τα μέταλλα

ΠΟΥ ΤΑ ΒΡΙΣΚΟΥΜΕ

Τα περισσότερα μέταλλα τα συναντάμε μέσα σε ενώσεις όπως

οξείδια ( Fe2O3 αιματίτης , Fe3O4 μαγνητίτης , Al2O3 βωξίτης )

σουλφίδια (PbS γαληνίτης , ΖnS σφαλερίτης , FeS2 σιδηροπυρίτης → ο χρυσός των ανόητων )

ανθρακικά άλατα ( Na2CO3 σόδα , PbCO3 ψιμυθίτης )

πυριτικά άλατα ( ΜgSiO3 αμίαντος )

θειικά άλατα ( CaSO4  ο γύψος )

Μερικά τα συναντάμε ελεύθερα, σε στοιχειακή κατάσταση , αυτοφυή όπως: χρυσός, λευκόχρυσος, άργυρος,, παλλάδιο, ιρίδιο , βισμούθιο, χαλκός …

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

Ο άνθρωπος πρώτα άρχισε να χρησιμοποιεί τα αυτοφυή μέταλλα που δεν χρειαζόντουσαν ιδιαίτερη επεξεργασία . Στη συνέχεια  εφηύρε αρχικά τη μεταλλουργία του χαλκού και των κραμάτων του ( μπρούντζος , ορείχαλκος ) – εποχή χαλκού – και μετά τη μεταλλουργία των κραμάτων του σιδήρου– εποχή σιδήρου. Φυσικά στην επεξεργασία των μετάλλων συνέβαλε καθοριστικά η ανακάλυψη της φωτιάς.

Μεταλλουργία είναι οι διεργασίες με τις οποίες εξάγουμε τα μέταλλα από τα ορυκτά.

ΤΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΜΕΤΑΛΛΑ

•    ΣΙΔΗΡΟΣ: με μορφή κραμάτων που περιέχουν ποσότητες Cr, Ni, Si  και C  ( χυτοσίδηρος ή  μαντέμι –      χάλυβας ή ατσάλι –  σφυρήλατος  ή μαλακός σίδηρος )

•    ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ: ελαφρύ και ανθεκτικό —  οικοδομικό υλικό, αλουμινόχαρτο, τενεκεδάκια –  με μορφή  κραμάτων              ( ντουραλουμίνιο, μαγνάλιο )

•   ΜΟΛΥΒΔΟΣ: μαλακός και εύτηκτος –  οικοδομικό υλικό,  μπαταρίες αυτοκινήτων — με μορφή κράματος         με Sn          ( καλάι για συγκολλήσεις) και με As ( για σκάγια)

•  ΧΑΛΚΟΣ: πολύ καλή θερμική κ’ ηλεκτρική αγωγιμότητα ,πλαστικότητα – ηλεκτροτεχνία και σωληνώσεις –                     με μορφή κραμάτων με Sn ( μπρούντζος για υδραυλικά εξαρτήματα,  αγάλματα ,διακοσμητικά ),                                         με Zn (ορείχαλκος για σωληνώσεις και στη  ναυπηγική),  με Ni ( κονσταντάν για ηλεκτρ. αντιστάσεις )

Τα κράματα είναι μίγματα μετάλλων με άλλα μέταλλα ή και αμέταλλα

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ

•   ΒΑΨΙΜΟ: μίνιο Pb3O4 (πορτοκαλί)  , TiO2 (λευκό)

•   ΓΑΛΒΑΝΟΠΛΑΣΤΙΚΗ: επικάλυψη με Ζn(τσίγκος)  – η λαμαρίνα είναι φύλλα γαλβανισμένου σιδήρου

•   ΕΠΙΚΑΣΣΙΤΕΡΩΣΗ: επικάλυψη με Sn  –  ο λευκοσίδηρος ( τενεκές) είναι επικασσιτερωμένος σίδηρος   –                              τα εμαγέ είναι επικαλυμμένα με SnO2

#  ανοδιομένο αλουμίνιο είναι αλουμίνιο που έχει καλυφθεί ηλεκτρολυτικά με ένα λεπτό στρώμα  Al2O3                               για προστασία.

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

Σε όλα τα μέταλλα, τα άτομα  έχουν την τάση να αποβάλλουν  ηλεκτρόνια (οξειδώνονται),           σε διαφορετικό βέβαια βαθμό, και να φορτίζονται θετικά – δηλαδή να γίνονται κατιόντα.  Τα μέταλλα λόγω αυτής της τάσης χαρακτηρίζονται ηλεκτροθετικά και  αναγωγικά στοιχεία .

Με βάση αυτή την ικανότητά τους κατατάσσονται σε μια σειρά δραστικότητας που ονομάζεται  ηλεκτροχημική σειρά .Αυτή η σειρά είναι πολύ χρήσιμη για να μπορούμε να εκτιμήσουμε τη δραστικότητα των μετάλλων   σε διάφορες χημικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.
Όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα, όσο πιο μπροστά, στην αρχή της σειράς, είναι ένα μέταλλο τόσο πιο ηλεκτροθετικό είναι , δηλαδή τόσο πιο εύκολα το άτομό του αποβάλει e (οξειδώνεται)   και επομένως φορτίζεται θετικά και γίνεται κατιόν.

Li K Ca Na Mg Αl Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb  

Η

Cu Hg Ag Pt Au
Πολύ ισχυρή Ισχυρή Καλή Μέτρια Μικρή Πολύ μικρή

<——- Αύξηση δραστικότητας   και   ηλεκτροθετικότητας

Tα μέταλλα που είναι δραστικότερα από το υδρογόνο – δηλαδή πριν από το υδρογόνο στην ηλεκτροχημική σειρά – αντιδρούν με τα διαλύματα των οξέων και ελευθερώνουν αέριο   Η2 ,                                                              π.χ  :     Αν βυθίσουμε ένα έλασμα  Zn0 σε υδατικό διάλυμα οξέος τότε θα γίνει μεταφορά 2e από τα άτομα Zn  προς τα ιόντα Η+1 ( τα διαλύματα των οξέων περιέχουν κατιόντα Η+1 ) :                                           Zn0 (s) – 2e ——> Zn+2 (aq) οξείδωση και   +1 (aq) + 2e   ——> Η2 (g) αναγωγή . Η συνολική αντίδραση που συμβαίνει είναι η εξής:     Zn0 (s) + 2Η+1 (aq) ——->     Zn+2 (aq) + Η2(g) οξειδοαναγωγή .

Μεταξύ δύο (2) μετάλλων μπορεί να γίνει ανταλλαγή e , αρκεί το ένα να είναι σε ατομική ( στοιχειακή ) μορφή και το άλλο σε ιοντική μορφή και μάλιστα αυτό που είναι σε στοιχειακή μορφή να είναι δραστικότερο ,    π.χ :  Αν βυθίσουμε ένα έλασμα Zn0 σε υδατικό διάλυμα Cu+2 τότε θα γίνει μεταφορά 2e από τα άτομα Zn  προς τα ιόντα Cu+2 Zn0 (s) – 2e Zn+2 (aq) οξείδωση και                                          Cu+2 (aq) + 2e Cu0 (s) αναγωγή . Η συνολική αντίδραση που συμβαίνει είναι η εξής:     Zn0 (s) + Cu+2 (aq) Zn+2 (aq) + Cu0(s) οξειδοαναγωγή .
Ο ατομικός Cu είναι κοκκινωπός και επικάθεται στο έλασμα του Zn και το διάλυμα σιγά-σιγά αποχρωματίζεται – αρχικά είναι γαλάζιο ( γιατί;) .

Τα μέταλλα έχουν χαρακτηριστική λάμψη , είναι αδιαφανή , είναι στερεά & μάλιστα κρυσταλλικά  –                              οι κρύσταλλοί τους είναι  ή  κυβικοί χωροκεντρωμένοι  ή  κυβικοί εδροκεντρωμένοι  ή  πυκνοί εξαγωνικοί – εκτός από τον Ηg ,      είναι μονοατομικά στοιχεία , είναι αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού ( όταν όμως εξαερώνονται γίνονται μονωτές) , είναι όλκιμα – δηλαδή γίνονται σύρματα , είναι ελατά – δηλαδή γίνονται ελάσματα ,        έχουν υψηλά σημεία τήξης και ζέσης .

κρυσταλλικά πλέγματα:

PC : απλό κυβικό  – BCC : κυβικό χωροκεντρωμένο  – FCC : κυβικό εδροκεντρωμένο –  HCP : πυκνό εξαγωνικό

Advertisements
This entry was posted in σχετικά με τις φυσ.επιστήμες, χημεία Γ γυμν.. Bookmark the permalink.