metale i niemetale.docx

METALE

1.Formy występowania metali w Przyrodzie:

-w stanie wolnym : Au, Pt (złoto,platyna )

-w postaci związków (minerały)->tlenki, wodorotlenki (np. SnO2 kasyteryt, AlO(OH) bemit)->sole

                                                                                                                                                              ↙           ↘

                                                                                                                                              sole kw.        sole kw. 

        beztlenowych  tlenowych

              ↓                       ↓

                                                        HgS(cynober),           MgCO3,

NaCl (halit)                      BaSO4,

                                   Ca3(PO4)2,

        KNO3,                Ca[Al2Si2O8] (anortyt)

2.Metody otrzymywania metali:

-redukcja tlenków metali za pomocą wodoru, metali I i II gr. ukł. okresowego, glinu,węgla,tlenku węgla w wysokich temp. ( tlenki otrzym. się przez prażenie rud w powietrzu)

                  H2 ↗ Me+ H2O

                     MI,MII↗Me+(M2O lub MO)

        MexOy      AL → Me+ Al2O3  (aluminotermia)

         C↘ Me+ CO+ CO2

      CO ↘ Me + CO2

-rozkład termiczny tlenków metali, np. HgO ↔ Hg + O2

-rozkład termiczny soli, np.: Ag2C2O4↔ Ag + CO2 - proces ten może być stosow. Wyłącznie do metali szlachetnych  (półszlachetnych), które tworzą nietrwałe tlenki i sole (dodatni potencjał chem.)

-elektroliza- elektrolityczne otrzymywanie glinu

Elektroliza stopu Al2O3 z kriolitem (Na3AlF6)-ok.980 st.C; elektrolizę prowadzi się w wannie z blachy stalowej wyłóżonej masą węglową jako katodą- anodę stanowi blok grafitowy:

Al2O3= 2 Al3+ + 3O2-

Al3++6e↔ 2 Al (ciekły glin)

3O2- ↔ 32 O2 + 6 e

3C + 3 O2↔ 3 CO2

- otrzymywanie żelaza – PROCES WIELKOPIECOWY !!!!!!

Tlenki żelaza redukuje się koksem. Użyty węgiel (koks) jest paliwem potrzebnym do podtrzymywania wysokiej temp.pieca, reduktorem tlenków żelaza i wchodzi w skład tzw. surówki:

Otrz. reduktora:

C+O2↔CO2

CO+ C ↔ 2 CO

Otrz. metalicznego żelaza:

Fe2O3 + CO↔ 2 FeO + CO2

FeO+ C ↔ Fe + CO

FeO + CO ↔ Fe+ CO2

Procesy prowadzące do otrz. stali:                                                                             

                                                                     c   powietrze     CO, CO

                                                                            ↙     ↙                  ↗     

powietrze→koks (C) ,CO→ Fe2O3→Fe→Fe+C (> 2%)    SURÓWKA  

                                                    ↓                        →Fe+C (<2%)  STAL

                                               CO, CO2                              

3.Klasyfikacja metali:

-ze wzgl.na wł. Fizykochem: żelazne i nieżelazne (?)

4.Reakcje metali

-z węglem:  Me + C ↔ węglik, np. Li + C ↔ Li2C2  ( C na –I stopniu utl.)

-z tlenem:               

                              ↗   nadtlenki ((O-O)2- ,O na –I st.utl.), np.:H2O2

             Me + O2   → tlenki (O2-, O na –II st. Utl.), np.  2Mg+O2↔ 2 MgO

                  ↘               ↘  ponadtlenki ((O-O)- , O na - 12 st.utl.), np. KO2

                 ozonki

- wodorem: Me +H2↔ wodorki , np.: NaH ( H na –I st.utl.)

- z fluorowcami: Me + F↔ fluorki       

                              Me + Cl↔chlorki                

                               Me+ Br ↔ bromki

                               Me + I ↔ jodki

Flurowce na – I st. utl.

5.Amfoteryczność (na przykładzie glinu i cynku oraz ich wodorotlenków):

Amfoteryczność- reakcja z kwasami i zasadami KOH i NaOH

Al+ HCl→ AlCl3 + H2

Al+NaOH + H2O→ Na[Al(OH)4]+H2 – powstają zw. Kompleksowe ( zw. Kompleksowe zbudowane sąz jonu (atomu) centralnego, zwykle metalu, oraz otaczających go atomów, jonów lub cząsteczek zwanych ligandami; pomiędzy jonem centralnym a ligandami wyst.wiązanie koordynacyjne)

2Al(OH)3 + 3 H2SO4= Al2(SO4)3 + 6 H2O

Al(OH)3+ 3KOH= K3[Al(OH)6]

Zn+ 2HCl= ZnCl2+H2

Zn+ 2KOH+ H2O= K2[Zn(OH)4)+ H2

Zn(OH)2+H2SO4=ZnSO4+2H2O

Zn(OH)2+2NaOH=Na2[Zn(OH)4]

6.Żelazo

·         wł. fiz.:

-srebrzystoszare, miękkie, ciągliwe, kowalne, Ttop=1540 st.C, 3 odm.alotropowe

·         wł.chem:

-nie reaguje z powietrzem w temp.pok., natomiast po ogrzaniu pokrywa się pasywacyjną warstwą tlenków,

- rozpuszcza się w kwasach nieutleniających i rozcieńczonym HNO3

-tworzy związki z borem, węglem, azotem i krzemem.

Otrzymywane w procesie wielkopiecowym (→opisane w ‘metody otrzymywania metali’)

7.Miedź

·         wł.fiz.:

-czerwono-różowa barwa, dobrze ciągliwa, d.kowalna, b. dobry przewodnik ciepła i elektryczności

·         wł.chem.:

-z powietrzem w temp. pok. Reaguje powoli pokrywając się cienką warstwą czerwonego Cu2O

-w obecności wilgoci i CO2 tworzy się tzw.patyna- zielona warstwa hydroksowęglanów (np. Cu2(OH)2CO3) chroniąca miedź przed dalszym działaniem innych czynników

-łatwo reaguje z fluorowcami tworząc odpowiednie halogenki

-nie rozpuszcza się w kwasach nieutleniających

-w zw. wyst.na I i II st.utl.

8.Glin

·         wł.fiz.:

-srebrzystobiały, kowlany, ciągliwy, Ttop=660 st.C, dobry przewodnik ciepła i elektryczności

·         wł.chem.:

-wł.amfoteryczne –wodorotlenek również(reaguje z kwasami jak i zasadami KOH i NaOH)

-III st.utl.

-wystawiony na działanie powietrza natychmiast pokrywa się szczelną warstwą Al2O3, co powoduje jego pasywację, czyli odporność na dalsze utlenianie

-reaguje z fluorowcami i innymi niemetalami, a reakcji tej towarzyszy silne wydzielanie ciepła

-nie reaguje z wodą ani z rozcieńczonymi słabymi kwasami

-k...