣(Rb),高熔點金屬如鈦(Ti)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、錸(Re),及放射性稀有金屬如鈾(U)、鐳(Ra)、釙(Po)等。
鋁是較近代的金屬材料。 鋁是由鋁礬土(Bauxite)加入苛性鈉(Caustic Sodium)提煉成氧化鋁,再加碳及冰晶石(Cryolite)經電解還原而成。 地球含鋁量佔地球地殼所有金屬元素蘊藏之百份比達75.6%。 但因提煉需10,000兆焦(MJ)的熱力及技術困難,所以近代才大量採用。 每4公噸鋁礬土只能提煉成約壹公噸鋁材。
從礦石提取金屬
1. 碳還原法*
*還原:令原子、分子或離子的氧化數變得更小的化學反應,最小為零,即元素。
例子: Zn2+ Zn
氧化數: 2 0
(鋅的氧化數由2變0)
金屬氧化物和碳產生反應而被還原成金屬。
高溫下(>200OC)碳可還原金屬氧化物,如氧化銅(參考下列方程式)和氧化鋁。
高溫加熱
2CuO(s) + C(s) 2Cu(s) + CO2 (g)
氧化銅碳銅二氧化碳
(氧化銅與碳在高溫加熱變成銅和二氧化碳)
需更高溫才可還原活(反應)性強的金屬(如鉀和鈉)氧化物。
2. 電解
電解:指被電分解,直流電源(如電池)流經電解質而產生的氧化還原化學反應。
電解質:可被電分解的物質,是熔融態或在水溶液中。
活(反應)性強的金屬,包括鉀、鈉、 鋁、 鈣和鎂形成穩定化合物如氯化物或氧化物,碳還原法不易把它們還原成金屬。
熔融態金屬化合物的金屬離子是可流動的。
金屬離子接收負電極的電子,被還原成金屬。