氧化物自由能图和金属

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氧化物自由能图和金属之间的区别

氧化物自由能图 vs. 金属

氧化物自由能图，又称埃林汉姆图(Ellingham diagram)，是一种在热力学中用于说明物质稳定性对温度的依赖性的图表。这种分析通常被用于评估还原金属氧化物和硫化物的难易程度。这种图表是由英国物理化学家于1944年最先制作，故得名埃林汉姆图。在冶金学中，氧化物自由能图被用于预测金属，其氧化物和氧间的平衡温度—在延伸使用中，还包括金属与硫，氮和其他非金属的反应。这种图表还可用于确定在某种条件下一种矿石是否会被还原为其对应的金属单质。这种分析在本质上是热力学的，而忽略了化学动力学因素。因此，由氧化物自由能图预计为顺利进行的反应，其实际历程可能会很慢。. 金属是一种具有光泽（对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。由於金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的導電性，且金属元素在化合物中通常帶正价電，但當溫度越高時，因為受到了原子核的熱震盪阻礙，電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結，這也是金屬伸展性良好的原因之一。 在自然界中，絶大多數金屬以化合態存在，少數金屬例如金、銀、鉑、鉍可以游離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。 屬於金屬的物質有金、銀、銅、鐵、鋁、錫、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常温下，只有汞不是固體（液態），其他金属都是固體。大部分的純金屬是銀色，只有少數不是，例如金為黄色，銅為暗紅色。 在一些個別的領域中，金屬的定義會有些不同。例如因為恆星的主要成份是氫和氦，天文學中，就把所有其他密度較高的元素都統稱為「金屬」。因此天文學和物理宇宙學中的金屬量是指其他元素的總含量。此外，有許多一般不會分類為金屬的元素或化合物，在高壓下會有類似金屬的特質，稱為「金屬性的同素異形體」。.

冶金学

冶金学（metallurgy）屬於材料科學，是研究从矿石中提取金属，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的学科。冶金学也研究金属、金屬互化物或其混合物（稱為合金）的物理及化學特性。冶金學也是一門金屬的技術，有關金屬製造的科學，也和金屬零件的工程特性有關。金屬的製造包括從礦石中提煉金屬，以及金屬混合物（或金屬和其他元素的混合物）以製造合金。冶金學和金屬加工的工藝不同，不過金屬加工和冶金學有關，正如隨著技術的發展，醫學和醫學科學有關一樣。 冶金学可以分為鋼鐵冶金學（有時也稱為黑色冶金學）及非鐵金屬冶金學（有時也稱為有色金屬冶金學）。鋼鐵冶金學是有關鐵的合金及其製造，而非鐵金屬冶金學是以不含鐵的合金及其製造為主，世界上的金屬生產中，鐵、鈷、鎳及其有關合金的黑色金屬佔了95%.

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矿石

矿石，是指含有金属等重要元素成分矿物的岩石。矿石中常含有多种矿物，用应用价值的称为矿石矿物；与矿石矿物伴生，尚无法利用的矿物称为脉石矿物（脉石矿物与矿石矿物的划分不是绝对的，可能会因技术等因素而变化）。.

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硫化物

无机化学中，硫化物指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物。大多数金属硫化物都可看作氢硫酸的盐。由于氢硫酸是二元弱酸，因此硫化物可分为酸式盐（HS−，氢硫化物）、正盐（S2−）和多硫化物（Sn2−）三类。 有机化学中，硫化物（英文：Sulfide）指含有二价硫的有机化合物。根据具体情况的不同，有机硫化物可包括：硫醚（R-S-R）、硫酚/硫醇（Ar/R-SH）、硫醛（R-CSH）、硫代羧酸（S取代羧基中的一个或两个O，如R-CO-SH、R-CS-SH）和二硫化物（R-S-S-R）等。参见有机硫化合物。.

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非金属元素

非金属元素是元素的一大类，在所有的118种化学元素中，非金属占了23种。在周期表中，除氢以外，其它非金属元素都排在表的右侧和上侧，属于p区。包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、-zh-hans:砹;zh-hk:砈;zh-tw:砈;-、氦、氖、氩、氪、氙、氡、Og。80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置。.

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铁

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属，是地球外核及內核的主要成份，是地殼上豐度第四高的元素和第二高的金屬。鐵常出現在类地行星中，因為鐵是高質量恆星核融合後的產物，鎳-56是放熱核融合反應的最後一個產物，之後會衰變成最常見的鐵同位素。 铁和其他8族元素相同，其氧化態範圍很廣，由−2到+6，但其中+2和+3是最常見的氧化態。在流星体及低氧的環境下，鐵會以单质的形式存在，但是鐵很容易和氧氣和水反應。鐵的表面是有光澤的銀灰色，但在空氣中鐵會反應生成水合的氧化鐵，一般稱為铁锈。許多金屬在氧化後會形成钝化的氧化層，保護內部的金屬不被氧化，但氧化鐵的密度較鐵要低，因此氧化鐵會剝落，無法保護內部的鐵不受腐蝕。.

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铝

铝（Aluminium 或Aluminum）是一种化学元素，属于硼族元素，其化学符号是Al，原子序数是13。相对密度是2.70。铝是一种较软的易延展的银白色金属。铝是地壳中第三大丰度的元素（仅次于氧和硅），也是丰度最大的金属，在地球的固体表面中占约8%的质量。铝金属在化学上很活跃，因此除非在极其特殊的氧化还原环境下，一般很难找到游离态的金属铝。被发现的含铝的矿物超过270种。最主要的含铝矿石是铝土矿。 铝因其低密度以及耐腐蚀（由于钝化现象）而受到重视。利用铝及其合金制造的结构件不仅在航空航太工业中非常关键，在交通和结构材料领域也非常重要。最有用的铝化合物是它的氧化物和硫酸盐。 尽管铝在环境中广泛存在，但没有一种已知生命形式需要铝元素。.

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铬

-- 铬（Chromium，化學符號：Cr）是一種化學元素，其原子序數為24，在VI B族元素中排行首位。其单质是一種銀色的金屬，質地堅硬，表面帶光澤，具有很高的熔點。它無臭、無味，同時具延展性。1797年法国药剂师和化学家路易-尼古拉·沃克兰首度自鉻鉛礦（4）中分離出鉻，被確認是一種化學元素。.

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锰

锰（manganese）是一种化学元素，它的化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种过渡金属。.

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氧化物

氧化物，是负价氧和另外一个化學元素組成的二元化合物，例如氧化鐵（Fe2O3）或氧化鋁（Al2O3），通常經由氧化反應產生。氧化物在地球的地殻極度普遍，而在宇宙的固體中也是如此。 氧离子（O2−）是氢氧根（OH−）离子的共轭碱，存在某些氧化物离子晶体中。自由的氧离子具强碱性（pKb ~ -22），在水溶液中是不稳定的。 氧化物中的氧元素应该呈负氧化态。如果含氧二元化合物中的氧为正氧化态，例如二氟化二氧（O2F2）和二氟化氧（OF2），则它们一般称为氟化物，而非氧化物。.

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