7.2 Metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

H7.2 Metalen

Leerdoelen H 7.2

Na deze paragraaf kun je...

• ... typische eigenschappen van metalen benoemen;
• ... beschrijven hoe metalen op microniveau zijn opgebouwd;
• ... vertellen wat een legering is.

Vorige paragraaf 7.1

• Zuivere stoffen kun je onderverdelen in drie categorieën: metalen, moleculaire stoffen en zouten;
• Onderscheid tussen deze categorieën kun je maken door te kijken   naar hun elektrische geleidbaarheid;
• Metalen geleiden elektriciteit altijd, zowel in vaste als in vloeibare toestand;
• Moleculaire stoffen geleiden nooit elektriciteit;
• Zouten geleiden elektriciteit niet in vaste, wel in vloeibare toestand.

De indeling van zuivere stoffen

Vandaag: metalen

Hoofdstuk 3: metalen in het periodiek systeem

In het periodiek systeem staan 95 metalen

Alle metalen zijn rood omlijnd

Corrosiegevoeligheid van metalen

• Corrosie: reageren van metalen met water en lucht
• Corrosie van ijzer: roesten
• Niet alle metalen reageren even sterk met water en/of lucht:

natrium 

ijzer

Zeer onedel metaal

Onedel metaal

Halfedel metaal

zilver

Edel metaal

goud

Eigenschappen van metalen (1)

Metalen zijn altijd...

• ... glimmend, mits in zuivere vorm;
• ... goede geleiders van elektriciteit en warmte;
• ... goed vervormbaar, zeker als ze heet zijn;
• ... mengbaar met andere metalen als je ze smelt

glimmende bouten

geleidend koperdraad

smeedbaar ijzer

bronzen kerkklokken

Eigenschappen van metalen (2)

Metalen ...

• ... zijn niet allemaal hard;
• ... hebben niet allemaal een hoge dichtheid;
• ... hebben niet allemaal een hoog smeltpunt;
• ... zijn niet allemaal ongevaarlijk voor de gezondheid of het milieu

kalium kun je snijden

natrium drijft op water

lood is giftig

gallium smelt in je hand

Metalen op microniveau (1)

Metalen zijn goede elektrische geleiders. 

Ze bevatten dus geladen deeltjes die vrij kunnen bewegen.

Welke deeltjes zijn dit?

Metalen op microniveau (2)

• Een atoom bevat een kern die wordt omring door elektronen
• De kern bestaat uit protonen en neutronen
• Protonen zijn positief geladen, elektronen negatief
• Een atoom bevat evenveel protonen als elektronen
• Aantal protonen bepaalt de atoomsoort
• De elektronen in de buitenste schil heten valentie-elektronen

atoommodel van Bohr van een natriumatoom

Metaalrooster (1)

In een vast metaal bevinden de metaalatomen zich gerangschikt 

in een rooster: metaalrooster

één natriumatoom

meerdere natriumatomen vormen een metaalrooster

Metaalrooster (2)

• De valentie-elektronen kunnen vrij door het metaalrooster bewegen, ze zitten niet meer vast aan het atoom waar ze bij horen
• Als een atoom z'n valentie-elektron(en) loslaat, blijft een positief geladen atoom achter
• Een positief geladen atoom heet een ion

Schematische voorstelling van een metaalrooster met (positieve) ionen en (negatieve) elektronen

Vast vs. vloeibaar

• In een metaalrooster zitten de metaalionen dicht bij elkaar, waardoor de valentie-elektronen makkelijk van ion naar ion kunnen "overspringen"
• In de vloeibare fase is geen metaalrooster meer maar zitten de ionen nog steeds dicht bij elkaar
• Dit verklaart waarom zowel vaste als
  vloeibare metalen goede elektrische
  geleiders zijn

Legeringen

• Gesmolten metalen kun je mengen → legering
• Staal (weinig koolstof) ⟷ gietijzer (veel koolstof)

Messing

Brons

Zilveramalgaam

Duraluminium

RVS

Vervormbaarheid van metalen

Zuivere metalen zijn doorgaans beter vervormbaar dan legeringen

in een zuiver metaal is het metaalrooster vervorm-baar omdat alle ionen even groot zijn

Bij een legering zijn niet alle ionen even groot. Daardoor is het metaalrooster onregelmatig en daardoor moeilijker vervormbaar. Op macroniveau is de legering dan harder dan de afzonderlijke metalen waaruit de legering bestaat

 Leerdoelen H 7.2

Na deze paragraaf kun je...

• ... typische eigenschappen van metalen benoemen;
• ... beschrijven hoe metalen op microniveau zijn opgebouwd;
  
• ... vertellen wat een legering is.
• Maak: 6, 8, 10 en 14