§ 25. Состав руды и получение металлов
Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 9: Геологические химические соединения. Страницы 127–130.
Чему научишься
- Объяснять, чем руда отличается от минерала и от самородка.
- Называть металлы, которые встречаются самородками, и металлы, которые «прячутся» в рудах.
- Описывать три шага получения металла из руды на примере алюминия.
- Приводить примеры чистых металлов и сплавов и говорить, где их применяют.
- Находить на карте Казахстана города, где делают металлы.
Разминка
- Какие металлы ты видишь дома каждый день? Железо (гвозди, ножи), алюминий (ложки, фольга), медь (провода), золото и серебро (украшения).
- Бывает ли так, что металл просто лежит на земле, как камень? Бывает, но редко: так находят золото, медь, серебро, платину. Большинство металлов спрятано внутри камней.
- Почему историки говорят «бронзовый век» и «железный век»? Потому что люди учились обрабатывать металлы по очереди, и каждый новый металл менял жизнь: появлялись новые орудия, оружие, посуда.
💡 Сегодня у нас история про то, как человек научился «вытаскивать» металл из камня. Это одно из самых важных открытий в истории.
Разбираемся
Самородки: металл, который не прячется
Большинство металлов в природе соединены с другими элементами. Но несколько металлов стоят особняком: они почти не вступают в реакции и поэтому встречаются в виде чистых кусочков. Такие кусочки называют самородками. Это золото, серебро, медь, ртуть, платина.
🌟 Именно с золотом, серебром и медью человек познакомился первым. Не случайно: их не нужно «добывать из камня», достаточно найти самородок и постучать по нему. Так люди и научились ковать металл.
Руда, минерал и немного геологии
📌 Руда — это горная порода или минерал, где металла или его соединений так много, что их выгодно перерабатывать на заводе. Если металла в камне совсем чуть-чуть, это просто камень, но не руда.
Вот самые важные примеры:
| Руда или минерал | Формула соединения | Какой металл внутри |
|---|---|---|
| Бокситы | Al₂O₃ (оксид алюминия, с примесями) | алюминий |
| Магнетит | Fe₃O₄ | железо |
| Красный железняк | Fe₂O₃ | железо |
| Галит (каменная соль) | NaCl | натрий |
| Поташ (соль калия) | K₂CO₃ | калий |
Заметь закономерность: алюминий и железо прячутся в оксидах (соединениях с кислородом), а натрий и калий — в солях.
🌟 В Казахстане тоже есть чем гордиться: хромовые руды из Актюбинской области, медь Жезказгана, цинк и свинец Алтая. Сегодня разберёмся, как из такого камня получают металл.
Сколько металлов в земной коре
На круговой диаграмме в учебнике показано, сколько в земной коре самых распространённых металлов (в процентах по массе). Лидер здесь алюминий, он «обгоняет» даже железо почти вдвое.
💡 Алюминия на Земле много, а в быту он стал привычным только в XIX веке. Причина простая: из его оксида металл так просто не «вытащишь», нужен электрический ток.
Три шага от камня до металла
Путь металла из руды можно описать тремя шагами. Возьмём алюминий.
Словесная схема: оксид алюминия электрический ток алюминий и кислород.
Формулами: 2Al₂O₃→4Al+3O₂ (под действием тока, в расплаве).
📕 В учебнике в разделе «Самое важное» сказано, что металлы из руды получают «с помощью процессов окисления», но правильно «с помощью процессов восстановления»: при получении металла из оксида кислород у него отнимают (это восстановление). Окисление — наоборот, присоединение кислорода (так металл ржавеет).
⚠️ Частая ошибка. Думают, что руда и металл — одно и то же. Руда — это камень, в котором металл «спрятан» в соединении (например, Fe₂O₃). Чистый металл получают уже на заводе.
А железо как получают?
С железом история похожая: руду (магнетит или красный железняк) измельчают, нагревают и «отбирают» у железа кислород. В заводских печах для этого используют углерод (кокс). Схема: оксид железа плюс углерод даёт железо и углекислый газ.
🌟 Это объяснение сверх программы, чтобы ты видел общую идею: у любого оксида металла нужно отобрать кислород, будь то током (алюминий) или углеродом (железо).
Чистые металлы и сплавы
Часто людям нужны чистые металлы: медь для проводов, алюминий для фольги, золото для украшений, титан для протезов. А ещё нужны сплавы — смеси металлов, которые прочнее и твёрже чистых. Самые важные: сталь, чугун и бронза.
🌟 Бронза — сплав меди и олова. Целая эпоха в истории человечества названа в честь сплава. А в гробнице Тутанхамона нашли всего несколько железных предметов: тогда железо ценилось дороже золота.
Металлургия в Казахстане
В нашей стране металлургия — одна из главных отраслей. Заводы по выпуску металлов и сплавов работают в Павлодаре, Жезказгане, Балхаше и других городах. Жезказганская медь известна на весь мир.
👨👩👧 Родителю. Предложите ребёнку найти на карте Павлодар, Жезказган и Балхаш. Спросите, какие металлы приходят из этих мест, и посмотрите, из чего сделаны вещи дома: что можно назвать чистым металлом, а что сплавом.
Проверь, как понял
Проверь себя
- Чем самородок отличается от руды? Самородок — это чистый металл, найденный в природе. Руда — камень с соединением металла, из которого металл ещё нужно получить.
- Какие три шага нужны, чтобы получить металл из руды? Добыть руду, измельчить и нагреть её (провести химический процесс, например электролиз), разлить расплавленный металл в формы.
- В каком виде в природе встречаются алюминий и железо? В виде оксидов: Al₂O₃ и Fe₂O₃, Fe₃O₄.
- В виде каких соединений встречаются натрий и калий? В виде солей: NaCl и K₂CO₃.
- Что такое сплав и зачем он нужен? Сплав — смесь металлов (сталь, чугун, бронза). Он обычно прочнее и твёрже чистого металла.
- Какие металлы человек освоил первыми и почему? Золото, серебро, медь: они встречаются самородками, и их можно обрабатывать без сложной химии.
Решаем упражнения
№ 1
Назови 5 металлов, которые встречаются в природе в самородном состоянии.
Как думать. Вспомни рисунок с самородками и текст в начале параграфа: речь о металлах, которые почти не реагируют с другими веществами.
Решение. В тексте названы медь, золото, ртуть и платина, а на рисунке 55 показаны ещё самородки серебра. Запишем символами:
- золото — Au;
- серебро — Ag;
- медь — Cu;
- ртуть — Hg;
- платина — Pt.
Ответ: золото, серебро, медь, ртуть, платина.
№ 2
Назови 3 металла, которые встречаются в виде руды.
Как думать. Ищем металлы, которые «спрятаны» в оксидах и солях.
Решение.
- Алюминий — в бокситах (Al₂O₃).
- Железо — в магнетите (Fe₃O₄) и красном железняке (Fe₂O₃).
- Натрий (в каменной соли NaCl) или калий (K₂CO₃).
Ответ: алюминий (бокситы), железо (магнетит, красный железняк), натрий (галит). Подойдёт и калий.
№ 3
Приведи примеры использования чистых металлов и сплавов.
Как думать. Подбери по несколько примеров из жизни: что сделано из чистого металла, а что из сплава.
Пример ответа.
| Что | Из чего | Где используют |
|---|---|---|
| Чистые металлы | медь | электрические провода |
| алюминий | фольга, банки, самолёты | |
| золото, серебро | украшения, монеты | |
| титан | протезы, космическая техника | |
| Сплавы | сталь | мосты, станки, инструменты |
| чугун | батареи, сковороды | |
| бронза | памятники, медали, колокола |
Ответ: чистые металлы (медь, алюминий, золото, серебро, титан) идут на провода, фольгу, украшения; сплавы (сталь, чугун, бронза) — на конструкции, инструменты, памятники.
№ 4
Лекари с древних времён использовали металлы. В отрывке из книги Элифаса Леви волшебник носит золотой жезл с рубином или хризолитом; три нитки из жемчуга, хрусталя и селенита; стальной жезл и кольцо из этого же металла; ожерелье из жемчуга или стеклянных шариков с ртутью и кольцо с агатом; резиновый жезл с кольцом с изумрудом или сапфиром; медный жезл, бирюзовое кольцо и корону с бериллами; жезл из оникса и кольцо из него, на шее цепь из олова. Запиши химическими символами металлы, которые упомянуты в тексте.
Как думать. Из списка вещей выбираем только металлы. Жемчуг, хрусталь, селенит, агат, изумруд, сапфир, берилл, бирюза, оникс — это камни и минералы, а не металлы. Резина — не металл. Сталь — сплав, поэтому записываем главный металл в нём.
Решение.
- Золотой жезл — золото, Au.
- Стальной жезл и кольцо — сталь; основа стали железо, Fe.
- Ртуть в стеклянных шариках — Hg.
- Медный жезл — медь, Cu.
- Цепь из олова — олово, Sn.
Ответ: Au (золото), Fe (железо, основа стали), Hg (ртуть), Cu (медь), Sn (олово).
№ 5
Подумай и предположи, какие металлы нужны будут в будущем и почему.
Как думать. Здесь нет одного «правильного» ответа, главное — объяснить свою мысль. Подумай, что будет у людей в будущем: электромобили, гаджеты, космос, чистая энергия.
Пример ответа.
- Литий — для аккумуляторов телефонов и электромобилей.
- Алюминий и титан — лёгкие и прочные, нужны для самолётов и ракет.
- Медь — для проводов и электроники: электричества будет всё больше.
- Редкие металлы (например, вольфрам, уран) — для техники и энергетики. Казахстан здесь в лидерах: первое место в мире по запасам вольфрама.
Ответ: в будущем будут нужны металлы для аккумуляторов (литий), лёгкие и прочные (алюминий, титан), проводники (медь) и редкие металлы для электроники и энергетики.
Шпаргалка
- Самородками встречаются Au, Ag, Cu, Hg, Pt. Остальные металлы чаще в рудах.
- Алюминия в земной коре больше всех среди металлов (8,2 %).
- Алюминий получают, пропуская электрический ток через расплавленный оксид.
- При получении металла из оксида у оксида отнимают кислород.
- Чистые металлы: Cu, Al, Au, Ti, Ag. Сплавы: сталь, чугун, бронза.