Keemia - Alumiinium ja raud (0)

Alumiinium on üks tuntumaid p-metalle ning kõige levinum metalliline element maakoores (Al (13): 1s²2s²2p 3s²3p ). Füüsikalised omadused: hõbevalge, läikiv, suhteliselt väikese tihedusega, suhteliselt sulav, plastne , mehhaaniliselt hästi töödeldav , kerge ja küllaltki pehme hea elektri- ja soojusjuhtivusega metall . Tavatingimustes tänu kaitsvale oksiidikihile vastupidav õhu ja vee suhtes. Looduses ei leidu vabalt, savide , päevakivide ja mineraalide koostises. Tuntuimateks mineraalideks on boksiit (Al2O3; valge, tahke, kristalne , reageerib hapete ja leelistega) ning kaoliin. Küllaltki aktiivne metall, loovutab kõik väliskihi elektronid. Saab loovutada paadunud väliskihi elektrone s-alakihilt. Oksiididel ja hüdrooksiididel avalduvad aluseliste omaduste kõrval ka happelised omadused. Näiteks alumiiniumhüdroksiid on tüüpiline amfoteerne ühend, mis reageerib kergesti nii hapete kui leelistega. Kontsentreeritud väävel - või lämmastikhappega alumiinium passiveerub (tema pinnale tekib eriti püsiv ja hapetele vastupidav kaitsekiht). Metallina kasutatakse eelkõige mitmesugustes sulamites ( termiitkeevitus ). Tunti juba vanasti, kuna temast valmistati ehteid ning teda peeti väärismetalliks. Praegu tähtis auto- ja lennukitööstuses. Tähtsaimaks sulamiks on duralumiinium (kerge, korrosioonikindel, tugev). Vahtalumiinium on veest 2-4 korda kergem ehitusmaterjal. Alumiiniumühendeid kasutatakse ka arstiteaduses. Inimene saab päevas toiduga kuni 2,5 mg alumiiniumi päevas, mürgiseks annuseks loetakse 5g päevas. Alumiiniumi toodetakse sulatatud boksiidist elektrolüüsi teel. Sulamistemperatuuri alandamiseks ja sula massi elektrijuhtivuse tõstmiseks lisatakse sellele juurde elektrolüüti. Alumiiniumoksiid (Al2O3) on valge kristalne aine, mis võib esineda mitmes kristallivormis. Üks enamtuntud teisendeid looduses on korund. Erakordselt kõva ainena kasutatakse peeneteralist korundi e. smirglit (poleerimisvahendid, puhastuspulbrid). Läbipaistvad suured korundikristallid on hinnalised vääriskivid (rubiin, safiir ), tehiskorundi kristalle kasutatakse mitmesuguste aparaadidetailide valmistamiseks, laserites jm. Alumiiniumoksiid on äärmiselt inertne aine, mis praktiliselt ei reageeri veega ega ka hapete või leeliste lahustega . Alumiiniumhüdroksiid (Al(OH)3) on valge tahke aine, mis vees praktiliselt ei lahustu. Selle saamiseks lisatakse alumiiniumsoola lahusele leelist, mis sadestab väga vähe lahustuva hüdroksiidi . Lahustub nii hapetes kui ka leelise liias. Kuumutamisel laguneb, tekivad oksiid ja vesi. Veega tavatingimustes ei reageeri, peale oksiidikihi eemaldamist toimub lühiajaline reaktsioon . Alumiiniumsoolad on enamasti valged tahked ained. Soolade vesilahused on tugevalt happelise reaktsiooniga. Alumiiniumsulfaat (Al2(SO4)3) esineb tahkel kujul enamasti kristallhüdraadina, kasutatakse joogivee puhastamisel.
Raud (1s²2s²2p 3s²3p 3d 4s²) on tähtsaim siirdemetall ehk d-element, maakoores levikult neljas element, tuumas põhielemendiks. Rauatriaadi (4. perioodi VIIIB rühm) kuuluvad raud, koobalt ja nikkel . Saavad loovutada s-alakihi elektrone ning osa d-alakihi elektronidest. Raud(II)ühendid oksüdeeruvad kergesti raud(III) ühenditeks , vastupidiseks toimeks on vaja tugevaid redutseerijaid. Eestis on rauda toodetud nn. soorauast, ehedal kujul esineb teda looduses meteoriitrauana, looduslik vesi võib sisaldada raud(II)vesinikkarbonaati. Looduses leidub punakas-pruuni rauamaagina ( Fe2O3 ), magnetiidina ( Fe3O4 ), raudoksiidina (FeO), püriidina (FeS2), rauapaguna (FeCO3). Füüsikalised omadused: värvuselt hõbevalge, plastne, keskmise kõvadusega, magnetiline, hea soojus - ja elektrijuht, raskmetall, kõrge sulamistemperatuuriga. Keemilised omadused: vastupidav vee ja õhu suhtes, keskmiselt aktiivne. Tehniline raud (teras) on suurema kõvadusega ja korrodeerub niiskes õhus kiiresti (rooste). Kuivas õhus kuumutamisel tekib raua pinnale õhuke tihe rauatagikiht, mis kaitseb korrosiooni eest. Kõrgemal temperatuuril põleb kergesti hapnikuks, pildudes laiali hõõguvaid rauatagi sädemeid. Reageerib kergesti hapete lahustega. Kontsentreeritud väävel- või lämmastikhappega raud passiveerub. Leeliste lahuste suhtes vastupidav. Oksiidid on vees raskesti lahustuvad kristalsed ained, kasutatakse värvainetena. Fe2O3 värv võib varieeruda tumekollasest mustjaspruunini. Fe3O4 (magnetiliste omadustega) ja FeO on musta värvusega ning tekivad kõrgemal temperatuuril. Hüdroksiidid on vees raskesti lahustuvad erineva värvusega tahked ained, nõrkade aluseliste omadustega. Hapetega reageerimisel moodustavad vastavaid sooli. Kuumutamisel lagunevad. Raud(II)hüdroksiid on ebapüsiv, kokkupuutel õhuhapnikuga oksüdeerub ta kergesti raud(III)hüdroksiidiks. Raud(II) sulfaat esineb tahkel kujul roheka raudvitriolina (taimekaitsevahendina). Raud(III) kloriid on pruunikas kristalne aine, väga hügroskoopne, imab energiliselt õhuniiskust (vask trükiplaatide töötlemiseks, ninaverejooksu peatamiseks). Raud(III) soolad hüdrolüüsivad vesilahuses tugevasti. Rauaühenditel on suur tähtsus eluslooduses (veres, klorofülli tekkeks).