H8 metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

Hoofdstuk 8 metalen

Planning

1. Indeling van metalen

2. Reacties van metalen

3. Ertsen en de winning van ijzer

4. De winning van aluminium en recycling

Eigenschappen van metalen

• Glimmen als ze gepolijst zijn
• Hoog smeltpunt; vast bij kamertemperatuur (behalve kwik)
• Geleiden goed warmte
• Geleiden elektrische stroom
• Goed vervormbaar door walsen en smeden
• In gesmolten toestand goed te mengen
• Herwinbaar -> Opnieuw smelten en voor iets nieuws gebruiken

Edele metalen 

• Edel betekent:  niet of nauwelijks reagerend met andere stoffen.
• daarom  vaak gevonden als zuivere stof (Au, Ag, Pt)
• 24 karaat goud =100 %  zuiver goud , 18 karaat = 18/24 x100%= 75 % goud (en 25 %  andere metalen meestal zilver of koper)

Onedele metalen

• reageren wel  met andere stoffen. (b.v. zuurstof, water of zuren) 
• worden daarom bijna altijd gevonden als erts = verbinding van metaal met een niet- metaal (=dus een zout)
• hoe onedeler het metaal hoe reactiever het is.

zeer onedele metalen

• alle metalen uit groep 1 = alkalimetalen, zijn zeer reactief.
• ze reageren zo heftig met b.v. zuurstof en water dat ze onder een laagje olie bewaard worden
• de aardalkalimetalen = groep 2 reageren ook heftig maar iets minder heftig dan de metalen uit groep 1

Wat is een voorbeeld van een edelmetaal?

1. Zilver
2. Ijzer
3. Aluminium
4. Kalium

Periodiek systeem onderverdeeld in reactiviteit

metalen beschermen

is voorkomen dat er zuurstof (of andere stoffen)bijkomen door:

-verven

-invetten

-vertinnen

-verzinken/galvaniseren

-verchromen

-emailleren

Welk metaal is het enige metaal dat bij
kamertemperatuur vloeibaar is?

1. Kwik
2. Ijzer
3. Koper
4. Goud

 Legeringen maken

Legering = mengsel van metalen

Dit doe je om betere eigenschappen te krijgen. Veel legeringen zijn harder dan de zuivere  stoffen.

Goud is puur erg zacht -> mengen met zilver (=witgoud) of met koper (=roodgoud) 

Er zijn onedele metalen en edelmetalen. Wat geeft men aan als men spreekt van een edelmetaal?

1. Hoe edeler des te duurder het proces is om het te winnen
2. Hoe edeler des te beter het metaal reageert met andere stoffen
3. Hoe edeler des te slechter het metaal reageert met andere stoffen
4. Hoe edeler des te zwaarder het metaal is

Men gebruikt vaker legeringen dan zuivere metalen. Wat is de belangrijkste reden waarom legeringen in plaats van zuivere metalen gebruikt worden?

1. Zuivere metalen zijn veel duurder dan legeringen
2. Zuivere metalen vertonen sneller corrosie dan legeringen
3. Zuivere metalen zijn veel zachter dan legeringen
4. Zuivere metalen hebben veel hogere smeltpunten dan legeringen

Wat is een zout?

1. Een verbinding van een metaal en een niet-metaal
2. een verbinding van twee metalen
3. een verbinding van twee niet-metalen
4. een moleculaire stof die kan oplossen in water

Hoe heet een mengsel tussen twee metalen

1. moleculaire stof
2. ionaire stof
3. atomaire stof
4. legering

Welk van deze metalen is zeer onedel?

1. Ag
2. Au
3. Li
4. Pb

Zware metalen

•  metalen met een hoge dichtheid (kwik Hg, lood Pb, cadmium Cd) én zeer schadelijk voor de gezondheid.
• Afval met zware metalen,  bij kca-afval (kca = klein chemisch afval)

Huiswerk

6, 7, 11, 12

H8.2 reacties van metalen

• het aangetasten van onedele metalen  door stoffen uit de atmosfeer heet corrosie
• roesten= corrosie van ijzer 
• roest is poreus, daaronder roest het ijzer verder
• aluminiumoxide en zinkoxide zijn niet poreus en beschermen juist tegen verder corroderen
  

Bij het roesten reageert ijzer met zuurstof onder vorming van ijzer(III)oxide (Fe2O3) Geef de reactievergelijking

Aantasting van metalen

Koper - corrosie optreden

Koperoxide -> groene kleur

Oxidelaag wordt gevormd = luchtdicht

Zelfde bij: Aluminium, Tin, Chroom, Zink

Bescherming tegen corrosie

Reactie van metaal + lucht tegenhouden door: Vaseline, verf, kunststof

Galvaniseren : ijzer bedekken met een laagje zink (zinkoxide)

Staal met een laagje tin = blik

Verchromen: ijzer bedekken met chroom (chroomoxide = doorzichtig)

Roestvrijstaal = legering van ijzer, chroom en nikkel

Welke stof zorgt in roestvrijstaal ervoor dat het niet roest?

1. Ijzer
2. Chroom
3. Nikkel

Roesten is een voorbeeld van...

1. verbranding
2. een synthese
3. ontleding
4. oxideren

Bij galvaniseren bedek je ijzer met een laagje ........

1. Chroom
2. Zink
3. Zilver
4. Tin

Etsen: H+ ionen reageren met zink, daarbij ontstaan waterstofgas en zinkionen. Geef de reactievergelijking

opdrachten maken

9.1

De metalen worden in hoogovens uit erts bereid.

Ertsen

Ijzer(III)oxide -> hoogoven -> ijzer

Mengsel van ijzererts, cokes en kalk in hoogoven

Onderin -> hete lucht in de oven

Cokes verbranden -> koolstofmonoxide

2 C(s) + O2(g) --> 2 CO(g)

Ertsen

2 C(s) + O2(g) --> 2 CO(g)

CO gas kan goed in contact komen met ijzer(III)oxide in het ijzererts: Fe2O3(s) + 3 CO(g) --> 2 Fe(s) + 3 CO2(g)

Hoge temperaturen -> ijzer smelt -> vloeibaar ijzer zakt naar de bodem -> aftappen = ruwijzer (5% opgeloste C)

ruwijzer - gebruiken als gietijzer

5% -> 1,5% C -> dit ijzer noem je staal

ijzer maak je uit ijzererts

1. ijzererts bestaat voor het grootste deel uit ijzeroxide(=roest)
2. ijzeroxide + cokes (=koolstof)+ zuurstof--> ruw ijzer + koolstofdioxide
3. ruwijzer bevat nog te veel koolstof--> is bros--> nog

meer bewerken b.v. tot staal

Bereiding van ruwijzer uit ijzererts

2 Fe2O3 + 3 C -> 4 Fe + 3 CO2

In een hoogoven zit 800 kg ijzer(III)oxide. Bereken hoeveel ijzer je hier maximaal uit kan winnen. Geef je antwoord ik kg.

1. Reactievergelijking
2. Massaverhouding
3. Gegeven / gevraagd

Bereiding van ruwijzer uit ijzererts

2 Fe2O3 + 3 C -> 4 Fe + 3 CO2

In een hoogoven zit 800 kg ijzer(III)oxide. Bereken hoeveel ijzer je hier maximaal uit kan winnen. Geef je antwoord ik kg.

2 Fe2O3	3 C	4 Fe	3 CO2
319,2 u		223,2 u
319,2 kg		223,2 kg
800 kg		?

aluminium uit aluminiumerts(=bauxiet)

• aluminium heeft een kleine dichtheid en toch redelijk sterk --> veel toegepast
• het erts bauxiet +_ 50 % aluminiumoxide
• dat laat je smelten
• dan via elektrolyse ontleden en aluminum aftappen

 (zie plaatje)

brandende metalen moeilijk te blussen

geef de reactievergelijking van het blussen van magnesium met water 

Als je een magnesium brand wilt blussen met water ontstaat er een wit poeder (magnesiumoxide) en een explosief gas

1. geef de reactievergelijking in woorden (incl explosief gas)
2. noteer daaronder de juiste molecuulformules
3. bekijk welke atoomsoort er na de reactie nog niet staat--> formule voor het explosieve gas
4. maak kloppend incl toestandsaanduiding

uitwerking magnesium met water blussen:

1. reactievergelijking in woorden:
   magnesium + water--> magnesiumoxide + explosief gas
2. in symbolen (dan weet je waarschijnlijk welk gas het was)
    Mg(s)+H₂O(l)->  MgO(s) + H₂(g)
   magnesium reageert met zuurstof uit het water--> H over, denk aan Brenda regel dus H₂,  dat is inderdaad explosief  (denk aan elektrolyse water)
   
3. kloppend maken: Mg(s)+H2O(l)->  MgO(s) + H2(g)  (klopt al)

geef de reactievergelijking van het blussen van magnesium met koolstofdioxide 

Als je een magnesium brand wilt blussen met koolstofdioxide ontstaat er een wit poeder en een zwarte vaste stof

1. geef de reactievergelijking in woorden 
2. noteer daaronder de juiste molecuulformules bekijk welke atoomsoorten er na de reactie nog niet staan--> formule voor deze stoffen
3. maak kloppend incl toestandsaanduiding

uitwerking magnesium met koolstofdioxide blussen:

1. reactievergelijking in woorden:
   magnesium + koolstofdioxide--> wit poeder + zwarte stof
2. in symbolen (dan weet je waarschijnlijk welke stoffen het waren)
   Mg(s)+CO_2(g)->  MgO(s) + C(s)     
   (Mg oxideert met zuurstof uit CO₂ --> MgO en C  over
   
3. kloppend maken:
   2 Mg(s)+CO2(g)->  2 MgO(s) + C(s) 

uitwerking magnesium met koolstofdioxide blussen:

1. reactievergelijking in woorden:
   magnesium + koolstofdioxide--> wit poeder + zwarte stof
2. in symbolen (dan weet je waarschijnlijk welke stoffen het waren)
   Mg(s)+CO_2(g)->  MgO(s) + C(s)     
   (Mg oxideert met zuurstof uit CO₂ --> MgO en C  over
   
3. kloppend maken:
   2 Mg(s)+CO2(g)->  2 MgO(s) + C(s)