金屬元素如何來的
Ⅰ 地球上的重金屬元素從哪兒來的
我們知道,在恆星內部,通過核反應最高只能聚變出鐵元素。鐵56的比結合能最大,再要合成更重的元素,就不是放熱反應,而是吸熱反應了,因此更重元素無法通過核聚變來產生。那是不是所有重元素都來自超新星或雙中子星合並呢?也不盡然,在恆星內部,也有一條持續穩定的路徑,讓比鐵重的元素逐一生成,這就是「慢中子俘獲」。
從銀到銻的慢中子俘獲過程。
鉈的穩定同位素鉈203「吃」下一個中子,又衰變成鉛204,和它的小弟「錫」一樣,鉛也是個大吃貨,它繼續吃中子到鉛209,這是一種不穩定的同位素,它迅速衰變成鉍209。鉍209吃掉一個中子就撐不住,衰變成釙210。到了這里,偌大的原子核終於吃中子吃到吐,於是發生α衰變,直接吐出一個氦核(α粒子),原子序數-2,原子量-4。
「鉛鉍釙循環」,其中紅線為中子俘獲,藍色為β衰變,綠色為α衰變,青色為電子俘獲。
不信你看,鉍以後的元素全都是放射性元素,釙210的半衰期只有136天,發生α衰變,直接掉到鉛206。就這樣,從鉛206,到鉛207,鉛208,鉛209,鉍209,鉍210,釙210,再回到鉛206,恰好組成了一個循環。「慢中子俘獲」滾雪球的游戲玩不下去了,重元素一步一步向上爬格子,最終撞到了天花板——鉛。
正是如此,雖然鉛「重」達82號,在地殼里卻比很多輕元素——如碘、溴甚至五金之一的錫——都要多,是重元素里最多的一個存在。
Ⅱ 金屬元素的形成
盡管地球演化過程是由不同時間段構成的,但是地球各演化階段金屬元素總含量是不變的。一般來講,除鈾或釷可衰變成鉛外,其他金屬元素在地球中均已生存了46億年之久(聶鳳軍等,2001)。盡管這些金屬元素大都經歷過多次搬運與再分配,多次分散與富集,但是它們本身並未遭受過任何破壞作用。地球內外地質圈層間或內部所發生的復雜物理和化學反應是造成金屬元素分散與富集的主要地質營力。
大量研究結果表明,地球中的各種金屬元素主要賦存在地球的內外部地質圈層內,外部圈層包括大氣圈、生物圈和岩石圈,內部圈層主要由地核和地幔組成,其中以外部圈層內生物與地質作用最為活躍,各種金屬元素的分散與富集作用也最為明顯。
美國華盛頓國家自然歷史博物館的布朗·瑪森博士和澳大利亞國立大學阿爾費雷德·林伍德教授認為,地球的原始物質組分與隕石相似,在地球形成與演化的早期階段,體積大小不等的隕石塊可通過緩慢的拼貼作用形成地球胚,隨著地球胚體積的不斷增大和重力的增加,隕石塊體增生與拼貼的速率也將會大幅度增高。受上述拼貼作用的影響,地球在演化過程中將會分異形成若干不連續的同心殼層。研究結果表明,地球各圈層金屬元素豐度互不相同,各具特徵。一般來講,從地幔分離出的鐵、鎳、鈷、金和鉑族元素硫化物乳滴沉澱在地球中心部位,形成金屬元素核。相比之下,鎂、鋁、鈣等金屬元素大都以硅酸鹽礦物方式在地殼中產出。另外,最常見的成礦元素為銅和鋅,最常見的與成礦作用有關的揮發性組分為硫和氯。從地球元素總體豐度來看,親鐵、親硫和親石元素之間並無明顯差別。
眾所皆知,成礦元素在地球中業已存在了幾十億年,它們無時無刻不在運動,並且可藉助深源岩漿或幔源流體到達地殼淺部。成礦元素運移方式和卸載過程主要取決於成礦流體的物質組成以及所處的構造環境和圍岩特性,它們要麼發生富集作用並且成為可供開采的金屬礦石,要麼發生分散作用並且成為不具任何工業價值的含礦岩石。如若親銅元素在上移過程中遇到硫,那麼,這些成礦元素將會與硫結合,進而形成硫化物,並且發生沉澱與富集作用。就某種元素單個硫化物來講,它與普通造岩礦物或副礦物在成礦元素濃度方面並無明顯差別,但是它們的堆積體則與普通岩石具有極不相同的物理特性(如密度、磁力和放射性等)。地球物理學家可根據礦石與圍岩的這種物性差異進行找礦勘查活動(聶鳳軍等,2001)。
Ⅲ 金屬從哪裡來
鐵是地殼中較豐富的元素,僅次於氧、硅、鋁。磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦是重要的鐵礦。鐵金屬常用高爐以焦炭為燃料、用鐵礦石和石灰石為原料煉得。用氫氣還原純氧化鐵可得到純鐵。含碳在2.11%以上的鐵叫生鐵(或鑄鐵)。含碳量少於0.02%的鐵熔合體稱為熟鐵或鍛鐵。含碳量介於0.02~2.11%之間的鐵合金叫做鋼。生鐵堅硬,但性脆;鋼具有彈性;熟鐵易於機械加工,但要比鋼柔軟。生鐵含碳量4%左右,用生鐵煉鋼,就是減低生鐵內的碳量達2.11%以下,使硅、錳、鉬、釩、鎳、鉻等的元素含量在要求范圍內,以及盡量將硫和磷雜質除去。
鐵是一種化學元素,為晶體,它的化學符號是Fe,原子序數是26,在化學元素周期表中位於第4周期、第VIII族,是鐵族元素的代表。是最常用的金屬。它是過渡金屬的一種,是地殼含量第二高的金屬元素。鐵制物件發現於公元前3500年的古埃及。它們包含7.5%的鎳,表明它們來自流星。古代小亞細亞半島(也就是現今的土耳其)的赫梯人在3500年前(公元前1500年前)是第一個從鐵礦石中熔煉鐵的,這種新的、堅硬的金屬給了他們經濟和政治上的力量,鐵器時代開始了。中國也是最早發現和掌握煉鐵技術的國家之一。1973年在中國河北省出土了一件商代鐵刃青銅鉞,表明3300多年以前中國人認識了鐵,熟悉了鐵的鍛造性能,識別了鐵與青銅在性質上的差別,把鐵鑄在銅兵器的刃部,加強銅的堅韌性。經科學鑒定,證明鐵刃是用隕鐵鍛成的。隨著青銅熔煉技術的成熟,逐漸為鐵的冶煉技術的發展創造了條件。另外人體中也含有鐵元素。血紅蛋白的成分,幫助氧氣運輸。
Ⅳ 金屬怎麼形成的
常用的金屬粉有鋁粉、鋅粉、鉛粉,合金形式的金屬粉有銅鋅粉(俗稱金粉)、鋅鋁粉、不銹鋼粉等。
與其他顏料相比較,金屬顏料有它的特殊性。由於粉末狀的金屬顏料以金屬或合金組成,故有明亮的金屬光澤和顏色。困此,許多金屬顏料用做裝飾性顏料,如銅鋅粉,它的色相從淡金直至赤金,使被塗裝的物品絢麗多彩;鋁粉色相銀白,也用於裝飾。近年來鋁粉的新品種閃光鋁粉與透明顏料配合使用,塗裝面不僅有金屬亮點,而且五彩繽紛,裝飾效果非常好;鱗片狀的鋅粉略呈淡色的金屬光,能使塗裝物與周圍景物混為一體,有偽裝效果。
大多數金屬顏料都是鱗片狀粉末,它調入成膜物而且塗裝成膜時,像落葉鋪地一樣與被塗物平行,互相連結,互相遮掩,多層排列,形成屏障,金屬鱗片阻斷了成膜物的微細孔,阻止外界有害氣體或液體在塗膜中的滲透,保護了塗膜及被塗裝物品,這是它物理屏蔽的防腐能力,而鋅粉除了有屏蔽能力之外,還有陰極保護作用,大量的鋅粉在塗膜內互相連成導電層,當塗層遇到電化學腐蝕時,由於鋅比鐵具有負的電極電位差,首先被腐蝕,從而保護了鋼鐵底材。不銹鋼粉具有良好的化學穩定性,能阻止化學腐蝕。
色淺、高光澤的金屬粉還有保溫能力,這類金屬粉幾乎不吸收光線,能反射可見光、紫外光,對於熱輻射也是如此,因此,可用於需要保溫、防止光和熱輻射的物品上,如貯存油品、氣體的罐、塔上,金屬粉能反射日光中紫外線的60%以上,故又能防止塗膜因紫外光照射老化,有利於延長塗膜的壽命。
金屬顏料是極微細的粉末,且多屬鱗片狀,但也有球形、水滴形、樹枝形的,都與其製造方法有關。金屬粉末須經過表面處理才具有顏料特性,如分散性、遮蓋力等,不同的表面處理可使金屬親油或親水,以適應不同塗料的要求。
大多數金屬顏料通過物理加式方式進行生產,使純金屬或合金成為特定的粉,如從固態、液態及氣態金屬轉化為粉末。一、由金屬的氣相狀態轉化為粉末如升華法製取鋅粉、超細鋁粉粉。二、由金屬的液相狀態轉化為粉末如氣動霧化法製取鋁粉、鋅粉及銅金粉。三、由金屬的固相狀態轉化為粉末的如切削法、球磨法製造鎂粉、鋁粉、不銹鋼粉及鈦粉。
通常用於粉末塗料的金屬顏料主要是鋁粉和銅粉、珠光粉。由於粉末塗料所選用的樹脂或固化劑不是含有鹼性就是有一定的酸性,對於這些金屬及金屬氧化物都會產生一定程度的影響,因此對金屬顏料的表面處理就顯得尤為重要。雖然大多數金屬顏料在出廠前都已尼過表面處理,但是能否經受粉末塗料施工條件(200度10分鍾)的考驗是很成問題的。銅粉可採用苯並三氮唑等進行表面保護,對耐化學不穩定的鋁粉就無計可施了,所以銀色的美術型粉末塗層往往在使用一個階段後會出現發黑現象。
鎳粉在無色透明的樹脂中呈黃色,如果將它和其他顏色透明樹脂配合,可製成金色、橙色、黃綠色的塗層。
在含有金屬顏料的粉末塗料中如果要製造彩色塗層,其遮蓋力應依靠金屬顏料而不應依靠著色顏料。最好選用遮蓋力較低的著色顏料或透明顏料,尤其要少用或不用鈦白炭黑等。因為高遮蓋力顏料的存在將使金屬顏料黯然失色。
金屬材料性能為更合理使用金屬材料,充分發揮其作用,必須掌握各種金屬材料製成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能(使用性能)及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能(工藝性能)。
材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等)、化學性能(耐用腐蝕性、抗氧化性),力學性能也叫機械性能。
材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。
(一)、機械性能
機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特性。
1、強度:材料在外力(載荷)作用下,抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。
2、屈服點(бs):稱屈服強度,指材料在拉抻過程中,材料所受應力達到某一臨界值時,載荷不再增加變形卻繼續增加或產生0.2%L。時應力值,單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。
3、抗拉強度(бb)也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。
4、延伸率(δ):材料在拉伸斷裂後,總伸長與原始標距長度的百分比。
5、斷面收縮率(Ψ)材料在拉伸斷裂後、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。
6、硬度:指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力,常用硬度按其范圍測定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。
7、沖擊韌性(Ak):材料抵抗沖擊載荷的能力,單位為焦耳/厘米2(J/cm2)。
對低碳鋼拉伸的應力——應變曲線分析
1.彈性:εe=σe/E, 指標σe,E
2.剛性:△L=P·l/E·F 抵抗彈性變形的能力強度
3.強度: σs---屈服強度,σb---抗拉強度
4.韌性:沖擊吸收功Ak
5.疲勞強度: 交變負荷σ-1<σs
6.硬度 HR、HV、HB
Ⅰ階段 線彈性階段 拉伸初期 應力—應變曲線為一直線,此階段應力最高限稱為材料的比例極限σe.
Ⅱ階段 屈服階段 當應力增加至一定值時,應力—應變曲線出現水平線段(有微小波動),在此階段內,應力幾乎不變,而變形卻急劇增長,材料失去抵抗變形的能力,這種現象稱屈服,相應的應力稱為屈服應力或屈服極限,並用σs表示。
Ⅲ階段 為強化階段,經過屈服後,材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的最高點所對應的應力,稱材料的強度極限。用σb表示,強度極限是材料所能承受的最大應力。
Ⅳ階段 為頸縮階段。當應力增至最大值σb後,試件的某一局部顯著收縮,最後在縮頸處斷裂。
對低碳鋼σs與σb為衡量其強度的主要指標。
剛性:△L=P·l/E·F,抵抗彈性變形的能力。
P---拉力,l---材料原長,E---彈性模量,F---截面面積
塑性變形:外力去處後,不能恢復的變形,即殘余變形稱塑性變形。
材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。
衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。
延伸率δ=(△l0/l)×100% 斷面收縮率ψ=((A-A1)/A)×100%
韌性(沖擊韌性):常用沖擊吸收功 Ak 表示,指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的力。
疲勞強度:材料抵抗無限次應力(107)循環也不疲勞斷裂的強度指標,交變負荷σ-1<σs為設計標准。
硬度:材料軟硬程度。
測定硬度試驗的方法很多,大體上可以分為彈性回條法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類,生產上應用最廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層,以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。
由於硬度測定時的測定規范,所用儀器設備等不同,用壓入法井台測定材料的硬度的方法也有多種。
常用的方法是布氏硬度法(HB),維氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。
(二)、工藝性能
指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。
8、鑄造性能:指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能,主要包括流性能、充滿鑄模能力;收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力;偏析指化學成分不均性。
9、焊接性能:指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法,把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起,介面處能滿足使用目的的特性。
10、頂氣段性能:指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。
11、冷彎性能:指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度α(外角)或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,則材料的冷彎性愈好。
12、沖壓性能:金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。
13、鍛造性能:金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。
(三)、化學性能
指金屬材料與周圍介質掃觸時抵抗發生化學或電化學反應的性能。
14、耐腐蝕性:指金屬材料抵抗各種介質侵蝕的能力。
15、抗氧化性:指金屬材料在高溫下,抵抗產生氧化皮能力。
從植物中收獲金屬
1995年,俄羅斯奧爾登堡大學的生物學家梅格列特在研究一種叫蓼的一年生草本植物時,意外地發現蓼的葉子中含有異常高的鋅、鉛、鎘等金屬。這是否表明蓼有從土壤中吸收這些金屬的「嗜好呢」?於是他帶著這個疑問,在一些被鋅、鉛、鎘之類金屬污染過的土地上種了大量的蓼。這些蓼長得非常茂盛,葉子又大又厚,結果在1 公頃的土地上,一個季節就收獲了大量的蓼。梅格列特將蓼草放入800 ℃的爐子里燒,草化為灰燼,結果從中得到了1.3千克鎘、23千克鉛、322千克鋅。
最近,德國奧爾登大學的一個試驗小組已在一處廢金屬堆放場引種俄羅斯大蓼獲得成功。現在該試驗小組已從德國各地尤其是環保組織接到了大量訂單,同時還為推廣這項研究成果專門成立了一家商業性公司。它的業務活動已引起德國軍事部門的很大興趣,因為歷史上的各種軍事演習場包括二戰時期用作化學武器倉庫的地方都有待改造,消除污染,公司方面業已應約在那些地方種下了大蓼,以凈化環境,回收有害金屬。
最近還有文獻報到,美國加利福尼亞的專家們通過研究發現,野生芥菜有從土壤中蓄積鎳的功能,他們把種植的半公頃的野生芥菜桿割下來,曬干再燒成灰,每100克芥菜灰中獲得了15-20克鎳。他們目前正著手培育蓄積金屬能力更強的芥菜新品種,預計可以從每平方米的土地上獲取12克鎳。盡管通過這種方式獲取鎳的效果遠不及其它辦法,但對環境無任何污染。
科學研究證明,植物在千百萬年漫長的進化演變過程中,已經練就了一身非凡絕招,許多植物有累積某些金屬元素的能力。如堇菜好鋅、香薷含銅比較豐富、煙草含鈾特別多,還有紫雲英含硒、苜蓿含鉭、石松含錳格外豐富。生長在含黃金特別多的土壤中的玉米或木賊草,燒成灰,每噸竟可以提取到10克黃金。有些植物能累積稀有金屬,如鉻、鑭、釔、鈮、釷等,被稱為「綠色稀有金屬庫」。它們對稀有金屬的聚集能力要比一般植物高出幾十倍、成百倍,甚至上千倍。比如鉻,在一般植物中用光譜檢測也很難發現,而鳳眼蘭卻能在根上累積鉻,其含量可達到0.13%。
這一系列的發現引起了科學家們的極大興趣,被人們稱為「綠色冶金」技術。專家預言如果這一成果取得突破性的進展,人類將有可能通過種植植物來獲得所需的金屬,同時還可以改善遭受人類破壞的環境。
Ⅳ 金屬元素是如何產生的
1.一種製造金屬或金屬合金顆粒的方法,其特徵在於包括以下步驟: ·制回備含有非金屬雜答質的金屬或金屬合金,其中非金屬雜質主要由基底金屬的氧化物構成; ·用還原劑使金屬或合金成粒以形成顆粒; ·在真空中處理這些顆粒,從而使還原劑對雜質產生作用;和 ·去除顆粒的表面層。
Ⅵ 金屬元素是如何產生的地球上的金屬元素都來源於宇宙的話。
1.一種製造金抄屬或金屬合金顆粒的方法,其特徵在於包括以下步驟: ·制備含有非金屬雜質的金屬或金屬合金,其中非金屬雜質主要由基底金屬的氧化物構成; ·用還原劑使金屬或合金成粒以形成顆粒; ·在真空中處理這些顆粒,從而使還原劑對雜質產生作用;和 ·去除顆粒的表面層。
Ⅶ 食物中的金屬元素是哪裡來的
人體所需的金屬元素是通過飲食來獲得的,各種食物中金屬元素的種類和含量各不相同。因此,飲食應多種多樣,不要偏食,以保證人體必需的各種金屬元素的攝入。
Ⅷ 金屬元素是怎麼製造的
請截圖,很多人看不了
Ⅸ 地球上的金屬元素是怎麼形成的
那像鐵呀錳呀金呀這些金屬也都是碳12「裂變」的了,那可不可以這樣說版,所有金屬(或非金屬,權等)在某個時候,某種狀態下都是由一種物質構成的?而後來在一些特殊的條件下(裂變,衰變,化合,分解…)而形成了現在形形色色的合種元素?回答: 在化學上不可以,因為化學研究的是物質特性,但在物理及天文的某些領域可以,但也是有條件的.補充: 還有原子序數大於12的是聚變,小12的是裂變,產生的能量都大於He爆炸...順便建議你去看一下《時間簡史》對於這方面問題解釋得比較全,