金属知识大全

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硅

硅（台湾、香港称矽）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形和晶体两种同素异形体，同素异形体有无定形硅和结晶硅。属于元素周期表上IVA族的类金属元素。

晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。

性状

结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

发现

1822年，瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅，得到了单质硅。

名称由来：源自英文silica，意为“硅石”。

分布

硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，广泛存在于硅酸盐和硅石中。

制备

工业上通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。

化学反应方程式：SiO2 + 2C →Si + 2CO

这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。

硅的同位素

已发现的硅的同位素共有12种，包括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是稳定的，其他同位素都带有放射性。

用途

硅是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路。还可以合金的形式使用(如硅铁合金)，用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、硅氧烷、硅烷。

造房子用的砖、瓦、砂石、水泥、玻璃，吃饭，喝水用的瓷碗、水杯，洗脸间的洁具，它们看上去截然不同，其实主要成分都是硅的化合物。虽然人们早在远古时代便使用硅的化合物粘土制造陶器。但直到1823年，瑞典化学家贝采利乌斯才首次分离出硅元素，并将硅在氧气中燃烧生成二氧化硅，确定硅为一种元素。中国曾称它为矽，因矽和锡同音，难于分辨，故于1953年将矽改称为硅。硅是一种非金属元素，化学符号是Si。它是构成矿物与岩石的主要元素。在自然界硅无游离状态，都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅（硅石）和硅酸盐。例如花岗岩是由石英、长石、云母混合组成的，石英即是二氧化硅的一种形式，长石和云母是硅酸盐。砂子和砂岩是不纯硅石的变体，是天然硅酸盐岩石风化后的产物。硅约占地壳总重量的27.72％，其丰度仅次于氧。

硅是非金属元素，有无定形和晶体两种同素异形体，晶体硅具有金属光泽和某些金属特性，因此常被称为准金属元素。硅是一种重要的半导体材料，掺微量杂质的硅单晶可用来制造大功率晶体管、整流器和太阳能电池等。二氧化硅（硅石）是最普遍的化合物，在自然界中分布极广，构成各种矿物和岩石。最重要的晶体硅石是石英。大而透明的石英晶体叫水晶，黑色几乎不透明的石英晶体叫墨晶。石英的硬度为7。石英玻璃能透过紫外线，可以用来制造汞蒸气紫外光灯和光学仪器。自然界中还有无定形的硅，叫做硅藻土，常用作甘油炸药（硝化甘油）的吸附体，也可作绝热、隔音材料。普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。硅酸干燥脱水后的产物为硅胶，它有很强的吸附能力，能吸收各种气体，因此常用来作吸附剂、干燥剂和部分催化剂的载体。

磷

元素名称：磷

元素原子量：30.97

元素类型：非金属

发现人：布兰特 发现年代：

1、669年

发现过程：

1669年，德国的布兰特，从人尿蒸馏和干馏后的物质中制得白磷。

元素描述：

单质磷有几种同素异形体。其中白磷或黄磷是无色或淡黄色的透明结晶固体。密度1.82克/厘米3。熔点44.1℃，沸点280℃，着火点是40℃。放于暗处有磷光发出。有恶臭。剧毒。几乎不溶于水。在高压下加热会变为黑磷，其密度2.70克/厘米3，略显金属性。电离能为10.486电子伏特。不溶于普通溶剂中。白磷经放置或在400℃密闭加热数小时可转化为红磷。红磷是红棕色粉末，无毒，密度2.34克/厘米3，熔点59℃，沸点200℃，着火点240℃。不溶于水。在自然界中磷以磷酸盐的形式存在，是生命体的重要元素。存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。在含磷化合物中，磷原子通过氧原子而和别的原子或基团相联结。

元素来源：

单质磷是由磷酸钙、石英砂和碳粉的混合物在电弧炉中熔烧而制得。

元素用途：

白磷用于制造磷酸、燃烧弹和烟雾弹。红磷用于制造农药和安全火柴。

元素辅助资料：

西方化学史的研究者们几乎一致认为，磷是在1669年首先由德国汉堡一位叫汉林布朗德的人发现的。他是怎么样取得磷的呢？一般只是说他是通过强热蒸发尿取得。他在蒸发尿的过程中，偶然地在曲颈瓶的接受器中发现到一种特殊的白色固体，在黑暗中不断发光，称它为kalte feuer（德文，冷火）。

磷广泛存在于动植物体中，因而它最初从人和动物的尿以及骨骼中取得。这和古代人们从矿物中取得的那些金属元素不同，它是第一个从有机体中取得的元素。最初发现时取得的是白磷，是白色半透明晶体，在空气中缓慢氧化，产生的能量以光的形式放出，因此在暗处发光。当白磷在空气中氧化到表面积聚的能量使温度达到40℃时，便达到磷的燃点而自燃。所以白磷曾在19世纪早期被用于火柴的制作中，但由于当时白磷的产量很少而且白磷有剧毒，使用白磷制成的火柴极易着火，效果倒是很好，可是不安全，所以很快就不再使用白磷制造火柴。到1845年，奥地利化学家施勒特尔发现了红磷，确定白磷和红磷是同素异形体。由于红磷无毒，在240℃左右着火，受热后能转变成白磷而燃烧，于是红磷成为制造火柴的原料，一直沿用至今。

是拉瓦锡首先把磷列入化学元素的行列。他燃烧了磷和其他物质，确定了空气的组成成分。磷的发现促进了人们对空气的认识。

磷的拉丁名称phosphorum有希腊文phos（光）和phero（携带）组成，也就是“发光物”的意思，元素符号是P。

另外我们常说的的“鬼火”是P2H4气体在空气中自动燃烧的现象。

铝

铝是一种化学元素，它的化学符号是Al，它的原子序数是13。

形状：铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。

自然分布：铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。

物理化学属性

铝是一种轻金属。纯净的铝是银白色的，因在空气中易与氧气化合，在表面生成一种致密的氧化物薄膜（氧化铝Al2O3），所以通常略显银灰色。

铝能够与稀的强酸（如稀盐酸，稀硫酸等）进行反应，生成氢气和相应的铝盐。与一般的金属不同的是，它也可以和强碱进行反应，形成偏铝酸盐和氢气。因此认为铝是两性金属。

在常温下铝在浓硝酸和浓硫酸中被钝化，不与它们反应，所以浓硝酸是用铝罐（可维持约180小时）运输的。

纯铝较软在300℃左右失去抗张强度。经处理过的铝合金，质轻而较坚韧。

铝回收率不高。

品种分类

根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93%-99.999%）、工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%）、工业纯铝（铝的含量98.0%-99.7%）。

铝的应用

铝的合金质量较轻而强度较高，因而在制造飞机、汽车、火箭中被广泛应用。

由于铝有良好的导电性和导热性，可用作超高电压的电缆材料。高纯铝具有更优良的性能。

铝在高温时的还原性极强，可以用于冶炼高熔点的金属。（这种冶炼金属的方法称为“铝热法”）

铝富展性可制成铝箔，用于包装

镁

镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。

镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、阻尼性、减振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量仅为铝合金的70%和易于回收等优点。

镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。

镁物理性能

除了比重低镁还有很多其它的良好的物理特性，使之在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。镁物理性能的主要优点是：比铝高30倍的减振性能；比塑料高200倍的导热性能；其热膨胀性能只有塑料的1/2。

表1 镁物理性能的优点

物理性能

单位

AZ91

AM60

A380

DC

A356

T6

尼龙

ABS

钢

Sp比重

g/cm3

1.81

1.79

2.74

2.69

1.4

1.05

7.8

传热系数

W/m0k

51

61

96

159

0.33

0.28

14

膨胀系数

μm/m0k

26

25.6

22

21.5

34.5

76.5

12

减振性能

%@35MPa

29

52

1.2

比热

J/L0k

1900

2640

2590

1200

熔化潜热

kJ/L

673

1066

凝固范围

0C

470-595

540-615

540-595

555-615

腐蚀失重

3天5% NaCL

Mg/cm/d

0.02

0.05

0.1

0.5

镁机械性能的优点

和压铸铝合金相比，镁除了上述物理性能等优点，还具有较高的机械性能。镁的强度和刚度要明显好于塑料，延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金。见下表2。

镁机械性能的缺点

镁的强度和硬度比钢低很多。它的拉断强度和疲劳强度也比铝低，见下表3。但是它的性能重量比(性能/比重)要明显好于所比较的其它材料。从绝对值讲钢的性能是所有汽车材料中最好的。但镁的屈服强度比是钢的二倍，模量比几乎相同。更有利的是镁部件在设计和铸造时，可通过变化截面，布置加强筋和改善表面特性，来减轻材料性能低的不利因素，以保证镁部件的质量和耐用性。

表2 镁机械性能的优点

机械性能

单位

条件

AZ 91D

AM 60

AI A380压铸合金

AI A356

T6

尼龙

ABS

钢

拉断强度

MPa

Ambient

230

220

320

262

195

45

~330

屈服强度(拉伸)

MPa

Ambient

150

160

185

170

40

~200

屈服强度(收缩)

MPa

165

186

剪切强度

MPa

140

214

205

RB疲劳强度

MPa

5x108 cyc

82

60

145

90

0.1%蠕变强度

MPa

1250C

34

34

135

无缺口冲击强度

Joules

6

22

3.5

11

有缺口冲击强度

Joules

1.5

3.2

延伸率

$

3

8-15

4

5

8

17

30-50

弹性模量

GPa

Ambient

45

45

72

73

8.9

2.1

207

剪切模量

GPa

Ambient

14

27

28

83

布氏硬度

65

60

80

80

140

泊松比

0.35

0.35

0.33

0.30

关于金属的知识点

1.金属材料

（一）、纯金属材料：纯金属（90多种）

（二）、合金（几千种）：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。

1. 金属材料包括纯金属和合金两类。

（1）熔点高、密度小；

（2）可塑性好、易于加工、机械性能好；

（3）抗腐蚀性能好；钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。钛合金的优点：① 熔点高、密度小；

② 可塑性好、易于加工、机械性能好；

③ 抗腐蚀性能好钛镍合金具有“记忆”能力，可记住某个特定温度下的形状，只要复回这个温度，就会恢复到这个温度下的形状，又被称为“记忆金属”。

另外钛还可制取超导材料，美国生产的超导材料中的90%是用钛铌合金制造的。

3. 注意：

（1）合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。

（2）合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更容易适于不同的用途。

（3）日常使用的金属材料，大多数为合金。

（4）金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。

4. 2.合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金时）。

5. 青铜是人类历史上使用最早的合金；生铁和钢是人类利用最广泛的合金．6. 合金都属于混合物。

有关金属的知识.

金属被定义为：具特有光泽而不透明（对可见光强烈反射的结果），富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。常用的金属粉有铝粉、锌粉、铅粉，合金形式的金属粉有铜锌粉（俗称金粉）、锌铝粉、不锈钢粉等。

不锈钢粉具有良好的化学稳定性，能阻止化学腐蚀。 色浅、高光泽的金属粉还有保温能力，这类金属粉几乎不吸收光线，能反射可见光、紫外光，对于热辐射也是如此，因此可用于需要保温、防止光和热辐射的物品上，如贮存油品、气体的罐、塔上，金属粉能反射日光中紫外线的60%以上，故又能防止涂膜因紫外光照射老化，有利于延长涂膜的寿命。 金属颜料是极微细的粉末，且多属鳞片状，但也有球形、水滴形、树枝形的，都与其制造方法有关。

金属粉末须经过表面处理才具有颜料特性，如分散性、遮盖力等，不同的表面处理可使金属亲油或亲水，以适应不同涂料的要求。 大多数金属颜料通过物理加式方式进行生产，使纯金属或合金成为特定的粉，如从固态、液态及气态金属转化为粉末。

一.由金属的气相状态转化为粉末如升华法制取锌粉、超细铝粉粉。

二.由金属的液相状态转化为粉末如气动雾化法制取铝粉、锌粉及铜金粉。

三.由金属的固相状态转化为粉末的如切削法、球磨法制造镁粉、铝粉、不锈钢粉及钛粉。 通常用于粉末涂料的金属颜料主要是铝粉和铜粉、珠光粉。

由于粉末涂料所选用的树脂或固化剂不是含有碱性就是有一定的酸性，对于这些金属及金属氧化物都会产生一定程度的影响，因此对金属颜料的表面处理就显得尤为重要。虽然大多数金属颜料在出厂前都已尼过表面处理，但是能否经受粉末涂料施工条件（200度10分钟）的考验是很成问题的。铜粉可采用苯并三氮唑等进行表面保护，对耐化学不稳定的铝粉就无计可施了，所以银色的美术型粉末涂层往往在使用一个阶段后会出现发黑现象。 镍粉在无色透明的树脂中呈黄色，如果将它和其他颜色透明树脂配合，可制成金色、橙色、黄绿色的涂层。

在含有金属颜料的粉末涂料中如果要制造彩色涂层，其遮盖力应依靠金属颜料而不应依靠着色颜料。最好选用遮盖力较低的着色颜料或透明颜料，尤其要少用或不用钛白炭黑等。因为高遮盖力颜料的存在将使金属颜料黯然失色。 金属材料性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。

材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)，力学性能也叫机械性能。

1.金属中延展性最好的是Au，导电好的依次是Ag、Cu、Al；

2.金属有几种分类方法：如有色金属-黑色金属、重金属-轻金属等；

3.一种音乐风格，通常被成为重金属。

化学金属单元知识

一.金属材料： 纯金属（90多种） 合金 （几千种） （1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。

（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）。

3.合金：由一种金属与其他金属（或非金属）相互融合而成的具有金属特性的物质。(合金都为混合物) ★：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛和 钛合金 形状记忆金属 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%~4.3% 含碳量 0.03%~2% 铜锌 合金 铜锡 合金 铅锡 合金 钛镍合金 备注 不锈钢：含铬、镍的钢 具有抗腐蚀性能 紫铜为纯铜 熔点低 注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”， 因此可用来制造人造骨等。 （1）熔点高、密度小 优点 （2）可塑性好、易于加工、机械性能好 （3）抗腐蚀性能好

二.金属的化学性质

1.大多数金属可与氧气反应 2Mg +O2 点燃 2MgO 生成物MgO为白色固体 4Al +3O2 点燃 2Al2O3 生成物Al2O3为白色固体 3Fe +2 O2 点燃 Fe3O4 2Cu + O2 △ 2CuO 生成物Fe3O4和CuO为黑色固体 注意：①、虽然铝在常温下能与氧气反应，但是在铝表面生成了一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止了反应的进行，所以铝在常温下不会锈蚀。

②、“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不能与氧气反应，金的化学性质极不活泼。

2.金属 + 酸 → 盐 + H2↑ 置换反应（发生条件为活动性：金属＞H ） H2SO4 + Mg MgSO4 + H2↑ 2HCl + Mg MgCl2+ H2↑

2.金属的物理性质：

1.金属材料 2 现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色 3H2SO4 + 2Al Al2(SO4)3 + 3H2↑ 6HCl + 2Al 2AlCl3+ 3H2↑ 现象：反应剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色 H2SO4 + Zn ZnSO4 + H2↑2HCl + Zn ZnCl2 + H2↑ 现象：反应比较剧烈，有大量气泡产生，液体仍为无色 H2SO4 + FeFeSO4 + H2↑ 2HCl + Fe FeCl2+ H2↑ 现象：反应比较缓慢，有气泡产生，液体由无色变为浅绿色 当一定质量的金属与足量的稀盐酸（或硫酸）反应时，产生的氢气质量与金属质量的关系： 一价金属相对原子质量法： M(H2) =

3.金属 + 盐 → 另一金属 + 另一盐 置换反应（发生条件为参加反应的金属＞化合物中金属元素） Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 (“湿法冶金”原理) 现象：铁钉表面有红色物质出现，液体由蓝色变为浅绿色 2Al + 3CuSO4Al2(SO4)3 + 3Cu 现象：铝丝表面有红色物质出现，液体由蓝色变为无色 Cu + 2AgNO3 Cu(NO3)2 + 2Ag 现象：铜丝表面有银白色物质出现，液体由无色变为蓝色。 注意：①CuSO4溶液：蓝色FeSO4 、FeCl2溶液：浅绿色 ②Fe在参加置换反应时，生成+2价的亚铁盐。

三.置换反应

1.概念：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应

2.特点：反应物、生成物都为两种；物质种类是单质与化合物

四.常见金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 在金属活动性顺序里：

（1）金属的位置越靠前，它的活动性就越强 （2）位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢元素（不可用浓硫酸、硝酸） （3）位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物的溶液中置换出来。

（除K、Ca、Na）

五.铁的冶炼 ×M(金属) 生成物中金属元素的化合价 金属的相对原子质量 3

1.原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2

2.现象：红色粉末逐渐变为黑色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

3.书上图8-20需注意： ①先通CO再加热的目的：排出装置内的空气，以免加热时CO与空气混合，可能会发生爆炸。

②实验完毕后继续通入CO的目的：防止氧化铁被还原成铁后,在较高的温度下重新被氧化。

③尾气的处理：因为CO有毒，所以尾气中的CO气体要经过处理，变成无毒的气体。可点燃使其生成无毒的二氧化碳气体。

4.原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）

5.石灰石的作用：除去铁矿石中的二氧化硅

六.含杂质化学反应的计算 含杂质的物质质量与纯物质质量的转化： 纯物质的质量＝含杂质的物质质量×纯物质的纯度

七.铁的锈蚀

1.铁生锈的条件是：铁与O

2.水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3·xH2O） （铜生成铜绿的条件：铜与O

2.水、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）

2.防止铁制品生锈的措施： ①保持铁制品表面的清洁、干燥 ②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等 ③改变铁的单一结构，制成不锈钢

3.铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。

4.铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此铝具有很好的抗腐蚀性能。