Metaller

Metallers egenskaber: gode ledere af varme og elektricitet. Skinnende overflade Let positive ioner. Formbare. Kan sammenkobles = svejsning. Kan smeltes sammen = legeringer. -Bronze er en legering af kobber og tin. - Messing er en legering af kobber og zink. Forsøg : Forsøg med varmeledningsevne

Krystalgitre Faste metaller er opbygget af krystalgitre, hvor atomerne sidder på veldefinerede pladser.

Metalbinding Metallers valenselektroner er meget løstsiddende. ”Elektronhav”

Metaller i naturen Langt de fleste metaller forekommer på ionform i naturen. Derfor binder de sig til jordens salte. Dermed dannes der naturlige mineraler. Mineraler er jordens største, naturlige ressource.

Oxidation Fremstilling af frit kobber ved at anbringe malachit på glødende trækul. Det grønne malachit bliver sort : CuO 2 Cu + O 2 → 2 CuO Et stof, der afgiver elektroner, bliver oxideret = oxidationsproces Elektroafgivelse: Cu → Cu² ⁺ + 2 e ¯ Elektronoptagelse : O e¯ → O²¯ Elektronoverførsel : 2 Cu + O 2 → Cu² ⁺ + 2 O²¯

Reduktion Et stof, der optager elektroner, bliver reduceret 2 Cu² ⁺ + 2 O²¯ + C → 2 Cu + CO 2 Elektronoptagelse : 2 Cu² ⁺ + 2 e¯ → Cu Elektroafgivelse: C → C ⁴⁺ + 4 e¯ Elektronoverførsel : 2 Cu² ⁺ + C → 2 Cu + C ⁴⁺

Redox-reaktion I en redox-reaktion kan et atom kun afgive elektroner, hvis der samtidig er et andet atom tilstede til at optage elektronerne. En oxidation kan kun finde sted sammen med en reduktion. En elektronoverførselsreaktion kaldes en redox-reaktion.

Tænk lige baglæns… Brændselscellen omdanner kemisk energi direkte til elektrisk energi. Reaktionen er en redox-proces. Den ene elektrode oxidation = afgivelse af elektroner 2 CH 3 OH → 2 CH 2 O + 2 H ⁺ + 2 e¯ 2 CH 2 O + H 2 0 → CHOOH + 2 H ⁺ + 2 e¯ Den anden elektrode reduktion = optagelse af elektroner ½O H ⁺ + 2 e¯ → H 2 0

Volta opdagede spændingsrækken Spændingsrækken beskriver metallernes evne til at oxideres i vandige opløsninger. Oxidation betyder at afgive elektroner. Forsøg : Spændingsrækken og Metaller i opløsning A + B

En redox-reaktion Cu → Cu² ⁺ + 2 e¯ Elektronafgivelse=oxidation Ag⁺ + e¯ → Ag Elektronoptagelse=reduktion Cu + Ag⁺ → Cu² ⁺ + Ag Redoxreaktion Cu + 2 Ag⁺ + 2NO3¯ → Cu² ⁺ + Ag + 2NO3¯ Cu + AgNO 3 → Ag + Cu(NO 3 ) 2 Cu(s) + AgNO 3 (aq) → Ag(s)+ Cu(NO 3 ) 2 (aq)

Metal og syre Ikke-metallet hydrogen er medtaget i spændingsrækken. Når hydrogenatomet danner en positiv ion, kaldes det en hydron.

Hvad sker der, når man putter magnesium ned i syre…..? Mg + 2 H ⁺ → Mg²⁺ + H 2 Hvis et metal, der står til venstre for hydrogen i spændingsrækken, anbringes i syre, vil der overføres elektroner fra metallet til hydronerne.

Galvaniske elementer Vandige, saltholdige opløsninger er generelt gode ledere. Cu står til venstre for Ag i spændingsrækken → afgiver nemmere elektroner Ved Cu-stangen afgives elektroner til den ydre leder. Ved Ag-stangen optages der elektroner fra den ydre leder. Forsøg : Citron-element og batterier

Genopladelige batterier Li Cs K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Cd Pb H Cu Hg Ag Pt Au Gamle batterier indeholdt nikkel og cadmium. Nyere batterier bruger nikkel og metalhydrid. Nyeste batterier bruger lithium og metalhydrid. Genopladningen skaber en reversibel proces.

Afstemning af redox-processer Voldsom reaktion → blågrøn opløsning og rødbrun, giftig gas. Kobber oxideres : Cu → Cu² ⁺ + 2 e¯ Passer det med spændingsrækken, at Cu oxideres af syre? Gassen er nitrogendioxid NO 2 Cu + NO 3 ¯ → Cu² ⁺ + NO 2 Afstemning ved hjælp af oxidationstal. Forsøg : Kobber og salpetersyre

Oxidationstal Et atom med uberørt elektronstruktur tildeles OT = 0 For hver elektron et atom afgiver stiger OT med 1. For hver elektron et atom optager falder OT med 1. Eks:Cu har OT = 0 Cu ²⁺ har OT = +II ( romertal )

OT - hjælperegler Atomerne i et frit grundstof har OT = 0 Usammensatte ioners OT er lig med ionladningen. Summen af OT i sammensatte ioner = ionens ladning. Hydrogen har altid OT = +I Oxygen har altid OT = -II

Afstemninger af reaktionsskemaer for redoxprocesser Afstem oxidationstallene for de grundstoffer, der ændrer OT ved reaktionen. Find stigning og fald i OT. Sæt koorficienter( fællesnævner ) på. Find den samlede ladning på hver side af reaktionspilen. Afstem med H ⁺ i sur opløsning eller OH¯ i basisk. Neutral opløsning H ⁺ eller OH¯ på højre side. Afstem H ⁺ som vand. Forsøg : Afbrænding af magnesium og Reduktion af permanganat

I dag udvindes guld ved hjælp af kemi Guld udvindes ved at opløse det i det ekstremt giftige natriumcyanid NaCN. Anvendes i nervegassen Tabun, som blokerer nervesystemet. Tabun blev bl. a. anvendt i Iraks angreb på Halabjas flygtningelejr i 1988.

Komplekse ioner 4 Au + O CN¯ + 2 H 2 0 → 4 Au(CN) 2 ¯+ 4 OH¯ Herefter tilsættes zink: Zn + 2 Au(CN) 2 ¯ → Zn(CN) 4 ²¯ + 2 Au