Poznámky
• Chemie • Periodická tabulka • Anorganická chemie • Obecná anorganická chemie • Organická chemie • Obecná organická chemie • Základy společenských věd
Elementární kovy
elementární kovy mají mimořádný technický význam uplatňují se v elementární formě nebo častěji formou slitin používají se ve strojírenství, elektrotechnice, spotřebním průmyslu a stevbnictví jejich sloučeniny jsou průmyslově neméně významné Rozšíření kovů v přírodě nejrozšířenější kovy jsou hliník, železo, vápník, sodík, dralsík, hořčík a titan nejrozšířenější jsou kovy s nižším atomovým číslem jejich získatelnost je přímo úměrná jejich kumulací a lokalizací ložisek ruda je to nerost nebo skupina nerostů, ze kterých lze v dané etapě technologického vývoje průmyslově a s prospěchem získávat elementární kovy, jejich slitiny nebo sloučeniny jejich extrahovatelnost z rudy je silně ovlivněna jejich chemickými vlastnostmi rozdělení zásob5% - rudy velmi bohatéextrakce elementrárních kovů je relativně snadná 30% - rudy středně bohaté 65% - rudy chudéextrakce elementárních kovů je technicky velmi náročná u velké části je extrakce zatím nemožná Explotace kovů z přírodních zdrojů explotace z přírody je ohromná dochází k rychlému vyčerpávání zásob jednotlivých kovů po vyčerpání zásob bohatějšch kovů se přejde k extrakci z jiných sloučenin a nerostů později se přejde na chudší rudy a polykomponentní sloučeniny to si vyžádá technologický vývoj Vznik nerostů vznik nerosůt je spjat s tuhnutím magmatupři chladnutí Země vznikla ze svrchní vrstvy magmatu primární zemská kůra chemické složení se měnilo a nebylo homogenní magma , které dnes tříští na zem je komplikovanou směsí převážně křemičitanů různých kovů tuhnutí magmatu probíhá v několika fázíchjsou závislé na původním složení magmatu a stavových veličinách soustavy závisí také na dynamice změn těchto faktorů Fáze tuhnutí magmatu likvace oddělování tekutých fází uvolní se kapalné sulfidy železa a niklu krystalizace I. uvolní se oxidy, křemičitany a fosforečnany $Fe^{II,III},Cr^{III},Al^{III},Mg^{II},Mn^{II},Ti^{IV},Ca^{II},Zr^{IV},$ platinové kovy, diamant při větších rozdílech hustot se krystali pohybovali a vznikali aglomeráty při menších rozdílech se krystali usadili na místě krystalizace II. uvolní se křemičitany, hlinitokřemičitany, sírany, fluoridy a hydroxidy $Mg^{II},Fe^{II},Co^{II},Al^{III},K^I,Na^I,SiO_2,$ tridymit, cristobaltit nejprve se uvolní křemičitany ve formě klasického tetraedru a sloučeniny tento tetraedr obshaující později se uvolňují pyroxeny jsou to sloučeniny obsahující řetězce křemičitanových aniontů dál se uvolňují amfiboly jsou to sloučeniny obsahující dva řetězce křemičitanových aniontů dál se uvolní slídy obsahují vrstevnaté uspořádání aniontů křemičitanových dál se uvolňuje orthoklas a křemen má prostorovou síť aniontů křemičitany se nejprve uvolňují s železem ve struktuřezpůsobuje jejich tmavé zbarvení melanokratní minerály jakmile jsou železné zásoby vyčerpány, křemen se zabarvuje do svých charakteristických barevkrystalizuje orthoklas, muskovit a živec a modifikace $SiO_2$ krystalizace III. uvolní se fluoridy, chloridy, hydroxidy, boritany, fosforečnany a křemičitany $Li^I,Be^{II},Mn^{II},Ti^{IV},Zr^{IV},Hf^{IV},Th^{IV},Ta^V,Nb^V,U^{IV},Sn^{IV},$ vzácné kovy vznikají žíly nerostůzaplňují ještě volné oblasti v zatuhé hornině vznikají velmi pestré minerály pneumatické a hydrotermální děje plyny a zbytky zkapalnělého magmatu spolu reagují za vzniku nových minerálů po poklesu pod kritický bod vody (374°C) se uvolňují z vodných roztoků primárně sulfidy tvořící velmi významná ložiskamají polymetalický charakter mnohé minerály vzniklé dříve se za nestálých podmínkách na povrchu rozpadají a vznikají nové dojde-li v místě, kde už došlo ke krystalizaci z magmatu nebo dokonce ke vznku drohotných minerálů k dalšími vyvření magmatu, změní se složení půdy okolo Obecné metody výroby kovů Těžba rudy nespadá do oblasti chemických disciplín jedná se pouze o mechanickou manipulaci Nechemické separační metody mají charakter mechanicko-fyzikálního nebo fyzikálně-chemického separačního procesu jsou založeny na fyzikálních a chemických jevech používá se třeba:magnetická separace plavení sedimentace flotace frakční rozpouštění Chemické separační postupy aktivní složka je oddělována od zbytkupřípadně se převádí na jinou sloučeninu, ze které se surový kov získává snadněji používá se třeba:tavení s některými látkami rozklad kyselinami nebo alkalickými hydroxidy rozklad komplexotvornými roztoky termické rozklady bez přístupu vzduchu pražení na vzduchu vylučování sraženin z roztoků velmi často se zakončují dalšími separačními metodami Chemické děje vedoucí ke vzniku elementárního kovu Výroba redukčními pochody spočívají v redukci sloučeniny kovunejčastěji oxidu nebo halogenidu uskutečňují se většinou ve vyšších teplotách (termoredukční pochody ) Redukovadla elementární nekovy a polokovy ($H_2,C$,…)elementární kovy ($Al,Mg,Ba,Na,Si,Zn,Zr,Fe$,…)sloučeniny ($CO,SO_2,CaC_2,KCN$,…)Redukce vodíkem poskytuje relativně čisté kovy je náročná finančně a bezpečnostně spočívá v žíhání sloučeniny proudem vodíkuněkteré halogenidy se takto redukují v plynném stavu nejsnáze se redukují halogenidy a oxidy kovů sulfidy se většinou touto metodou neupravují pro neušlechtilé kovy nelze tuto metodu použít Redukce uhlíkem provádí se s oxidy kovů patří k nejběžnějším postupům směs oxidu a koksu se vyhřívá v elektrické peci nebo se potřebné teplory dosahuje spalováním uhlíku v reakčním prostoru probíhá řada reakcí většina kovu je redukována uvolňujícím se $CO$ jsou to jedny z nejstarších metod není nákladná ani složitá a je dobře propracovaná čistota kovů není příliš vysoká některé silně elektropozitivní kovy navíc tvoří s uhlíkem karbidy a není možné je takto vyrábětu některých ušlechtilých kovů se stejné situacipředchází přidáním oxidů železa a oxidu žádaného kovu nebo smíšeným oxidem vzniká slitina železa a žádaného kovu Redukce elementárními kovy metalotermie, termitové reakce jsou to velmi exotermické reakce slouží k přípravě málo ušlechtilých kovůjejich příprava jinými metodami není možná dají se tak připravovat i ušlechtilé kovy k redukci slouží většinou hliník, křemík nebo hořčík určitou dobu se používala tzv. Krollova metoda je to redukce halogenidů roztavenými elementárními kovy jsou to metody dost drahé a nepříliš efektivníje potřeba těžce získatelných kovů musí se provádět za sníženého tlaku nebo v atmosféře inertního plynu Substituce využívá se méně ušlechtilých kovů k vyloučení sraženiny ušlechtilého kovu nějčastěji se užívá železo Redukce sloučninou používají se oxid uhelnatý , termická reakce s karbidem vápenatým (karbidotermie ) a kyanidy využívá se i částečného opražení sulfidů a následným znepřístupněním kyslíku, kdy původní sulfid vyredukuje ze všech sloučenin elementární kov takto připravené kovy jsou houbovité a vysoce pórovité, někdy práškyvětšinou se ztavují dohromady na kompaktní materiál vzniklé kovy mohou být kapalné nebo plynné a oddělují se jinými separačními metodami Výroba kovů tepelným rozkladem sloučenin provádí se v trubicích nebo válcích látka je v nich uložena na lodičce nebo přímo v trubici reakční prostor se zahřívá zvenčí vedlejší produkty se odvádějí destilací odsáváním z reakčního prostoru nejčastěji se užívá rozkladu oxidů a azidůnevhodnější jsou oxidy ušlechtilích kovů u azidů je termická labilita podmínkouazidy navíc nesmí mít sklon k explozitě lze rozkládat i plynné látkyrozkládají se na vyhřátem kovovém vláknu ty se vyhřívají elektrickým proudem významné jsou dekomopozice karbonylů$[Ni(CO)_4]\longrightarrow{Ni}+4\ CO$ lze provádět i dekompozici hydridů dál se dají rozkládat i jodidy a bromidy tyto metody většinou slouží k přečišťování produktů získaných jinými procesy Výroba kovů elektrolytickými pochody patří k nejpoužívanějším techonologiím u některých kovů je to jediná vhodná cesta pro jejich získání Elektrolytické rozklady vodných roztoků uskutečňují se při normální teplotějen málo často při teplotách vyšších do roztoku se umístí dvě elektrodyna katodě se uvolňuje kov za anodu lze použít i získávaný kov samotný, který se postupně rozpustí do roztoku a uvolní se na katoděelektrolytická rafinace kovů kovy, jejichž elektrodový potenciál ve vysoce záporný, se na katodě přímo neuvolňujípřednostně dochází k redukci protonů v oxoniovém kationtu na plynný vodík, který se uvolňujedá se tomu zabránit vrstvou rtutivodík se bude uvolňovat neochotně kov se bude vylučovat ve formě amalgamu dále mohou kovy s vodou zreagovat za tvorby příslušných hydroxidů některé kovy ($Ge,Mo,W,Ti$) se na katodě nevylučujípříčiny nejsou přesně známy účinnost a čistotu produktu po elektrolýze určuje mnoho faktorůpro každý kov bude proces trochu jiný Elektrolytické roztoky tavenin tavenina uskutečňují se při docela vysokých teplotách produkty bývají tekutépokud tekuté nejsou, bývají pórovité a musí být ztaveny z reakční směsi se kov odčerpává z taveniny lze získat i ty nejméně ušlechtilé kovy používá se hlavně na výrobu alkalických kovů a kovů alkalických zemin elektrolyzují se obvykle taveniny halogenidů, halogenokomplexů, hydroxidů a oxidů je energeticky velmi náročnáužívá se vysoké proudové hustoty tepelné ztráty musí být okamžitě doplněny používají se primárně jednosložkové taveniny anodické produkty jsou nebezpečné a ekologicky problematicképrodukty se špatně zachycují a filtrují Rafinační postupy čistota kovu závisí na:metodě přípravy typ kovu výchozí surovině parametrech výrobního procesu obecně platí, že primárně vyrobený kov nevyhovuje svou čistotou Chemické rafinace existuje jich velmi mnoho často se používají jako předrafinační způsobyjsou to kroky, které předchází finální rafinaci reakcemi se do systému vnáši další nečistoty a nežádoucí látky kovy získané chemickou rafinací se používají jako konstrukční materiály nebo složky do slitin nebo jako výchozí látky pro syntézu dalších sloučeninnejsou vhodné pro použití do speciálních oblastí Převedení na vhodnou sloučeninu pouhým převedením na nějakou konkrétní sloučeniny se odstraní mnoho nečistotsloučeninu je potřeba separovat jinou separační metodou sloučenina se pak dál čistí a nakonec se převádí na elementární kov dá se využít i převedení na organickou sloučeninu Atakování něžádoucích složek různými reakcemi se nežádoucí složky převádí na separovatelné složky čištěný kov pak žádné reakci nepodléhá Fyzikálně-chemické rafinace nejvýznamější metodou je elektrolýzaje výborně propracovaná a snadno realizovatelná užívá se i vícestupňové elektrolýzi, při které se jako anoda používá získávaný kov, který se několikrát rozpustí pod anodou se hromadí anodové kaly jsou to vzniklé nečistoty elektrolýza tavenin se někdy také používá jako účinná rafinační metoda zatím málo využívanou metodou jsou měniče iontů jsout přírodní nebo syntetické makromolekulární látky jsou schopné na svém povrchu zachycovat ionty z elektrolytů používají se k získávání kovů z odpadních vod Fyzíkální rafinace používá se k zisku materiálů o vysoké čistotě jsou vždy finálními rafinacemi Pochody za sníženého tlaku využívají k dělení rozdílné těkavosti kovů a komponent je znečušťujících základní materiál se za velmi sníženého tlaku odporově nebo indukčně zahřívá dochází k jeho těkání kov se zbavuje těkavých sloučenin posléze sám těká a zbavuje se netěkavých nečistot Zonální rafinace spočívá v opakovaném jednosměrném průchodu protáhlého ingotu kovu místem, kde je kov vyhřátý na teplotu blízkou teplotě jeho tání nežádoucí dobře rozpustné látky se shromáždí na odlehlé straně ingotu nerozpustné látky se shromáždí na přední straně ingotu střední část ingotu je vysoce čistý materiál k podobné situaci dochází, když se z taveniny sloučeniny kovu získávají jeho monokrystaly Výroba a použití kovů Lithium Zdroje hlavně z křemičitanůlepidolit $K(Li,Al)_3(Al,Si,Rb)4O {10}(F,OH)_2$spodumen $LiAlSi_2O_6$ dál z fosforečnanůtrifylin $(Li,Na)(Fe,Mn)PO_4$ dál z některých ložisek chloridů Výroba tavnou elektrolýzousměs $LiCl$ a $KCl$ při 400°C metalometrickypůsobením $Ca$ nebo $Al$ zisk z $Li_2O$ nebo $LiOH$ při 800 - 1000°C rafinace destilací za sníženého tlaku Použití zušlechťující a deoxidační přísada v metalurgii teplonosné médium jaderných elektráren příprava organolithných sloučenin redukční prostředek v organické syntéze polymerační katalyzátor Sodík Zdroje primárně z chloridu $NaCl$ ostatní minerály se v metalurgii moc nepoužívajítrona $Na_2CO_3\cdot{NaHCO_3}\cdot{2\ H_2O}$kryolit $Na_3AlF_6$chilský ledek $NaNO_3$Glauberova sůl $Na_2SO_4\cdot{10\ H_2O}$glauberit $Na_2SO_4\cdot{CaSO_4}$ Výroba tavnou elektrolýzousměs $NaCl$ a některých dalších halogenidů při 600 až 650°C rafinace destilací za sníženého tlaku Použití v organické syntézepři výrobě tetraethylolova k výrobě kovů redukcí kapalným sodíkem k výrobě některých sodných sloučenin Draslík Zdroje primárně z chloridůsylvín $KCl$karnalit $KMgCl_3\cdot{6\ H_2O}$kainit $KCl\cdot{MgSO_4}\cdot{3\ H_2O}$ ostatní minserály se v metalurgii nevyužívají Výroba karbidometricky metalometrickyz $KCl$ redukcí sodíkem při 840°C vzniká slitina sodíku s draslíkem tavnou elektrolýzou$KOH,KNO_3$ nebo $K_2CO_3$ rozpuštěných v tavenině $KCl$ rafinace destilací za zvýšeného tlaku Použití teplonosné médium v jaderních elektrárnách slitina se sodíkem jako redukovadlo v organické syntéze Rubidium a cesium Zdroje z některých draselných solí obsahujích izomorfně přítomné $Rb$ a $Cs$ přímým zdrojem jsou matečné louhy po zrpacování karnalitu cesium obsahuje křemičitan pollucit $Cs_4Al_4Si_9O_{26}\cdot{H_2O}$ Výroba metalometrickyredukcí oxidů, chloridů, hydroxidů a chromanů působením $Mg,Ca,Zr,Ba$ nebo $Al$ v proudu vodíku při 500 - 800°C tavnou elektrolýzou Použití pro výrobu těžkotavitelných skel v elektrotechnice a osvětlovací technice Zdroje primárně hlinitokřemičitany a křemičitanberyl $Be_3Al_2Si_6O_{18}$fenakit $Be_2SiO_4$ Výroba tavnou elektrolýzousměs $BeCl_2$ a $NaCl$ při 350°C metalometrickyredukcí fluoridu nebo chloridu hořčíkem v elektrické peci redukcí uhlíkem$BeO$ při 1400°C po slinutí se lisuje rafinace destilací za sníženého tlaku Použití moderátor neutronů v jaderných elektrárnách výroba slitin berylliaberylliové bronzy jsou velmi tvrdé a houževnaté Zdroje primárně z chloridůkarnalit bischofit $MgCl_2\cdot{6\ H_2O}$ dále uhličitanydolomit $CaMg(CO_3)_2$magnesit $MgCO_3$ ostatní minerály nejsou využívány Výroba tavnou elektrolýzou$MgCl_2$ s přídavkem $KCl, LiF, NaF$ nebo $CaCl_2$ při 650 - 750°C rafinace přetavením a destilací za zvýšeného tlaku redukcí uhlíkem, karbidem vápenatým nebo křemíkem Použití k zušlechťování kovů, zejéna hliníku, mědi a železa výroba kovů Krollovým způsobem v organické syntéze Vápník Zdroje primárně z uhličitanů dále fluorit $CaF_2$ a apatit $Ca_5(PO_4)_3(F,Cl,OH)$ Výroba tavnou elektrolýzousměs $CaCl_2$ a $CaF_2$ při 700 - 800°C metalometrickyreakcí $CaCl_2$ s elementárním hliníkem Použití k výrobě kovů kalciometrií slitina $PbCa$ se používá jako ložiskový kov jako deoxidační přísada při výrobě oceli Stroncium Zdroje je izomorfně přítomno v některých minerálech vápníku jeho vlastní minerály jsou velmi vzácnéstroncianit $SrCO_3$celestin $SrSO_4$ Výroba tavnou elektrolýzousměs $SrCl_2$ a $KCl$ při 700°C matelometricky Použití Baryum Zdroje baryt $BaSO_4$witherit $BaCO_3$Výroba elektrolýzouvodný roztok $BaCl_2$ za použití rtuťové katody metalometrickyredukcí $BaO$ účinky $Si$ nebo $Al$ tavnou elektrolýzou$BaCl_2$ vrstva roztaveného olova tvoří katodu vzniká slitina $PbCa$ Použití používá se vyjmečně v metelometrii slitina $PbCa$ se používá jako ložiskový kov Radium jako kov se nevyrábí jeho sloučeniny se získávají z koncentrátů připravovaných při zpracování uranových rud Zdroje primárně oxid-hydroxidy bauxit $AlO(OH)\cdot{Al(OH)_3}$obsahuje navíce i železo, mangan a křemen méně často se využívají hlinitokřemičitany nefelin $Na_2Al_2Si_2O_8$ ostatní hojné minerály obsahující hliník se zatím k jeho výrobě nepoužívají Výroba tavnou elektrolýzou$Al_2O_3$ rozpuštěného v tavenině kryolitu $Na_3[AlF_6]$ nebo chiolitu $Na_2AlF_5$ výroba $Al_2O_3$ (Bayerova metoda )připravuje se z bauxitu na bauxit se působí roztokem $NaOH$ za zvýšeného tlaku a teploty$AlO(OH)+NaOH+H_2O\longrightarrow{Na[Al(OH)_4]}$ touto operací se oddělí nečistoty a vedlejší produkty ($Fe^{III},Mn^{IV}$ a $SiO_2$) karbonatací vzniklého roztoku se vyloučí $Al(OH)_3$$2\ Na[Al(OH)_4]+CO_2\longrightarrow{2\ Al(OH)_3}+Na_2CO_3+H_2O$ hydroxid se potom termicky dehydratuje kalcinací při 1200°C rafinace druhou tavnou elektrolýzou a případně zonální tavbou subhalogenidovou metodou z chloridu hlinitého $AlCl_3$ a $Al_2O_3$ při 1200°C využívá existence velmi nestálého chloridu hlinného $AlCl$$Al_2O_3+3\ C+AlCl_3\longrightarrow{3\ AlCl+3\ CO}$ při 600°C se nestabilní chlorid rozpadá$3\ AlCl\longrightarrow{2\ Al}+AlCl_3$ tato metoda se používá velmi vzácněje velmi energeticky náročná a náročná na kvalitu materiálů výrobního zařízení Použití výroba slitin hliníkupoužívají se jako:konstrukřní materiály vynikajících parametrůhlavně v atomobilovém a leteckém průmyslu elektrické vodiče antikorozní povlaky výrobky spotřebního průmyslukuchyňské nádobí obalové materiály alminometrie organická syntéza Gallium Zisk nemá samostatný minerál je přitomno izomorně vbauxitu $AlO(OH)\cdot{Al(OH)_3}$sfaleritu $(Zn,Fe)S$některý druzích uhlí Výroba elektrolýtou vodných roztoků $Na_2GaO_4$získávají se z luhů vzniklých při zpracování bauxitu tavnou elektrolýzou $GaCl_3$rafinace operacemi za sníženého tlaku a zonální tavbou Použití polovodičové technologie sluneční články náplň do křemenných teploměrů Indium Zisk provází olovo zinek a cín v jejich rudách Výroba cementace zinkem z vodnéh roztoku $In_2(SO_4)_3$ Použití polovodičová technika zušlechťující komponenta ložiskových kovů Thallium Zisk provází olovo a zinek v některých jejich rudách přímým zdrojem je prach z těchto rud Výroba redukcí $TlCl$ pomocí $KCN$ cementrací zinkem z vodného roztoku $Tl_2(SO_4)_3$ elektrolýzou vodného roztoku $Tl_2(SO_4)_3$ Použití Germanium Zisk primárně ulétavý popílek ze spalování některých druhů uhlí provází některé rudy zinku Výroba redukcí $GeO_2$ vodíkem při 550°C redukcí $GeCl_4$ zinkem při 930°C Použití Cín Zisk primárně kassiterit $SnO_2$ méně často se využívají jeho sulfidické rudy Výroba redukcí $SnO_2$ uhlíkem při teplotě 1300°Cprodukt velmi nečistý reafinuje se různými chemickými metodami a elektrolyticky pokud je vyžadována vysoká čistota produktu, provádí se destilace za sníženého tlaku Použití k protikorozní ochraně kovových materiálů pro výrobu pájecích kovů a řady dalších speciálních slitinbronz - slitina mědi a cínu Olovo Zisk primárně ze sulfidických rud méně často z minerálůcerussit $PbCO_3$anglesit $PbSO_4$ Výroba redukcí $PbO$ uhlíkem nebo oxidem uhličitým při teplotě 1000°Csamotné redukci ještě předchází pražení sulfidické rudy$2\ PbS + 3\ O_2\longrightarrow{2\ PbO+2\ SO_2}$ redukcí $PbO$ vychozím $PbS$ při 1000°Cnejdříve se praží sulfidická ruda za přístupu vzduchu a následně se náhle přístup vzduchu zamezí$2\ PbO+PbS\longrightarrow{3\ Pb}+SO_2$ rafinace se provádí chemickými způsoby nebo elektrolyticky Použití surové olovo je meziproduktem výroby kovů, které ho doprovází v jeho rudách výroba akumulátorů konstrukční materiálpro některá hcemická zařízení výroba pájecích kovů liteřina ložiskový kov výroba [tetraethylolova]($(C_2H_5)_4Pb$ - tetraethylplmbum ) Arsen Zisk hlavně ze sulfidických rudarsenopyrit $FeAsS$auripigment $As_2S_3$realgar $As_4S_4$ dále z arsenidů dále z odpadů po pražení sulfidických rud Výroba tepelným rozkladem arsenopyritupři 700 až 800°C $FeAsS\longrightarrow{FeS+As}$ tepelným rozkladem löllingitu při 700°C$FeAs_2\longrightarrow{FeAs+As}$ redukce $As_2O_3$ uhlíkem při 900°Cvyjímečně se redukuje i zirkonem rafinace se provadí krystalizací ze své taveniny za vysokých tlaků, sublimací nebo pochody za sníženého tlaku Použití polovodičová technika připrava slitin Antimon Zisk hlavně sulfidické rudy a rudy olova případně oxid většina zdrojů je málo kvalitních a musí se obohacovat flotací nebo vytavováním Výroba redukcí $Sb_2O_3$ uhlíkem po pražení $Sb_2S_3$ na $SbO_2$pražení$Sb_2S_3+5\ O_2\longrightarrow{2\ SbO_2}+3\ SO_2$ převedení do na $Sb_2O_3$$4\ SbO_2+C\longrightarrow{2\ Sb_2O_3}$ redukce$2\ Sb_2O_3+3\ C\longrightarrow{4\ Sb}+3\ CO_2$ redukcí $Sb_2S_3$ elementárním železem při 1200°C antimon se předrafinovává chemicky nebo elektrolytyckou cestou rafinuje se destilací za sníženého tlaku a zonální tavbou Použití výroba slitin ochranné povlaky na některé kovy Bismut Zisk primárně ze sulfidů dále oxid-soli dále izomorfní příměsy rud jiných kovů Výroba redukcí $Bi_2S_3$ elementárním železem při 700°C redukcí $Bi_2O_3$ uhlíkem při 900°C cementací vodných roztoků bismutitých solí železem$2\ Bi^{3+}+3\ Fe\longrightarrow{2\ Bi}+3\ Fe^{2+}$ rafinace se provadí chemickými cestami a potom elektorlyticky Použití výroba speciálních slitinpájecí kovy lehkotavitelné slitinypoužívají se v jaderné energetice magnetické slitiny $Bi-Mn$ Zisk prvky s větším atomovým poloměrem tvoří jednu skupinu minerálů křemičitanycerit $(Ce,La,Ca)_9(Mg,Fe^{3+})(SiO_4)_6(SiO_3OH)(OH)_3$orthit $(Ce,Ca,Y,La)_2(Al,Fe^{3+})_3(SiO_4)_3(OH)$ fosforečnanymonazit $(Ce,La,Th)PO_4$některé apatity fluorid-uhličitanybastnäsit $(La,Ce,Y)CO_3F$ prvky s menším atomovým poloměrem tvoří skupinu yttriových zemin křemičitanygadolinit $(Ce,La,Nd,Y)2FeBe_2Si_2O {10}$thortweitit $(Sc,Y)_2Si_2O_7$ fosforečnany dále niobičnany a tantaličnany europium doprovází některé vápenaté soli promethium se v přírodě nevyskytujeje to uměle připravený prvek Výroba tavnou elektrolýtou solí při realtivně vysokých teplotách metalometrikcyredukcí alkalickými kovy, hořčíkem, vápníkem, křemíkem, připadně lanthanem elektrolýzou vodných roztoků příslušných solí za použití rtuťové katody při chemickém zpracování rud se používají různá organická rozpouštědla a měniče iontů Použití jako slitiny s používají jako desulfrační a deoxidačná přísady v hutnictví železa čisté kovy nemají příliš velké uplatnění a jsou velmi drahé jejich sloučeniny mají aplikace v technice a vědě Zisk primárně oxidické rudyrutil $TiO_2$antas $TiO_2$brookit $TiO_2$perovskit $CaTiO_3$ ilmenit $FeTiO_3$ Výroba redukcí $TiCl_4$ hořčíkem nebo sodíkem při 900°CKrollův postup provádí se za sníženého tlaku pod ochrannou atmosférou vzácného plynu provádí se nejčastěji $TiCl_4$ se připravuje zahříváním rudy v proudu chloru s uhlíkempři vyšších teplotách je plynný po ochlazení kondenzuje a čístí se destilací elektrolýza $TiCl_4$ elektrolýza taveniny $K_2[TiF_6]$ redukce $K_2[TiF_6]$ kapalným sodíkem redukce $TiO_2$ hydridem vápenatým metalometrickyz ilmenitových koncentrátů hliníkem nebo křemíkempřípadně lze použít i uhlík vznikne slitina titanu a železa ferrotitan rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou je to krystalizace kovu z rozloženého jodidu kovu za sníženého tlaku v atmosféře vzácného plynu produkovaný kov je extrémně čistý Použití konstrukční materiál vynikajících vlastností výroba slitin se železem a hliníkem Zisk zirkon $ZrSiO_4$baddeleyit $ZrO_2$hafnium se nachází izomorfně ve sloučeninách zirkonia Výroba redukcí halogenidů obou kovů nebo $K_2[ZrF_6]$ kapalnými kovy redukcí koncentrátů s velkým obsahem $ZrO_2$ křemíkem nebo hliníkem za přítomnosti oxidů železavzniká slitina ferrozirkonium nebo ferrozitkoniumsilicium rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou dělení zirkonia a hafnia se provádí extrakčně Použití zirkonium je konstrukční materiál s vynikajícími vlastnostmipoužívá se v jaderné technice, elektrotechnice a chemickém průmyslu výroba slitin zirkonia hafnium má podobné využití, ale je mnohem méně významné Zisk hlavně fosforečnany vzácných zemin Výroba metalometrickyredukcí fluoridu, chloridu nebo oxidu thoričitého sodíkem nebo vápníkem tavnou elektrolýzou směsi $K[ThF_5]$ s $KCl$a $NaCl$ při 750°Cpoužívá se molybdenová katoda rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou Použití součást speciálních slitin výchozí látka pro výrobu $^{233}U$ jaderným procesem, který slouží jako palivo do jaderných rekatorů vedle $^{235}U$ Zisk hlavně rudy železa s vyšším obsahem vanadu dále rudy olovnato-měďnato-nikelnatévanadinit $Pb_5(VO_4)_3Cl$ dále rudy uranovécarnotit $K_2(UO_3)_3(VO_4)_2\cdot{3\ H_2O}$ zdrojem jsou také vanadové složky některých rop Výroba kalciotemicky nebo silikotemicky z $V_2O_5$$V_2O_5+5\ Ca+5\ CaCl_2\longrightarrow{2\ V+5\ CaO\cdot{CaCl_2}}$ při silikometrii se používá ferrosilicium a vzniká slitina ferrovanad redukcí $VCl_3$ nebo $VCl_4$ vodíkem nebo sodíkem, hořčíkem nebo hydridem sodným tavnou elektrolýzousměs $VCl_3$, $KCl$ a $LiCl$ rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou Použití legování oceli výroba magnetických slitin Zisk primárně niobičnan-tantaličnanycolumbit (tantalit ) $(Fe,Mn)(Nb,Ta)_2O_6$samarskit $(Y,Fe^{3+},U)(Nb,Ta)O_4$ dále z příměsi cíničito-wolframových rud Výroba redukcí $Nb_2O_5$ uhlíkem za sníženého tlaku při 1000°Ckonverze na karbid$Nb_2O_5+7\ C\longrightarrow{2\ NbC}+5\ CO$ následně se vzniklá směs karbidu a nezpracovaného oxidu slisuje žíhání směsi$Nb_2O_5+5\ NbC\longrightarrow{7\ Nb+5\ CO}$ tavnou elektrolýzou $K_2[NbF_7]$ nebo $K_2[TaF_7]$ redukcí $K_2[TaF_7]$ sodíkem při 900°C redukcí $TaCl_5$ hořčíkem redukcí $Nb_2O_5$ nebo $Ta_2O_5$ hliníkem za přítomnosti oxidů železavznikají slitiny ferroniob nebo ferrotantal kovy se od sebe oddělují extrakčně rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou Použití konstrukční materiály vysoké pevnosti a chemické a tepelné odolonostivyužívají se v:raketové technice letecké technice jaderné technice vysokotlakých chemických zářizeních vakuové technice elektrotechnice slitiny se železem jako přísady do oceli slitina $Nb-Al-Ti-Sn$ jako supravodič Zisk primárně ze smíšeného oxidu Výroba redukcí chromitu v elektrické peci uhlíkempři 1000 až 1300°C vzniká slitina ferrochrom aluminometricky z čistého $Cr_2O_3$ elektrolýtou vodných roztoků kyseliny chromovérafinace pochody za sníženého tlaku Použití ve formě slitinu železa jako přísada do oceli výroba speciálních slitins niklem, kobaltem a manganem ochranné povlaky na jiný kovový materiál, vytvářené galvanickým pokovování Zisk primárně sulfidické rudy ostatní minerály se zatím nevyužívají Výroba primárně z $MoO_3$záskává se pražením molybdenitu$2\ MoS_2+7\ H_2O\longrightarrow{2\ MoO_3+4\ SO_2}$ redukcí koncentrátu (až 90% $MoO_3$) uhlíkem nebo aluminometrickyvzniká slitina ferromolybden redukcí $MoO_3$ vodíkem při teplotě 1200°C tavnou elektrolýzou $MoO_3$v tavenině boritanů, halogenidů nebo fosforečnaná alkalických kovů rafinace se provadí slinutím a kováním Použití legování oceli litinypoužívají se ve zbrojním průmyslu, na kolejnice a obráběcí stroje vakuová technika a elektrotechnika Zisk primárně z wolframanůwolframit $(Fe,Mn)WO_4$scheelit $CaWO_4$ Výroba z konentrátu (až 75% $WO_3$) redukcí uhlíkem v elektrické peci nebo aluminometrickyvzniká slitina ferrowolfram redukcí uhlíkem při 1400°C nebo vodíkem při 1100°C z čistého $WO_3$ metalometricky redukcí $WO_3$ zinkem rafinace se provádí slinutím a kováním, případně van Arkelovou-de Boerovou metodou a zonální tavbou Použití ve formě slitiny se železem na legování oceli výroba slinutých karbidů pro obráběci zařízení výroba speciálních slitin Zisk minerály, ve jejichž struktuře je skupina $UO_2$ nebo $UO_3$uraninit (smolinec ) $UO_2$ dále vanadičnanycarnotit $K_2(UO_2)_2(VO_4)_2\cdot{3\ H_2O}$ dále uranové slídy Výroba redukcí $UF_4$ vápníkem nebo hořčíkem rafinace se provádí před vlastní výrobou destilací $UF_4$ Použití výroba palivových článků do jaderných elektráren Zisk primárně z oxidických rudburel $MnO_2$psilomelan $Ba(Mn^{2+})(Mn^{4+})8O {16}(OH)_4$ často doprovází železné rudy Výroba redukcí oxidů managanu uhlíkem v elektrické pecivyšší oxidy se termicky štěpí na $MnO$, který se dále redukuje vedlejším produktem je karbid $Mn_3C$ pokud je přítomno železo, tvorba karbidu je menší, ale vzniká slitina ferromangan aluminometricky z $Mn_3O_4$$MnO_2$ nejde použít, protože s hliníkem reaguje příliš prudce elektrolýzou roztoku $MnSO_4$ rafinace se provádí destilací za sníženéhé tlaku Použití deoxidační a zušlechťující přísada k ocelím a slitinám niklu Zisk je velmi vzácné doprovází molybden a je přítomno v některých rudých mědi Výroba redukcí $KReO_4$ nebo $NH_4ReO_4$ vodíkem při 1000°C rafinace se provádí van Arkelovou-de Boerovou metodou Použití slitiny s platinou a wolframemvyznačují se velkou tvrdostí chemickou odolností Zisk převážně oxidické rudymagnetit $Fe_3O_4$hematit (krevel ) $Fe_2O_3$limonit $FeO(OH)$ dále siderit (ocelek ) $FeCO_3$ dále sulfidické rudypyrit $FeS_2$markasit $FeS_S$pyrrhotin $FeS$ další hojné minerály se nepoužívají Výrobačisté železo redukcí oxidů železa vodíkem při 1000°C elektrolýzou vodných roztoků železnatých solí termickým rozkladem $[Fe(CO)_5]$ technické železo redukcí oxidů železa uhlíkem ve vysoké peci redukcí oxidů železa uhlíkem za stálého snižování objemu uhlíku Použití hlavní, univerzální a široce úžívaný konstrukční a nástrojový materiáluplatňuje se ve vedhc odvětvích průmyslové výroby některé speciální účely jako katalyzátor v organické syntéze Zisk primárně ze sulfidických rud železa, mědi, niklu, zinku a olova s obsahem kobaltulinneit $(Co,Ni)_3S_4$karolit $CuCo_2S_4$ dále arsenidysmaltin $CoAs_2$kobaltin $CoAsS$ dále komplikovanější oxidické rudyasbolan $(Co,Mn)O\cdot{MnO_2}\cdot{Fe_2O_3}\cdot{4\ H_2O}$ Výroba redukcí $Co_3O_4$ uhlíkem při 1100°C, popřípadě redukcí vodíkem nebo aluminometricky elektrolýzou vodného roztoku $CoSO_4$ rafinace se provádí přetavením nebo elektrolyticky Použití speciální vysoce žáruvzdorné slitinypoužívají se v raketové technice, do tryskových motorů a podobně přidávají se do oceli výroba endoprotéz výroba cermentů jsou to keramickokovové materiály Zisk primárně sulfidické rudypentlandit $(Ni,Fe)_9S_8$millerit $NiS$ méně významné jsou rudy křemičitanové a oxidické Výroba redukcí $NiO$ uhlíkem při 1260°Cpřípadně redukcí uhlíkem v elektrické peci v teplotě nad bodem tání niklu Mondova metoda redukcí $NiO$ směsí $CO$ a $H_2$ (vodným plynem ) při 400°C se získá nečistý nikl reakcí niklu s $CO$ se při 60°C získá plyn $[Ni(CO)_4]$ ten se převádí do rozkladné věže a termicky se rozkládá při 230°C získá se velmi čistý nikl elektrolýzou vodného roztoku $NiSO_4$ k rafinaci se používá elektrolýza Použití konstrukční materiál pro chemické a elektrochemické aparatury legování oceli a dalších kovů výroba slitin variabilních magnetických vlastností speciální slitiny pro elektrotechnická zařízení a letecký průmysl$Ni-Mn,Ni-Cr$ nebo $Ni-Cr-Ti-Al$ galvanické pokovovánívrstva niklu se používá k nanášení elektrolytickému nanášení vrstvy chromu v potravinářství jako katalyzátor ztužování tuků výroba akumulátorů Zisk primárně ryzí přírodní platina, kterou doprovází ostatní latinové kovy spolu s niklem, železem malé příměsy platinových kovů jsou přítomny v sulfidických rudách niklu a mědi malá množství platinových kovů doprovází stříbro a zlato Výroba termickým rozkladem při 1000°C nebo redukcí vodíkem při 1000°Cpoužívají se sloučeniny:$(NH_4)_2[PtCl_6]$ $(NH_4)_2[RhCl_6]$ $(NH_4)_2[RuCl_6]$ $(NH_4)_2[IrCl_6]$ $[Pd(NH_3)_2Cl_2]$ $[OsO_2(NH_3)_4]Cl_2$ jednotlivé používané sloučeniny se připravují relativně složitým chemickým separačním postupem z ryzí platiny nebo z anodových kalů po rafinaci niklu, mědi, stříbra a zlata v lučavce královské Použití různá menší chemická a elektrotechnická zařízení hydrogenační a jiné katalyzátory Zisk primárně sulfidické rudychalkosin $Cu_2S$chalkopyrit $CuFeS_2$bornit $Cu_3FeS_3$covellin $CuS$ dále oxidické a oxid-uhličitanové rudykuprit $Cu_2O$tenorit $CuO$malachit $CuCO_3\cdot{Cu(OH)_2}$azurit $2\ CuCO_3\cdot{Cu(OH)_2}$ dále křemičitanové rudychrysokol $CuSiO_3\cdot{2\ H_2O}$ dále polymetalické rudy Výroba redukcí $Cu_2O$ účinkem $Cu_2S$ v měďařském konvertoru $Cu_2S+2\ Cu_2O\longrightarrow{6\ Cu+SO_2}$ redukcí plynného $(CuCl)_3$ vodíkem při 800°Cpracuje se v reaktoru s oxidickou rudou křemičitanového typu za přítomnosti malého množství $NaCl$ a uhlí reakcí vodní páry s uhlím vzniká vodík$C+H_2O\longrightarrow{CO_2}+H_2$ reakcí křemičitanové rudy s chloridem sodným vodní párou vzniká chlorovodík$2\ NaCl+SiO_2+H_2O\longrightarrow{2\ HCl+Na_2SiO_3}$ reakcí chlorovodíku s oxidem měďným vzniká chlord měďný$3\ Cu_2O+6\ HCl\longrightarrow{2\ (CuCl)_3+3\ H_2O}$ plynný $(CuCl)_3$ se redukuje vodíkem$2\ (CuCl)_3+3\ H_2\longrightarrow{6\ Cu+6\ HCl}$ elektrolýzou vodných roztoků $CuSO_4$ rafinace se provádí oxidací nečistot v roztaveném kovu nebo elektrolyticky s měděnou anodou Použití elekrotechnika, tepelná technika, potravinářský průmysl výroba slitinmosazi bronzy s cínem, hliníkem, berylliem a křemíkem Zisk primárně sulfidické rudy olova, zinku, mědi a nklu menší část se získává z vlastních sulfidických rud Výroba oddělením stříbra s rud olovakrystalizací (partinsonování ) separací pomocí zinku (parkesování ) takto získané slitiny ($Ag-Pb,Ag-Zn-Pb$) se olova zbavují oxidací a zinku destliací amalgamací elementárního stříbra v suroviněpokud ruda obsauje sloučeniny stříbra, přidáním další složky se rozloží z amalgamu se destiluje rtuť kyanidovám loužením surovin obsahujícíh elementární stříbro nebo jeho sloučeniny a následnou cementací zinkemloužení$4\ Ag+8\ KCN+2\ H_2O+O_2\longrightarrow{4\ K[Ag(CN)_2]+4\ KOH}$ $Ag_2S+4\ KCN\longrightarrow{2\ K[Ag(CN)_2]+K_2S}$ cementace$2\ K[Ag(CN)_2]+Zn\longrightarrow{2\ Ag+K_2[Zn(CN)_4]}$ rafinace oxidačním tavením nebo elektrolyticky Použití výroba klenotů, uměleckých klenotů a mincí některá chemická zařízení menší velikosti katalyzátory optika (zrcadla) elektrotechnika Zisk většinou se vyskytuje jako elementární kov doporvází sulfidické rudy mědi olova a zinku Výroba amalgamací elementární zlata přítomného v zlatonosné suroviněrtuť se odděluje oddestilováním tkato vyrobené zlaot obsahuje přímesy stříbra a mědi kyanidovým loužením a cementací zinkemloužení$4\ Au+8\ KCN+2\ H_2O+O_2\longrightarrow{4\ K[Au(CN)_2]+4\ KOH}$ cementace$2\ K[Au(CN)_2]+Zn\longrightarrow{2\ Au+K_2[Zn(CN)_4]}$ existuje i metoda selektivního zachycování zlata pomocí měniče iontů rafinace se provádí různými chemickými a elektrolytickými postupy Použití výroba klenotů a umělckých předmětů výroba rubínového skla a dekorace procelánu zubní lékařství některá technická zařízení Zisk primárně sulfidické rudy méně často se využívají oxidické nebo hličitanové rudy Výroba redukcí $ZnO$* uhlíkem při 1200°C elektrolýzou vodného roztoku $ZnSO_4$ rafinace se provádí chemickými a elektrochemickými procesy Použití pozinkování kovových materiálů slitiny s mědí, hliníkem a jinými kovy výroba organických sloučenin Zisk hlavním zdrojem jsou zinkové rudy s obsahem kadmia Výroba v prvních destilačních frakcích vzniklých při výrobě zinku se nachází značné množství kadmia také kaly při elektrolytickém zpracování zinku obsahují kadmium z těckto zdrojů se kadmium získává destilací za současné redukce uhlíkem nebo převedením na roztok síranu kademntatého a následnou elektrolýzou rafinace se provádí elektrolyticky Použití výroba akumulátorů lehkotavitelné slitiny a speciální pájecí kovy legování mědi pokovování elektrotechnických součástek Zisk technicky významná je rumělka (cinnabarit ) $HgS$ v přírodě je také ryzí Výroba pražením $HgS$ na vzduchu při 500°C a kondenzací rtuťových par$HgS+O_2\longrightarrow{Hg+SO_2}$ pálením $HgS$ oxidem vápenatým bez přístupu vzduchu$4\ HgS+4\ CaO\longrightarrow{4\ Hg+3\ CaS+CaSO_4}$ srážením $HgS$ železem$HgS+Fe\longrightarrow{Hg+FeS}$ rafinace se provádí vakuovou destilací Použití amalgamační výroba stříbra a zlata amalgamové elektrody při elektrolýze fyzikální, elektrochemické a elektrotechnické přístroje a zařízení
ním $HgS$ železem$HgS+Fe\longrightarrow{Hg+FeS}$ rafinace se provádí vakuovou destilací Použití amalgamační výroba stříbra a zlata amalgamové elektrody při elektrolýze fyzikální, elektrochemické a elektrotechnické přístroje a zařízení