نحوه یافت عناصر در طبیعت

یافته ها نشان می دهد كه اغلب عنصرها در طبیعت به شكل تركیب یافت می شوند، هرچند برخی نافلزها مانند اكسیژن، نیتروژن، گوگرد و... به شكل آزاد در طبیعت وجود دارند و وجود نمونه هایی از فلزهای نقره، مس، پلاتین نیز در طبیعت گزارش شده است. البته در میان فلزها، تنها طلا به شكل كلوخه ها یا رگه های زرد لا به لای خاک یافت می شود؛ آهن فلزی است كه در سطح جهان بیشترین مصرف سالانه را در بین صنایع گوناگون دارد. در كشور ما نیز مصرف آهن بسیار زیاد است. همانطور كه می دانید آهن اغلب در طبیعت به شكل اكسید یافت می شود.

شیمی دان ها با بررسی دقیق مواد، رفتار آنها را می شناسند تا پاسخ اینگونه پرسش ها را بیابند. یكی از حوزه های پركاربرد و اقتصادی علم شیمی، یافتن راه های گوناگون و مناسب برای استخراج و تولید عنصرها از طبیعت است.

 واكنش پذیری هر عنصر به معنای تمایل اتم آن به انجام واكنش شیمیایی است. هرچه واكنش پذیری اتم های عنصری بیشتر باشد، در شرایط یكسان تمایل آن برای تبدیل شدن به تركیب بیشتر است. هرچه فلز فعال تر باشد، میل بیشتری به ایجاد تركیب دارد و تركیب هایش پایدارتر از خودش است. به دیگر سخن هرچه واكنش پذیری فلزی بیشتر باشد، استخراج آن فلز دشوارتر است. فلزها از جمله هدایای زمینی هستند كه اغلب در طبیعت به شكل سنگ معدن یافت می شوند. در كشور ما فولاد مباركه، مس سرچشمه، آلومینیم اراک و منیزیم خراسان جنوبی از جمله مجتمع های صنعتی هستند  كه برای استخراج فلزها بنا شده اند. اكنون می خواهیم بررسی كنیم چگونه می توان فلز \(Fe\) را از \(F{e_2}{O_3}\) استخراج كرد. برای انجام این كار می توان از واکنش \(F{e_2}{O_3}\) با فلز سدیم یا عنصر كربن بهره برد. از آنجا كه دسترسی به كربن آسان تر است و صرفه اقتصادی بیشتری دارد، در فولاد مباركه مانند همۀ شركت های فولاد جهان، برای استخراج آهن از كربن استفاده می شود. معادلۀ واكنشی كه منجر به تولید آهن می شود، به صورت زیر است:

\(2F{e_2}{O_3}(s) + 3C(s) \to \Delta \to 4Fe(s) + 3C{O_2}(g)\)

در شیمی دهم با روش محاسبۀ مقدار فراورده از مقدار مشخصی واكنش دهنده آشنا شدید. بر اساس همان روابط می توان حساب كرد كه به ازای مصرف مقدار معینی  \(F{e_2}{O_3}\)تولید چه مقدار فلز آهن انتظار می رود.