Keemia/Metallid

Keemia 10 See õpik võtab kokku 10. klassis vajaminevad keemiateadmised

Info Artikli osa "Metallid" on lõpetatud.

Gümnaasium Kordamine matemaatikaeksamiks Kordamine geograafiaeksamiks Keemia 10. klassile

Vaata sisukorda Vaata Vikipeedia artiklit

Metallideks nimetatakse keemilisi elemente, millel on vabu elektrone ja mis tahkes olekus moodustavad niinimetatud metallilise võre, mis annab neile iseloomuliku metallilise läike, hea elektrijuhtivuse ning soojusjuhtivuse ja on ka enamikus hästi sepistatavad.

Mõisted

Redutseerija – aine, mille osakesed loovutavad elektrone (ise oksüdeerudes)
Oksüdeerija – aine, mille osakesed liidavad elektrone (ise redutseerides)
Redutseerimine – elektronide liitumine redoksreaktsioonis, elemendi o-a. vähenemine
Oksüdeerumine – elektronide loovutamine redoksreatsioonis, elemendi o-a. suurenemine
Redoksreaktsioon – keemiline reaktsioon, mille käigus aatom (või ioon) liidab või loovutab elektrone, kaasneb elementide oksüdatsiooniastme muutus
Leelismetallid – IA rühma metall, aktiivne
Leelismuldmetallid – IIA (al Ca) rühma metall, mille oksiidid annaksid veega reageerides tugevaid aluseid, aktiivne
Elektrolüüs – elektrivoolu läbijuhtimisel lahusest või sulatatud elektrolüüdist elekroodidel kulgnev redoksreaktsioon
Aluminotermia – lihtainete (enamasti metallid) saamine ühenditest alumiiniumiga redutseerimise teel
Särdamine – mitteoksiidse maagi põletamine oksiidseks
Karbotermia – metalli redutseerimine maagist süsiniku või süsinikoksiidi abil kõrgel temperatuuril
Maagi rikastamine - maak vabastatakse lisanditest, kasutades füüsikaliste omaduste erinevust
Korrosioon – metalli hävimine (oksüdeerumine) keskkonna toimel

Metallide füüsikalised omadused

• Elektri-, soojusjuhtivus
• Plastilisus
• Metalne läige

Erinevad omadused

• Tihedus (kerg- või raskmetall, piir 5 g/cm3)
• Sulamis- ja keemistemperatuur (kergemini elavhõbe, raskeimalt volfram)
• Kõvadus (tugevaim kroom, pehmeimad K,Na,Li)
• Värvus
• Magnetiseeritavus

Metallide siseehitus

Aatomi väliskihil 1-3 elektroni, raadius võrreldes mittemetalliga suhteliselt suur. Aatomid loovutavad tavaliselt elektrone, seetõttu ühendites positiivsed laengud.

Reaktsioonivõrrandid metallidega

Reaktsioonid metallidega on redoksreaktsioonid, kus metall käitub enamasti redutseerijana

• Reageerimine mittemetalliga
  

3Fe+2O₂ t→Fe₃O₄

• Reageerimine veega
  

Väga aktiivsed (IA,IIA al Ca) reageerivad toatemperatuuril →leelis+H₂
Keskmiselt aktiivsed metallid reageerivad veeauruga kõrgel temperatuuril -> oksiid+H₂
Zn+H₂O t→ZnO+H₂
Väheaktiivsed metallid ei reageeri vee ega veeauruga.

• Reageerimine hapetega
  

Lahjendatud hapetega reageerivad pingereas hapnikust vasakul asuvad metallid, parempoolsed ei reageeri (v.a. HNO₃)
2Al+6HCl→2AlCl₃+3H₂
Konsentreeritud väävelhappe (H₂SO₄) ja konsentreeritud või lahjendatud lämmastikhappe (HNO₃) puhul ei ole oluline metalli asukoht pingereas, sest oksüdeerijaks on happe anioon.

• Reageerimine sooladega

Toimub kui sool on vees lahustuv ja reageeriv metall on aktiivsem kui soola koostises olev metall.
Kui reageerivaks metalliks on väga aktiivne metal, reageerib see kõigepealt soolalahuses oleva veega ning seejärel tekkinud leelis reageerib soola endaga.
Li+Cu(NO₃)²⁺+ H₂O→H₂+Cu(OH)₂+LiNO₃

Korrosioon

Korrosioon on metallide lagunemine keskkonna toimel.
Liigid

• Keemiline korrosioon (metalli vahetu keemiline reaktsioon keskkonnas leiduva oksüdeerijaga)
• Elektrokeemiline korrosioon (metalli kokkupuutel elektrolüüdilahusega)

Kuidas kaitsta metalli

• Korrosioonikindlate sulamite kasutamine
• Korrosioonikindlate metallide kasutamine
• Mittemetalsete kaitsekatete kasutamine
• Korrosiooniinhibiitorite evitamine
• Protektorkaitse

Metallide saamine maagist

Maak on kivim või mineraal, mis on lihtaine saamisel tooraineks.
Töötlemise etapid:

1. Rikastamine (eraldatakse kõrvalained)
2. Särdamine (oksiidiks tegemine) 2PbS+3O₂
3. Redutseerimine
   • Karbotermia (süsinikuga) Fe₂O₃+3CO
   • Aluminotermia (alumiiniumiga) Cr2O₃+2Al
   • Vesinikuga CuO+H₂
   • Elektrolüüs

Elektrolüüs

• Sulandites
  

NaCl→Na⁺+Cl^-
katood: Na⁺+1e→Na⁰
anood: Cl^--1e->2Cl^--2e→Cl₂⁰

• Vesilahustes
  

Katood

• • Väheaktiivse metalli puhul redutseerub vastav ion ja tekib puhas metall.
  • Aktiivsed metallid ei redutseeru vaid redutseerub vesi.
    

2H₂O+2e→2OH^-+H₂
Anood

• • Lihtaniooni puhul toimub oksüdeerumine ja tekib lihtaine.
  • Püsivate hapnikhapete anioodid ei oksüdeeru, vaid oksüdeerub vesi.
    

2H₂O-4e→4H⁺+O₂

Sulamid

Sulam on mitmest metallist või metallist ja mittemetallist koosnev metalliliste omadustega materjal, mis saadakse enamasti koostisainete kokkusulatamisel. Sulamid on enamasti odavamad ja paremate omadustega kui puhtad metallid.
Proov väärismetallisulamil näitab väärismetallisisaldust sulamis promillides. Kuld prooviga 583 näitab, et sulamis on 58,3% puhast kulda.

Tähtsaimad sulamid

• Malm
  

Raud+Süsinik (vähemalt 2%)
Masina raamistik, vann, torud
Raske, poorne, habras, raskesti töödeldav

• Pronks
  

Vask+Tina
Relvad, skulptuurid
Punakas, tugev, elektri ja soojusjuht, töödeldav

• Messing e valgevask
  

Vask+Tsink
Masinaosad, mündid, santehnilised osad
tugev, raske

• Teras
  

Raud+Süsinik (alla 2%)
Tööriistad, mööbel, raudteerööpad, raudbetoon
Tugev, kõva, plastne

• Melhhior
  

Vask+Nikkel
Ehted, lusikad, kelladetailid
Läikiv, dekoratiivne

• Duralumiinium
  

Vask+Magneesium+Mangaan
Lennukikered, rattaraamid
Kerge, vastupidav, tugev