Vask plii raud tsink (0)

Ühendid

Ühendites võib vask omada kahte metallikatiooni: vähem stabiilne Cu+ ja rohkem stabiilne Cu2+, mis muudab soola siniseks või rohekas –siniseks. Tähtsaim vasesool on vasksulfaat – vesi (1/5), mida tavaliselt nimetatakse vaskvitrioliks CuSO4 x 5H2O. See on sinise värvusega kristallaine, mida kasutatakse puidu immutamiseks ja taimekaitsevahendite valmistamiseks.
Suure tähtsusega on mitmesugused vasesulamid . Vase ja tina sulam - pronks kujunes umbes viis tuhat aastat tagasi peamiseks tööriista-, relva- ja ehtemetalliks, pannes niiviisi aluse pronksiajale. Mõned pronksliigid olid väliselt äravahetamiseni sarnased kullaga ning neid hinnati eriti kõrgelt.
Juba muistsest ajast on vask olnud tornikella metall . Kellapronksis on keskmiselt 20 % tina. Teistsuguse koostisega on relvapronks, mis pidi olema kõva elastne ja kulumiskindel. Relvapronksis oli umbes 10 % tina. Vase sulam tsingiga – valgevask ehk messing – on heade mehaaniliste omadustega, hästi valatav ja kergesti töödeldav. Valgevasest tehakse autoradiaatoreid, torujuhtmeid, padrunihülsse, münte, mälestusmedaleid jm.
Vask on hea elektrijuht . Elektrijuhtivuselt ületab teda ainult hõbe.
Vase ja nikli sulamist konstantaanist ning vase, mangaani ja niklisulamist manganiinist tehakse elektritakisteid reostaatide ja mõõteseadmete tarvis. 1-, 2-, 3- ja 5-kopikalisi münte vermiti vase ja alumiiniumi sulamist, ülejäänud peenraha alates 10-kopikalistest müntidest vermiti vase ja nikli sulamist.
Iseloomulik on, et vaatamata vase punasele värvusele ja suurele vasesisaldusele on enamik vasesulameist hõbevalge värvusega. Melhioris on 18–33% niklit , ülejäänu on vask. Melhior on hõbedaga sarnanev ja väga dekoratiivne sulam, millest vermitakse münte, valmistatakse ehteid, kausse, vaagnaid jm. lauatarbeid. Uushõbe sisaldab vase kõrval tsinki ja niklit. Enamasti on tööriistametalliks teras, ent lõhkeainetööstuses rakendatakse vasest tööriistu, sest pedega töötamisel ei teki sädemeid.

Füüsikalised omadused

Vask on punaka värvusega, sepistatav, valtsitav ja traadiks tõmmatav metall . Ta on hea soojus - ja elektrijuht. Kuumutamisel õhus kattub vask musta värvusega vask(II)oksiidi kihiga . Kuivas õhus on vask püsiv. Niiskes õhus tekib vaskesemete pinnale aja jooksul korrosiooniprotsessi tagajärjel pruuni või roheka värvusega paatinakiht. Rohekas paatinakiht, mida mõnikord näeme vanadel vaskesemetel, tekib väga aeglaselt.

Raud looduses

Raud on looduses laialt levinud element , olles sisalduselt maakoores neljandal kohal. Raud on ka kosmoses levinud element. Meie Päikesesüsteemi planeetidest on rauarikkamad Merkuur ja Marss.

• Lihtainena esineb rauda maailmaruumist Maale langenud meteoriitides, kuid ka mõningates magmakivimeis. Maa tuum koosneb metallilisest rauast. Meteoriitset rauda hakkas inimkond arvatavasti ka esimalt kasutama. Peamine kogus rauda sisaldub maakoores ühenditena.
  
• Rauaühendeid, mida kasutatakse malmi ja terase tootmisel , nimetatakse rauamaakideks. Maagi kaevandamisel saadakse koos rauaühenditega ka kivimeid ja mineraale , mis rauamaagi töötlemisel pole enamasti vajalikud. Selliseid jääkaineid nimetakse aheraineteks.
  
• Tähtsamad rauamaagid on järgmised  :
  
  • Punane ja pruun rauamaak sisaldavad põhiühendina raud(III)-oksiidi ( Fe2O3 ), mis on hüdratiseeritud vee molekulidega (2Fe2O3, 3H2O jt ).
    
  • Magnetiidi põhiosa moodustav triraudtetraoksiid on musta värvusega kristalne magnetiline aine. Magnetiit on kõige rauarikkam ja puhtam rauamaak. Suurim leiukoht maailmas on Kurski oblast.
    
  • Püriiti (FeS2) tavaliselt rauamaagina ei kasutata , sest väävel halvendab püriidist saadud rauasulamite kvaliteeti. Püriiti kasutatakse väävelhappe tootmisel.
    
  • Sideriit kujutab endast raudkarbonaati (Fe CO3). Raudkarbonaat reageerib süsinikdioksiidi sisalava veega, muutudes lahustuvaks raudvesinikkarbonaadiks : FeCO3+H2O+CO2=Fe( HCO3 )2
    
• Raud on hõbevalge keskmise kõvadusega metall. Lisandid muudavad raua kõvemaks. Raua tihedus on 7874 kg/m3 ja sulamistemperatuur 1539 kraadi.
  
• Raud on plastiline , mistõttu teda on võimalik valtsida ning sepistada. Ta on hea soojus- ja elektrijuht.
  
• Raud on magnetiseeritav. Raua kristallvõre muutub erinevatel temperatuuridel .
  
• Raud on keskmise aktiivsusega metall(asub metallide pingerea keskel). Kuivas õhus ta hapnikuga ei reageeri, kuid niiskuses kattub kergesti roostekihiga. Mida lisanditevabam on metall, seda püsivam on ta korrosiooni suhtes.
  

• Raud(II)sooladest on kõige tähtsam raud(II) sulfaat -vesi (1/7) ( FeSO4*7H2O), mida rahvapäraselt nimetatakse raudvitrioliks. See on heleroheline vees lahustuv kristalne aine. Raud(II)sulfaat saadakse raua reageerimisel lahjendatud väävelhappega : Fe+H2SO4=FeSO4+H2
  
• Raud(II)sulfaati evitatakse taimekahjurite tõrjevahendina, värvainetena ja tindi saamisel, puiduimmutuslahuste valmistamiseks, et kaitsta puitu mädanemise eest. Raud(III)sooladest nimetame raud(III)kloriidi (FeCl3) ja raud(III)sulfaati ( Fe2(SO4)3 ). Raud(III)kloriidi võib saada vastavate lihtainete otsesel reageerimisel ja raud(III)oksiidi või –hüdroksiidi reageerimisel vesinikkloriidhappega : Fe2O3+6HCl= 2FeCL3+3H2O Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O Kasutades vesinikkloriidhappe asemel väävelhapet, saadakse raud(III)sulfaat : 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+ 6H2O Raud(III)kloriidi ja –sulfaati kasutatakse reaktiividena keemialaborites
  

• Rauasulami omadusi mõjutab oluliselt süsinikusisaldus. Rauasulamit, milles on alla 2% süsinikku , nimetatakse teraseks, kui raua sisaldus on 2-5%, siis on tegemist malmiga. Kõrvuti süsinikuga sisaldub terases ja malmis veel lisandina väävlit , räni, fosforit, mangaani jt elemente.
  
• Eriterased ehk legeeritud terased sisaldavad lisandina mangaani, kroomi, niklit , molübdeeni, volframit jt metalle . Kroomilisand (kuni 13%) muudab terase korrosioonikindlaks ja suurendab kõvadust, Mo ja W suurendavad terase kuumakindlust, Mn( kuni 14%) tõstab terase kulumiskindlust, Ni suurendab terase sitkust ja vähendab soojuspaisumist, sellepärast valmistatakse sellest sulamist mõõteriistade osi, Cr ja Ni koos suurendavad terase kõvadust ja püsivust keemilistele mõjutustele.
  
• Rauamaaki töödeldakse malmiks kõrgahjudes , erilistes konverterites vähendatakse malmist süsiniku ja teiste lisandite sisaldust ning saadakse teras.
  
• Eristatakse valu- ja töötlusmalmi. Valumalmis sisaldub süsinik grafiidina. Et selle malmi murdepind on hall, nimetatakse teda sageli halliks malmiks. Valumalm on hästi valatav ,temast valatakse näiteks hoorattaid , seadmete aluseid , pliidiraudu. Töötlusmalm sisaldab süsinikku raudkarbiidi Fe3C kujul. Niisuguse malmi murdepind on hele ja teda nimetatakse tihti valgeks malmiks. Töötlusmalm ei sobi valamiseks ning teda töödeldakse teraseks.
  

Tsink on keskmise reageerimisvõimega sinakashall metall, mis tuhmub niiske õhu käes ja põleb õhus ereda, sinakas-rohelise leegiga, eraldades tsinkoksiidi suitsu. See reageerib hapetega, alkaanidega ja teiste mittemetallidega. Liitainena reageerib tsink lahjendatud hapetega, vabastades reageerimise käigus vesiniku. Tsingi levinuim oksüdatsiooniaste on +2. Temperatuuril 100 °C kuni 210 °C on tsink vormitav ning sellele võib anda erinevaid kujusid . Olles aga kuumutatud üle 210 °C muutub see metall rabedaks ning vormimisel pulbristub see kergesti. Magneetilised omadused tsingil puuduvad.
Plii ( seatina , sümbol Pb) on keemiline element järjekorranumbriga 82, kuulub metallide hulka.Looduses on pliil 4 stabiilset isotoopi, massiarvudega 204, 206, 207 ja 208. Isotoope 206 (RaG), 207 ja 208 tekib looduses pidevalt teiste elementide radioaktiivsel lagunemisel ja seda niivõrd suures koguses, et plii isotoopkoostis oleneb leiukohast ja tema aatommassi ei ole võimalik täpselt anda.Plii tihedus normaaltingimustel on 11,3 g/cm³ ja sulamistemperatuur on 327 Celsiuse kraadi.Plii oksüdatsiooniastmed ühendites on 2 ja 4. Pliid kasutatakse muuhulgas autode jaoks mõeldud akudes koos väävelhappega.
Väävel esineb looduses nii ehedal kujul kui ka ühendite koostises. Ehe väävel võib esineda näiteks vulkaanilistes piirkondades. Ehe väävel tekib väävelvesiniku ja vääveldioksiidi vahelise keemilise reaktsiooni käigus: SO2 + 2H2S = 2H2O + 2S. Tavalisim eheda väävli leiukoht on fumaroolide ümbrus, sest fumaroolid paiskavad atmosfääri suures koguses eelmainitud gaase . Ka leidub väävlit maakoores olevates soolakuplites, kus ta moodustub näiteks kipsi reageerimisel nafta ja muude orgaaniliste setetega. Näide: nCaSO4 + CnH2n = nCaCO3 + nH2O + nS. Väävlit on kõigi fossiilkütustena kasutatavate maavarade koostises.Väävel esineb looduses paljude ühendite koostises, millest enamlevinud on sulfiidid ja sulfaadid . Väävliühendid on näiteks püriit – FeS2, kalkopüriit – CuFeS2, galeniit – PbS, argentiit – Ag2S, sfaleriit – ZnS, kinaver – HgS, barüüt – BaSO4, tsölestiin – SrSO4, anhüdriit – CaSO4 , kips – CaSO4*2H2O jne.Väävel on tähtis element ka eluslooduses . Ta on mitme aminohappe ja valkude koostises. Keskmisest enam on väävlit juustes, karvades, küüntes, sarvedes ja sulgedes. Juuste koostisest on väävlit umbes 4%. Inimene sisaldab kokku ligikaudu 140 g väävlit. Toiduga siseneb meie organismi keskmiselt 800...900 mg väävlit päevas. Väävlirikkamad toiduained on teravili, herned, oad ja kapsas . Väävlit kasutatakse ka ravimina, näiteks lahtisti ja salvide koostises. Gaasilised väävliühendid on inimesele sissehingamisel mürgised. Samuti põhjustavad nad rohkesti keskkonnaprobleeme, neist üks tõsisemaid on happevihmad .Väävel on unikaalne keemiline element oma allotroopsete vormide rohkuse poolest. Väävliaatomitest võivad moodustuda lineaarsed, sik-sakilised, spiraalsed või tsüklilised struktuurid. Allotroopide rohkus tuleneb sellest, et väävliaatomite sidemetevahelised nurgad ja aatomite vahekaugused võivad olla mitmesugused. Samuti ei ole piiratud struktuuri kuuluvate aatomite arv.Tavatingimustes kõige stabiilsem – rombiline väävel, mis koosneb tsüklilistest molekulidest ja kuhu kuulub kaheksa väävli aatomit. Rombiline väävel on püsiv temperatuurini 95,4°C. Edasisel kuumutamisel kristalliseerub väävel ümber monokliinsesse süngooniasse. Rombilist väävlit nimetatakse ka α-väävliks ning monokliinset б-väävliks. Seistes muutub б-väävel taas α-väävliks, mis on väävlile termodünaamiliselt stabiilsem olek.Väävel polümeriseerub kui vedelat väävlit valada külma vette ehk siis kui teda jahutatakse kiirelt. Tulemuseks on plastiline, amorfne aine, mis koosneb spiraalsetest ahelatest. Aja jooksul kristalliseerub ka see aine rombiliseks väävliks tagasi.Väävel sulab temperatuuril 119°C. Madalatel temperatuuridel on sulaväävel vedel ja kollane, koosnedes S8 molekulidest. Temperatuurivahemikus 150...200°C värvub väävel pruuniks ja muutub viskoossemaks. Põhjus on selles, et väävliaatomitest moodustuvad väga pikad ahelad (500 000...800 000 aatomit), mis oluliselt suurendavad sisehõõret. Edasisel kuumutamisel üle 300°C jääb sulaväävel pruuniks, kuid muutub taas vedelamaks, kuna polümeerid lagunevad. Tavalisel rõhul väävel keeb temperatuuril 445°C. Keemistemperatuuri lähedastel temperatuuridel on väävli aurus valdavad S8 molekulid, kuid mida kõrgem temperatuur, seda rohkem need lagunevad, moodustades molekule nagu S6 ja S4. Seetõttu pole väävli aurul kindlat molekulmassi. Temperatuuril üle 800°C valdavad S2 molekulid. Temperatuuril üle 1500°C on aurus ainult üksikud väävliaatomid. Väävlil on 4 stabiilset isotoopi, massiarvudega 32, 33, 34 ja 36. Väävel on mittemetall. Tal on rohkelt allotroopseid vorme. Tavatingimustes on stabiilne rombiline väävel. See on kollane, rabe, elektrit mittejuhtiv kristalne aine tihedusega 1,96 g/cm³. Vees kristalne väävel ei lahustu, vähesel määral lahustub orgaanilistes lahustites nagu benseen ja etanool . Lisaks halvale elektrijuhtivusele on väävel ka halb soojusjuht. Väävli hõõrumisel naha vastu omandab ta negatiivse elektrilaengu. Keemiliselt on väävel aktiivne element. Reageerib normaaltingimustel leelismetallide, leelismuldmetallide, elavhõbeda, vase ja hõbedaga. Soojendamisel kulgevad reaktsioonid ka alumiiniumi, raua, tsingi ja pliiga . Veidi suurem on aktivatsioonienergia väävli reageerimiseks mittemetallidega, mistõttu toimuvad sellised reaktsioonid kõrgematel temperatuuridel. Väävel ei reageeri kulla, plaatina , joodi, lämmastiku ja väärisgaasidega.