https://peda.net/id/9664a6ba430 2022-10-03T13:46:08+03:00 https://peda.net/:static/532/peda.net.logo.bg.svg <div class="license">Tämän sivun lisenssi <a rel="license" href="https://peda.net/info">Peda.net-yleislisenssi</a></div> https://peda.net/id/4b3d7426430 2022-10-03T13:58:20+03:00 <h1>Metallien kemia</h1> <div class="main"> <div class="content enclose"> <p>Metallit ovat maaperän kivilajeissa yhdisteinä, <strong>mineraaleina</strong>.</p> <p><strong>Malmi</strong> on mineraali, jossa on jotain hyötymetallia niin paljon, että sen erottaminen on <br/> <strong>taloudellisesti</strong> <strong>kannattavaa</strong>. Malmit ovat yleensä <strong>oksideja</strong> (magnetiitti, hematiitti) tai <br/> <strong>sulfideja</strong> (kuparihohde, kuparikiisu). Rikastus on hyötymetallin erottamista malmista ja <br/> sivukiven poistamista.</p> <p>Rautaoksidi pelkistyy <strong>raakaraudaksi</strong> kuilu-uunissa, <strong>masuunissa</strong> hiilen. Hiilimonoksidi CO <br/> riistää hapen oksidimalmista. Hiili poistetaan raakaraudasta (valuraudasta) hapella, jolloin <br/> saadaan <strong>terästä,</strong> (C &lt;1,7 %). Teräkseen lisätään kromia (ja nikkeliä), kun valmistetaan <br/> <strong>ruostumatonta</strong> terästä.</p> <p><strong>Metalliseokset</strong> ovat usein käyttökelpoisempia kuin puhtaat metallit esim. kovempia tai <br/> kestävät paremmin korroosiota eli syöpymistä. Pronssi = Cu+Sn, messinki = Cu+Zn,<br/> juotostina = Pb+Sn.</p> <p>Rauta <strong>karkaistaan</strong> jäähdyttämällä nopeasti esim. vedellä =&gt; kovuus paranee, hauraus lisääntyy. <br/> <strong>Päästäminen</strong> tapahtuu hitaasti jäähdyttämällä =&gt; sitkeys ja muokattavuus lisääntyy.</p> <p><strong>Metallihila</strong> on positiivisten metalli-ionien muodostama tiivis rakenne, jota ympäröi <br/> <strong>vapaat elektronit</strong> (metalleilla yleensä 1-3 ulkoelektronia, jotka osallistuvat sitoutumiseen). <br/> Posit. ionien ja vapaiden elektronien sähköinen vetovoima aiheuttaa metallisidoksen ja <br/> <strong>ominaisuudet</strong>: sitkeys eli muokattavuus, sähkön- ja lämmönjohtavuus, metallin kiilto, <br/> melko korkeat sulamis- ja kiehumispisteet sekä tiheydet (raskaita).</p> <p><strong>Hapettumisessa</strong> aine luovuttaa ja <strong>pelkistymisessä</strong> ottaa vastaan elektroneja. <br/> <strong>Palamisessa </strong>aine yhtyy <strong>happeen</strong> muodostaen oksideja.</p> <p><strong>Epäjalot</strong> metallit <strong>syöpyvät</strong> jo laimeiden happojen vaikutuksesta vapauttaen <strong>vetyä</strong>. <br/> <strong>Reaktiivisimpia</strong> ovat alkali- ja maa-alkalimetallit, joista osa reagoi jopa veden kanssa.</p> <p>Esim. 2 Na + 2 H₂O -&gt; 2 NaOH + <strong>H₂ </strong> Mg + 2 HCl -&gt; MgCl₂+ <strong>H₂</strong></p> <p><strong>Metallien sähkökemiallinen jännitesarja</strong> on laadittu <strong>kokeellisesti</strong> vertaamalla eri <br/> metallien kykyä luovuttaa elektroneja. Sarjan alussa ovat reaktiivisimmat epäjalot metallit <br/> ja viimeisinä vedyn jälkeen <strong>jalometallit</strong>, jotka eivät reagoi happojen kanssa ja voivat olla <br/> luonnossa metalleina: Cu, Hg, Ag, Pt, Au.</p> <p>Kun <strong>epäjalompi metalli</strong> on jalomman metallin ioneja sisältävässä liuoksessa, <strong>epäjalompi <br/> hapettuu</strong> eli syöpyy ioneiksi liuokseen ja jalomman ionit pelkistyvät atomimuotoon. <br/> Kun <strong>jalompi metalli</strong> on epäjalomman metallin ioneja sisältävässä liuoksessa, <strong>ei tapahdu reaktiota</strong>.</p> <p>Esim. rautanaula kupari-ioniliuoksessa Fe + Cu²⁺ -&gt; Fe²⁺ + Cu , rauta hapettuu ja kupari pelkistyy.</p> <p>hopeasormus kupari-ioniliuoksessa Ag + Cu²⁺ -&gt; Ag + Cu²⁺ , ei reaktiota</p> <p><strong>Elektrolyytti</strong> on sähköä johtava, ioneja sisältävä liuos esim. suolaliuos tai –sulate, <br/> happo- tai emäsliuos.</p> <p><strong>Sähköparissa</strong> on <strong>kaksi eri</strong> metallia elektrolyytissä. Se perustuu metallien erilaiseen <br/> kykyyn luovuttaa elektroneja. Metallien välille muodostuu sähköisen tilan ero eli <strong>jännite</strong>. <br/> Jännite on sitä <strong>suurempi</strong>, mitä <strong>kauempana</strong> metallit ovat toisistaan sähkökemiallisessa <br/> jännitesarjassa. Akuissa ja paristoissa <strong>kemiallinen reaktio synnyttää sähkövirtaa</strong> (el. liikettä).</p> <p><strong>Elektrolyysissä</strong> <strong>sähkövirta aiheuttaa kemiallisen reaktion</strong> elektrolyyttiliuoksessa. <br/> Sähköisen <strong>vetovoiman</strong> vaikutuksesta –ionit vaeltavat +navalle ja +ionit –navalle. <br/> Negatiiviset ionit hapettuvat eli luovuttavat el. ja positiiviset ionit pelkistyvät eli vastaan ottavat el. <br/> Elektrolyysi vaatii <strong>tasavirtalähteen</strong>. Sitä käytetään esim. metallien puhdistamisessa (Cu) <br/> ja valmistamisessa (I ja II ryhmä), metallilla päällystämisessä (galvanointi, kuparointi, hopeointi, <br/> kultaus), NaOH:n valmistamisessa, veden hajottamisessa vedyksi ja hapeksi.</p> <p><strong>Kemiallinen korroosio</strong> on metallin syöpymistä, hapettumista ilman <strong>kosteuden ja hapen</strong> <br/> vaikutuksesta. Rauta <strong>ruostuu</strong> puhki, mutta monien metallien pintaan muodostuu suojaava, <br/> tiivis oksidikerros (Al, Zn, Cr). Vihertävä <strong>patina</strong> (Cu(OH)₂ + CuCO₃) suojaa kuparia hapettumiselta. <br/> Korroosiota nopeuttaa mm. elektrolyytit.</p> <p><strong>Sähkökemiallisessa korroosiossa </strong>epäjalompi metalli syöpyy, kun muodostuu sähköpari. <br/> Sitä voidaan hyödyntää raudan suojaamisessa esim. päällystämällä se epäjalommalla metallilla <br/> (galvanointi Zn:llä) tai käyttämällä uhrimetallia (laivat ja kaasuputket).</p> <p>Elektrodit ovat sähköä johtavia sauvoja esim. hiiltä tai platinaa. (Anodi posit. ja katodi negat.)</p> <p>Monet metallit ovat liukoisessa muodossa ympäristömyrkkyjä: Hg, Pb, Cd ja Al.</p> <p> </p> </div> </div> <h1><br/> <br/> <a href="https://peda.net/p/marchesi/kemia-y/kemia-09/metallit/metallien-tiivistelma/mr/sj/msj#top" rel="nofollow ugc">Metallien sähkökemiallinen jännitesarja</a></h1> <div class="main"> <p>Sähkökemiallinen jännitesarja on laadittu kokeellisesti vertaamalla eri metallien <br/> <strong>kykyä luovuttaa elektroneja </strong>(eli pelkistää toisen metallin ioneja liuoksesta).</p> <p>Mitä <strong>alempana</strong> sarjassa metalli on jännitesarjassa, sitä helpommin se <strong>hapettuu</strong> eli <br/> luovuttaa el. (e^-). Alimmat metallit ovat <strong>epäjaloimpia</strong> ja alttiina <strong>korroosiolle</strong>. <br/> Tietoa sovelletaan <strong>sähkökemiallisten parien</strong> valmistuksessa (paristot ja akut).</p> <p><strong>Jalot metallit </strong><strong>eivät reagoi</strong> laimeiden happoliuosten kanssa.<br/> Ne voivat esiintyä <strong>alkuaineina</strong> luonnossa</p> <p> </p> <p><strong>Epäjalot metallit </strong><strong>reagoivat</strong> happojen kanssa vapauttaen <strong>vetyä (H₂)</strong>. <br/> Ne luovuttavat helposti el. ja muodostavat <strong>ioneja</strong>, <br/> <strong>eivätkä</strong> esiinny <strong>alkuaineina</strong> luonnossa</p> <p><strong>Jalomman</strong> metallin ionit<strong> riistävät elektronit</strong> epäjalomman metallin atomeilta <br/> <strong>pelkistyen atomeiksi. <br/> </strong>Samalla <strong>epäjalomman</strong> metallin atomit <strong>hapettuvat ioneiksi</strong> liuokseen.  <br/> <br/> <br/> </p> <h3><b><span class="editor underline"> -&gt; Sähköpari<br/> <br/> </span></b></h3> <div class="main"> <div class="content enclose"> <p>Sähköpareissa hyödynnetään metallien erilaista <strong>kykyä luovuttaa</strong> elektroneja.</p> <p>Sähköparissa on <strong>KAKSI ERI metallia </strong><strong>elektrolyyttiliuoksessa</strong>. <br/> Liuos sisältää ioneja ja johtaa sähköä (esim. suola- tai happoliuos).</p> <p>Metalleja sanotaan <strong>elektrodeiksi</strong>.</p> <p>Reaktiossa <strong>epäjalompi hapettuu</strong> ioneiksi liuokseen ja <strong>jalompi pelkistyy</strong> atomeiksi.</p> <p> </p> <p>Sähköparin <strong>jännite</strong> on sitä <strong>suurempi</strong>, mitä <strong>kauempana toisistaan</strong> <br/> metallit ovat sähkökemiallisessa jännitesarjassa.</p> <p> </p> <p>TASAVIRTA <br/> - sähköparit, paristot, akut </p> <p>- elektronit kulkevat koko ajan <strong>samaan suuntaan</strong> ⊖-navalta </p> <p> ⊕-navalle (sähkövirta päinvastoin) </p> <p>- lyhenne on <b>DC</b> (direct current) <br/> <br/> <br/> VAIHTOVIRTA</p> <p>- verkkovirta</p> <p>- napaisuus <strong>vaihtuu</strong> koko ajan eli elektronit vaihtavat liikesuuntaa<br/> 50 Hz:n taajuudella (hertsi)</p> <p> - lyhenne on <b>AC</b> (alternating current)<br/> <br/> <br/> </p> <h3><b><strong>-&gt; Elektrolyysi</strong></b></h3> <p><strong>Elektrolyysissä</strong> <strong>sähkövirralla</strong> <strong>aiheutetaan</strong> <strong>kemiallinen reaktio</strong> ioneja <br/> sisältävässä liuoksessa. Elektrolyyttinä voi olla suolaliuos tai –sulate.</p> <p>(HUOM! Sähkökemiallisessa parissa kemiallinen reaktio synnyttää sähkövirtaa.)</p> <p> </p> <p>Elektrodit (levyt/sauvat) saavat <strong>varaukset </strong>ulkoisesta <strong>virtalähteestä</strong>. <br/> Sähköinen <strong>vetovoima </strong>aiheuttaa <strong>ionien liikkeen</strong> sauvoille.</p> <p><strong>Positiiviset</strong> ionit menevät negatiiviselle sauvalle <strong>pelkistyen</strong> atomeiksi.</p> <p><strong>Negatiiviset</strong> ionit menevät positiiviselle sauvalle ja <strong>hapettuvat</strong>.</p> <p> </p> <p>KATionit menevät katodille ja ANionit anodille.</p> <p>ANioni on negatiivinen ioni ja KATioni on positiivinen ioni.</p> <p>ANODI on positiivinen sauva ja KATODI on negatiivinen sauva eli ELEKTRODI.</p> <p> </p> <p><strong> </strong><strong>Esim. sinkkikloridin elektrolyysi: </strong>ZnCl₂ → Zn²⁺ + 2 Cl^-.</p> <p><strong>Negatiivisella elektrodilla:  </strong></p> <p>Zn²⁺ + 2 e^- → Zn  eli sinkki-ionit pelkistyvät atomeiksi</p> <p><strong>Positiivisella elektrodilla: </strong></p> <p>2 Cl^- → Cl₂ + 2e^-eli kloridi-ionit hapettuvat kaasuksi.</p> <p> </p> <p><strong>Kuparointi / hopeointi</strong></p> <p>Päällystettävä esine kytketään <strong>negatiiviseksi</strong> navaksi, että positiiviset kupari-ionit tai hopeaionit siirtyisivät esineelle pelkistymään atomeiksi. Elektrolyyttinä on käytettävä kupari- / hopea-ioneja sisältävää liuosta.</p> <p>Positiiviseksi navaksi laitetaan kuparilevy tai hopeaesine (syöpyy elektrolyysin aikana).</p> <p><strong>Sähköä kuparilevyihin </strong></p> <p>Suodatinpaperi värjäytyy turkoosiksi, koska toinen kuparilevy hapettuu, syöpyy ja vapauttaa Cu²⁺-ioneja.</p> <p><strong>Kaliumpermanganaatti </strong></p> <p>Liuoksen violetin värin aiheuttaa MnO₄^-. Negatiiviset ionit (väri) vaeltavat positiivista sauvaa kohti sähköisen vetovoiman vetäminä.<br/> <br/> <br/> </p> </div> </div> </div> 2022-10-03T13:58:20+03:00