h8 metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

hst 8 metalen 4TL

wat weet je nog van metalen?

periodieksysteem van Mendelev:  herhaling Binas tabel 34)

• groep (vertikaal): = aant elektronen buitenste schil, bepaalt chemische eigenschappen
  
• periode (horizontaal): = aantal elektroneringen 
• groep 1= alkalimetalen
  (reageren heftig) vanwege 1 valentie-elektron,
• groep 2= aardalkalimetalen
   reageren iets minder heftig,
  
• groep 17= halogenen of zoutvormers
   reageren makkelijk met groep 1 en 2,
• groep 18 = edelgassen reageren niet

periodieksysteem

eigenschappen  metalen        en    vaste niet-metalen   

                                                         (rest niet-metalen, is gasvormig                                                              en broom vloeibaar)
  

- metaalglans                                       - dof

- buigzaam                                           - breekbaar

- goede warmtegeleider                       - slechte warmtegeleider -
- goede geleider elektriciteit                 - slechte geleider elekticiteit 
 

fosfor P(s)

koolstof C(s)

zwavel S(s)

koper Cu(s)

kwik Hg(l)

• Atoomnummer = aantal protonen
• Aantal protonen = aantal elektronen ("Normale" atomen zijn elektrisch neutraal)

• Massagetal = aantal protonen + neutronen in de kern
  massagetal =  gemiddelde van alle atomen van één soort. Er zijn atoomsoorten die Isotopen hebben, deze wijken alleen qua massa af van hun "gewone" broertje.  (b.v.: koolstof = 12,01 u (C-12 komt veel meer voor, dan C-13 en C14) 

atomen en periodieksysteem

Edele metalen 

• Edel betekent:   niet of nauwelijks reagerend met andere stoffen.
• daarom  vaak gevonden als zuivere stof, in een "ader" (in een mijn).
• 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

• metalen uit groep 1 = alkalimetalen  zijn zeer reactief.
• 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 

metalen beschermen= voorkomen dat er zuurstof (of andere stoffen) bijkomen

  door:

-verven

-invetten

-vertinnen

-verzinken/galvaniseren

-verchromen

-emailleren

 legeringen maken = metalen mengen

Dit doe je om betere eigenschappen te krijgen. Legeringen zijn harder dan de zuivere  metalen.

Goud is puur erg zacht --> mengen met zilver(=witgoud) of met koper (=roodgoud) zie vorige les over karaat

Gebruik binas tabel 37

	zeer edel	edel	onedel	zeer onedel
reageert	nergens mee	zuurstof	zuurstof + zure oplossingen	zuurstof + zure oplossingen + heftige reactie met water

• aantasting van metalen door stoffen in de lucht (b.v. roesten bij ijzer) heet corrosie je kunt metalen hiertegen beschermen door: verf, invetten, of ze te mengen met andere metalen.

Samenvatting metalen:  

• legering: mengels van metalen om ze betere eigenschappen te geven
  
• "Zware" metalen: hoge dichtheid én giftig zoals  cadmium, kwik, lood
  

legeringen: vliegtuigen worden van duraluminium gemaakt

Duraluminium =20 % koper (dat maakt het sterk) + 80% aluminium 
(dat maakt de dichtheid laag)
 
 

 andere legeringen zijn:

- zilveramalgaam (kwik+zilver) voor vullingen in kies

- staal (ijzer + beetje koolstof)

- roestvaststaal (ijzer + chroom of nikkel+ koolstof)

- brons (koper+tin)

-messing(koper+zink)

reacties van metalen

De mooie dof groene kleur van het vrijheidsbeeld (of daken van kerken) ontstaat door de corrosie van koper en is het zout kopercarbonaat CuCO3(s)

Onthoud:

• koperzouten zijn altijd groen/blauwgroen! 
• oplossingen van koperzouten zijn altijd blauw  
  

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

ijzer maak je uit ijzererts

1. ijzererts bestaat voor het grootste deel uit ijzeroxide(=roest)
2. ijzeroxide + cokes (=koolstof)+ zuurstof--> ruwijzer+koolstofdioxide
3. ruwijzer bevat nog te veel koolstof--> is bros-->
   ruwijzer moet je nog meer bewerken b.v. tot staal

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 aluminium aftappen 

van deze soorten reacties moet je zelf de kloppende vergelijking kunnen opstellen!!!

1. het roesten van ijzer: 
2. 4 Fe_(s) + 3O_{2 (g)}--> 2Fe₂O_{3(s) als er ijzer(III) oxide ontstaat} 
    of 2 Fe(s) + O₂ (g)-->2 FeO(s) _{als er ijzer(II) oxide ontstaat} 
3. het etsen van metalen bijvoorbeeld zink:
4. Zn_(s) + 2 H⁺_(aq)---> Zn²⁺_(aq) + H_{2 (g)} 
5. het ontleden van alumininiumoxide:
6. 2 Al₂O_3(l)--->4 Al_(l)+ 3 O_2(g)    (elektrolyse van gesmolten bauxiet, je tapt dus vloeibaar Al af)
7. het bereiden van ijzer uit  ijzer(III) oxide  mbv koolstof of met behulp van koolstofmonoxide
8.  2Fe₂O_3(s) + 3C(s)--> 4 Fe(l) + 3CO_{2 (g)}                  ^{of      Fe}₂^O₃^{(s) + 3CO(g)--> 2 Fe(l) + 3CO}₂ ^(g)

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 het reactieschema (= in woorden ) 
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. 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 

Samenvatting filmpje:
Als je een magnesium brand wilt blussen met bevroren koolstofdioxide, ontstaat er een wit poeder en een zwarte vaste stof

uitwerking magnesium met koolstofdioxide blussen:

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

uitwerking magnesium met koolstofdioxide blussen:

1. 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) 

Wat zijn zware metalen? Zware metalen zijn metalen die:

1. een hoge dichtheid hebben
2. erg giftig zijn
3. heel goed met andere stoffen reageren
4. een hoge dichtheid hebben én erg giftig zijn

Sommige metalen kunnen zeer heftig met water reageren. Welke twee metalen zijn dat?

1. ijzer en koper
2. natrium en kalium
3. lood en tin
4. cadmium en kwik

Wat is corrosie van metalen? Corrosie is:

1. roesten
2. het aantasten van metaal door een zuur
3. de aantasting van metalen door stoffen uit de lucht
4. een laagje zink over een metaal aanbrengen

Bekijk de volgende beweringen:
1 Hoe edeler een metaal, des te reactiever het metaal is.
2 De metalen natrium en kalium reageren met water.

Welke bewering(en) is/zijn juist?

1. Alleen 1
2. Alleen 2
3. Zowel 1 als 2
4. Geen van beiden

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

Wat zijn de voornaamste grondstoffen van het hoogoven proces

1. Erts + zuurstof
2. Erts + kolen
3. Kolen + andere metalen
4. Kolen + zuurstof