10. klass METALLID. Kokkuvõte. (0)

METALLID
Aktiivsed metallid(IjaII A rühm) reageerivad VIIA rühma metallidega(halogeenidega), hapniku ja väävliga energiliselt juba toatemperatuuril või nõrgal soojendamisel.
Vähemaktiivsed metallid reageerivad mittemetallidega alles kuumutamisel.
Väärismetallid on oksüdeerumise suhtes vastupidavad. Ei reageeri hapnikuga isegi kuumutamisel. ( kuld ja plaatina )
Õhu käes seismisel tekib metalli pinnale õhuke oksiidkiht, mistõttu metall muutub tuhmiks.
METALLI aatomid loovutavad elektrone, muutudes metalli katioonideks. ON REDUTSEERIJAD . oksüdeerumine.
Mittemetalli aatomid liidavad elektrone, muutudes anioonideks. ON OKSÜDEERIJAD.
Metallide reageerimine teiste ühenditega on alati redoksreaktsioon , kus üks element liidab ja teine loovutab elektrone.
Fe + O2 -> Fe3O4 – rauatagi FeO . Fe2O3 – kuumutades
Fe + Cl2 -> FeCl3 – sest on tugev oksüdeerija
Metallide reageerimine hapetega
Metallid reageerivad aktiivselt hapetega, tõrjudes happe lahusest välja vesinikku.
Tavaliste hapetega ei reageeri metallid, mis asuvad pingereas vesinikust paremal. (Cu,Hg,Ag,Pt,Au)
Raud reageerides hapetega on II!
Metalli asukoht pingereas iseloomustab seda, kui kergesti tema aatomid oksüdeeruvad vesilahustes kulgevates reaktsioonides metalli hüdraatunud katioonideks.
Ca - 2 e - -> Ca2+
metalli aatom hüdraatunud katioon
Metallid, mis asuvad pingereas vesinikust vasakul on tugevamad redutseerijad kui vesinik ja tõrjuvad hapete vesilahusest vesiniku välja.
Metallide pingereas on metallid reastatud metalliliste omaduste nõrgenemise suunas.
Metallide reageerimine veega
AINULT kõige AKTIIVSEMAD metallid reageerivad aktiivselt veega. Tavatingimustes on metallid vee suhtes püsivad.
Leelis ja leelismuldmetallid on väga tugevad redutseerijad. Tõrjuvad veest välja vesiniku. Vesi käitub oksüdeerijana. Reaktsioon kulgeb rahulikumalt kui hapetega. Reaktsioonil eraldub vesinik ja tekivad vees hästilahustuvad alused e. leelised .
Elementide metallilised omadused suurenevad perioodilisustabelis rühmas ülevalt alla, vastavalt aatomraadiuse suurenemisele.
Seega on IIA rühma metallide aatomraadiused väiksemad ja nende metallilised omadused on nõrgemad.
Berüllium tavatingimustes veega ei reageeri. Magneesium vaevumärgatavalt.
Leelismuldmetallid on kaltsium , strontsium ja baarium . Reageerivad aktiivselt veega ja tõrjuvad välja vesinikku.
Rühmas ülevalt alla hüdroksiidide lahustuvus vees kasvab ja aluselised omadused tugevnevad.
Keskmise aktiivsusega metallid nt. Al,Zn, Fe reageerivad kuumutamisel veeauruga, tõrjudes välja vesinikku. Teise saadusena tekib vastava metalli oksiid .
Rauast vähem aktiivsed metallid ei reageeri veega mingitel tingimustel.
Metallide asukoht pingereas iseloomustab nende aktiivsust reageerimisel hapetega ja reageerimisvõimet veega.
Metallide reageerimine soolade lahustega
Reaktsioon toimub pingerea alusel, kus aktiivsem metall tõrjub soolalahusest välja passiivsema. Reaktsioon ei toimu AKTIIVSETE METALLIDEGA. Nad reageerivad aktiivselt veega, tõrjudes välja vesinikku. Tekib vastava metalli hüdroksiid – leelis.
Lämmastikhape ja väävelhape on tuntud TUGEVAD HAPPED . Erinevalt teistest, on nad TUGEVAD OKSÜDEERIJAD.
Üldjuhul käituvad oksüdeerijatena vesinikioonid. Lämmastikhappe ja väävelhappe reageerimisel metallidega vesinikku ei eraldu. Oksüdeerijatena käituvad hoopis nende hapete anioonid .
Sulfaatioonide redutseerumisel tekib enamasti vääveldioksiid SO2, kuid mõnel juhul võib tekkida ka H2S.
Lämmastikhape ja kontsentreeritud väävelhape (HNO3 ja H2SO4) ei reageeri kõige vähem aktiivsete metallidega. Ka ei reageeri veel mõned keskmise aktiivsusega metallid, nt. Ni,Cr,Al,Fe, sest H2S04 passiveerib neid metalle. – tekib oksiidkiht, mis takistab korrosiooni.
Kontsentreeritud lämmastikhappe reageerimisel metallidega tekib enamasti NO2. Lahjendatud lämmastikhappe reageerimisel vähemaktiivsete metallidega tekib NO.
METALLIDE KORROSIOON – metallide hävimine ümbritseva keskkonna toimel.
Millise metalli korral tekib korrosiooni eest kaitsev oksiidkiht metalli pinnale?
Al , Zn, Sn ja Cr.
Metallide seisukohalt korrosiooni protsessis, annab metall elektrone ära. Hapnik võtab või vesinik happelises lahuses.
Alumiiniumi, tsingi, tina ja kroomi pinnale tekib kaitsev oksiidkiht. – on korrosiooni kindlamad. AGA happe eest oksiidkiht ei kaitse.
Korrosioon kulgeb iseenesest.
Keemiline korrosioon – metalli vahetu keemiline reaktsioon keskkonnas leiduva oksüdeerijaga. Toimud eritingimustes, kõrgel temperatuuril.
Elektrokeemiline korrosioon – metalli kokkupuude elektrolüüdi lahusega. Kulgeb tavatingimustel. Osareaktsioonid on metalli oksüdeerumine, mittemetalli redutseerumine.
Niisiis , kui Fe + 2H + -> Fe 2+ + H2 Fe muutub 0-st kaheks. ehk ta loovutas elektrone. ehk on redutseerija ja oksüdeerub. Raua reageerimine happega .
Mida happelisem on lahus või mida paremini pääseb metallini õhuhapnik, seda kiiremini toimub korrosioon.
Kuidas on võimalik takistada: emaili-, värvi-, või lakikihi abil. Metalli kaitsmine korrosioonikindlamast metallist kaitsekihiga. (raua katmine nikli või kroomikihiga) – kasutatakse elektrolüüsi.
Tsingist valmistatakse vihmaveetorusid, veeämbreid, aiavõrku.
Kaitsta saab ka protektoriga ja inhibiitoriga.
Metallide saamine maagist .
Enamik metallilistest elementidest esineb looduses ühenditena mitmesugustes maakides.
Aktiivsemad metallid on looduses sooladena. Ehedana leidub vaid väärimetalle.
Vähemaktiivsed:
Oksiidsed mineraalid :
Al2O3 – boksiit – alumiiniumimaak
Fe2O3 – punane raua maak
Fe3O4 -- - FeO . Fe203 – magnetiit
Sulfiidid :
FeS2 – püriit
Etapid:

metalli rikastamine, puhastamine kõrvalainetes rikastatakse vajaliku mineraali suhtes

särdamine, lisatakse O2 , tekib vastava metalli oksiid,

redutseerumine:

koksiga, kõige odavam meetod. nt. rauda. – karbotermia – redutseerumine süsiniku või süsinikoksiidiga.

vesinikuga – puhaste metallide saamiseks.

aktiivsema metalliga, nt alumiiniumiga . aluminotermia – kasutatakse rasksulamite metallide korral. näiteks Cr.

elektrivooluga, kasutatakse aktiivsete metallide saamiseks. – elektrolüüs. nt. 2NaCl -> 2Na + Cl2
Elektrolüüs. – elektrolüüsi lahuses või sulas elektrolüüsis elektrivoolu toimel kulgev redoksreaktsioon.
Kasutatakse aktiivsemate metallide saamiseks. Eelkõige alumiiniumi tootmiseks.(aga ka Na, Ca, Mg jt)
Redutseerumine ja oksüdeerumine toimuvad eraldi elektroodidel.
Elektrolüüs toimub elektrienergia arvel. Toimub elektrolüüdi lahuses ja sellesse paigutatud elektroodidest.
Elektroodi, (negatiivse laenguga) millel toimub redutseerumisreaktsioon, nim. katoodiks. Elektroodi,(positiivse laenguga) millel toimub oksüdeerumine, nim. anoodiks .
Katioonid liiguvad neg. laenguga katoodi poole. Anioonid pos. laenguga anoodi poole.
Sulatatud elektrolüüdi korral redutseeruvad katoodil metalliioonid ja anoodil oksüdeeruvad anioonid.
Na+ + e- -> Na 0 – katoodprotsess
2Cl- - 2e- - > Cl2 0 – anoodprotsess
Elektrolüüdid vesilahuse korral.
Väheaktiivne metall redutseerub
Katoodil: Cu 2+ + 2e- -> Cu0
Aktiivsed metallid ei redutseeru. Redutseerub vesi.
K: 2H2O + 2e- - >2OH- + H2
jms..
Sulam – materjal, mis koosneb mitmest metallist või metallist ja mittemetallist. Sulamid on odavamad ja paremate omadustega kui puhtad metallid. Sageli ka korrosioonikindlamad.
rauasulamid :
Roostevaba teras – tööriistadel, käärid, tarbeesemed .
Duralumiinium – lennukitööstuses
vasesulamid :
pronks – relvad, skulptuurid, kirikukellad , mündid, medalid .
Melhior, uushõbe– lusikad, ehted , kelladetailid.
Patareid koosnevad kuivelementidest. Autoaku ehk pliiaku .
Kütuseelemendid – keemilised vooluallikad, milles saadakse elektrienergia kütuste oksüdeerumisel eralduva energia arvel.
Keemiline vooluallikas :
anood on negatiivne, katood positiivne.
protsessid ruumiliselt eraldatud
keemilises vooluallikas ühte metalli saadakse, teist kulutatakse.
Elektrolüüs:
anood positiivne, katood negatiivne.
toimub ühes lahuses
saadakse erinevaid lihtaineid
mõlemas:
tegemist elektrivooluga, anood ja katood eksisteerivad mõlemas, toimuvad redoksreaktsioonid , muutuvad elementide o-a’d.
Hea elektri ja soojusjuhtivusega on IA ja IIA rühma aktiivsed metallid. Reageerivad aktiivselt hapniku ja mittmetallidega; veega – tõrjudes välja vesinikku; hapetega – tõrjudes välja vesinikku.
Al – hea elektri ja soojusjuhtivusega, tekib oksiidkiht, - tarbeesemed
Tina ja plii – tekib oksiidkiht tina – õnne valamisel, konservikarbid, plii – autoaku, elektrikaablite kaitsetorud. Puhas raud on korrosioonikindel. Titaan. korrosioonikindel.
NaCl – keedusool ; NaHCO3 – söögisooda, taignate kergitamiseks .
vask – elektrijuhtmed ; väärismetallid – ehted
Vee karedus .
Ca ja Mg soolad .
Mööduv e. karbonaadne karedus.
Vees on kas Ca või Mg ja HCO3
Katlakivi eemaldajad peavad olema happelised .
Kõrvaldamiseks kasutatakse: keetmist, destilleerimist.
Püsiv karedus.
Keetes eemaldada ei saa. Seda põhjustavad Ca, Mg, kloriidid ja sulfaadid. Katlakivi ei sadestu.
Kareduse kõrvaldamiseks kasutatakse:
Destilleerimist. kulukas
ioonivahetajaid

• Kroomimine ei ole seotud terase legeerimisega, sest kroomimine on metalli katmine kroomikihiga, legeerimine on teiste metallide sisse viimine , et tugevamaks teha.