金屬在自然界中分布很廣,不論礦物,動(dòng)植物或水界中都或多或少含有它們的成分。通常將化學(xué)元素在地球化學(xué)系統(tǒng)中的平均含量稱(chēng)之為豐度。為了紀(jì)念美國(guó)克拉克(Clark,F(xiàn).W.1847~1931)在計(jì)算地殼內(nèi)元素平均含量所作的貢獻(xiàn),通常把各元素在地殼中含量的百分比稱(chēng)為“克拉克值”,如以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示,就稱(chēng)為“質(zhì)量克拉克值”或簡(jiǎn)稱(chēng)“克拉克值”,如以原子百分?jǐn)?shù)表示,則稱(chēng)為“原子克拉克值”。
元素的原子克拉克值=元素的質(zhì)量克拉克值/元素的原子量
表16-1列出了各種金屬在地売中含量,表16-1所列數(shù)據(jù)為蘇聯(lián)維諾格拉多夫在1962年提出的。
表16-1 金屬在地殼中的含量
元素 | 質(zhì)量克拉克值 | 元素 | 質(zhì)量克拉克值 | 元素 | 質(zhì)量克拉克值 |
Li | 0.0032 |
Sr |
0.034 | Gd | 8×10(-4次方) |
Be | 3.8×10(-4次方) | Y | 0.0029 | Tb | 4.3×10(-4次方) |
Na | 2.5 | Zr | 0.017 | Dy | 5×10(-4次方) |
Mg | 1.87 | Nb | 0.002 | Ho | 1.7×10(-4次方) |
Al | 8.05 | Mo | 1.1×10(-4次方) | Er | 3.3×10(-4次方) |
K | 2.50 | Pd | 1.3×10(-6次方) | Tm | 2.7×10(-5次方) |
Ca | 2.96 | Ag | 7×10(-6次方) | Yb | 3.3×10(-5次方) |
Sc | 1×10(-3次方) | Cd | 1.3×10(-5次方) | Lu | 8×10(-5次方) |
Ti | 0.45 | In | 2.5×10(-5次方) | Hf | 1×10(-4次方) |
V | 0.009 | Sn | 2.5×10(-4次方) | Ta | 2.5×10(-4次方) |
Cr | 0.0083 | Sb | 5×10(-5次方) | W | 1.3×10(-4次方) |
Mn | 0.1 | Te | 1×10(-7次方) | Re | 7×10(-8次方) |
Fe | 4.65 | Cs | 3.7×10(-4次方) |
Au |
4.3×10(-7次方) |
Co | 0.0018 | Ba | 0.065 | Hg | 8.3×10(-6次方) |
Ni | 0.0058 | La | 0.0029 | Tl | 1×10(-4次方) |
Cu | 0.0047 | Ce | 0.007 | Pb | 0.0016 |
Zn |
0.0083 | Pr | 9×10(-4次方) | Bi | 9×10(-7次方) |
Ga | 0.0019 | Nd | 0.0037 | Th | 0.0013 |
Ge | 1.4×10(-4次方) | Sm | 8×10(-4次方) | U | 2.5×10(-4次方) |
Rb | 0.015 | Eu | 1.3×10(-4次方) |
各種金屬的化學(xué)活潑性相差很大,因此,它們?cè)谧匀唤缰写嬖诘男问揭哺鞑幌嗤I贁?shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的元素,在自然界中以單質(zhì)游離存在,活沒(méi)的元素總是以其最穩(wěn)定的化合物存在??扇苄缘幕衔铮蠖既芙庠诤K?、湖水中,少數(shù)埋藏于不受流水沖刷的巖石下面。難溶的化合物則形成五光十色的巖石,構(gòu)成堅(jiān)硬的地売。例如,自然界里的金、鉑只有游離狀態(tài)的,游離狀態(tài)的銀和銅比較少,游離的汞、錫等金屬就更少。性質(zhì)較活潑的一些輕金屬僅呈化合狀態(tài)而存在,一般輕金屬常以氯化物、碳酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽等鹽類(lèi)的形式存在,個(gè)別輕金屬也有形成氧化物的。如常見(jiàn)的食鹽(主要成分NaCl)。光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)、菱鎂礦(MgCO3)、重晶石(BaSO4)石膏(CaSO4·2H2O)等。
重金屬則主要形成氧化物和硫化物,也有形成碳酸鹽的。重要的氧化物礦有:磁鐵礦(Fe3O4)、褐鐵礦(2Fe2O2·3H2O)赤鐵礦(Fe2O3)、軟錳礦(MnO2)、錫石(SnO2)赤銅礦(Cu2O)等,重要的硫化物礦有:方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)、輝銅礦(Cu2S)、黃銅礦( CuFeS2)、黃鐵礦(FeS2)等。此外還有大量各種硅酸鹽礦物。
我國(guó)地大物博,金屬礦藏種類(lèi)繁多,儲(chǔ)量極為豐富,如鈾、鎢、錫、鉬、希土、鈦、銻、汞、鉛、鋅、鐵、金、銀、菱鎂礦等礦產(chǎn)均居世界前列;銅、鋁、錳等礦的儲(chǔ)量也在世界上占有重要地位。我國(guó)已成為世界上已知礦種比較齊全的少數(shù)國(guó)家之一,這將為我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化提供雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。
由于人類(lèi)對(duì)自然資源日益增多的要求和科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,使人們?cè)絹?lái)越重視海洋資源。海洋面積約三億六千萬(wàn)平方公里,占地球總表面積70%以上。除海底有豐富的礦藏以外,海水中含有八十多種元素,其中多數(shù)為金屬元素,主要呈鹽類(lèi)形式存在。其中除含大量的鈉、鉀、鈣、鎂外,還含有各種希有貴重金屬,如銣、鍶、鈾、鋰、鋇等。海水中金屬濃度雖低,但因海水量巨大,所以金屬總量非常可觀,如海水中鈾的總量達(dá)四十億噸以上,相當(dāng)于陸地鈾儲(chǔ)量的4000倍。海水中約有5百萬(wàn)噸黃金,8千萬(wàn)噸鎳,1億6千萬(wàn)噸銀,8億噸鉬,所以說(shuō)海洋是貯存金屬的“聚寶盆”,向海洋索取金屬資源是我們的一項(xiàng)重要任務(wù)。在這方面濕法冶金是大有作為的。
目前,大多數(shù)金屬是從地売中礦石生產(chǎn)出來(lái)的,鈉、鎂等金屬是從海水中提取的。