In dieser Lektion werden wir lernen:
Metalle sind die Elemente, die 1, 2 oder 3 Elektronen in der Valenz/Außenschale haben.
Wertigkeit von Metallen
Metalle haben die Wertigkeiten +1, +2 oder +3.
Metalle geben Elektronen ab und bilden Kationen wie Na - 1e - ⇒ Na 1+ (Valenz +1)
Reduzierende Natur von Metallen: Metalle geben Valenzelektronen ab und sind daher gute Reduktionsmittel.
Aktivitätsreihen sind eine Reihe von Anordnungen von Metallen in absteigender Reihenfolge ihrer Reaktivität. Das aktivste Metall befindet sich am Anfang der Reihe und das am wenigsten aktive Metall am Ende der Reihe . Es wird verwendet, um die Produkte einfacher Verdrängungsreaktionen zu bestimmen, wobei Metall A ein anderes Metall B in einer Lösung ersetzt, wenn A in der Reihe höher ist.
Reaktion mit | Metalle |
Wasser |
2K + 2H 2 O ⇒ 2 KOH + H 2
Ca + 2H 2 O ⇒ Ca(OH) 2 + H 2
3 Fe + 4H 2 O ⇔ Fe 3 O 4 + 4H 2
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| Säure |
2K + 2HCL ⇒ 2KCl + H 2
Fe + H 2 SO 4 ⇒ Fe SO 4 + H 2
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| Sauerstoff |
4K + O 2 ⇒ 2K 2 O
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Der Gewinnungsprozess hängt von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bestandteile eines Erzes ab. Die Gewinnung von Metallen aus Erzen umfasst drei Schritte: Die großtechnischen Prozesse zur Gewinnung reiner Metalle aus ihren jeweiligen Erzen werden als Metallurgie bezeichnet.
Erze sind gängige Oxide, z. B. Bauxit (Al2O3), Hämatit (Fe2O3), Rutil (TiO2) oder Sulfide, z. B. Pyrit (FeS2), Chalkopyrit (CuFeS2)
Dieser Schritt beinhaltet die Abtrennung von Verunreinigungen aus dem Erz. Beteiligte Methoden sind:
a) Elektromagnetischer Prozess:
Das magnetische Erz wird von einem Magneten angezogen und nichtmagnetische Verunreinigungen bewegen sich vom Magneten weg.
b) Schaumflotationsprozess:
Mit Öl benetztes Erz schwimmt oben und mit Wasser benetzte Verunreinigungen setzen sich ab. Das Prinzip der Schaumflotation besteht darin, dass Sulfiderze vorzugsweise von Kiefernöl benetzt werden, während die Gangartpartikel von Wasser benetzt werden.
c) Schwerkrafttrennverfahren:
Dichte Erzpartikel setzen sich in Rillen ab und leichte Verunreinigungen werden vom Wasser weggespült.
| Metalle | Extraktion durch | Verfahren |
| K, Na, Ca, Mg, Al | Elektrolyse | Elektrolyse von geschmolzenen Metallsalzen. An der Kathode entstehen reine Metalle. KBr ⇔ K + + Br - |
| Zn, Fe, Pb, Cu | Reduktionsmittel | - Erze werden zuerst in Oxide umgewandelt (da Oxide leicht zu reduzieren sind) |
| Hg, Ag | Thermische Zersetzung | Metalloxide, die allein durch Hitze zu Metallen reduziert werden 2HgO ∆ ⇒ 2Hg + O 2 |
Schritt 3: Veredelung von unreinem Metall
Abtrennung von Verunreinigungen aus den oben extrahierten Metallen.
| Elektrolytische Raffination | Während der Elektrolyse werden Elektronen direkt an die Metallionen an der Kathode (der negativen Elektrode) hinzugefügt. Das reine Metall wird an der Kathode abgeschieden und Verunreinigungen setzen sich als Anodenschlamm ab. Beispielsweise Cu, Pb, Al |
| Oxidationsraffination | Zur Veredelung von Metallen durch Oxidation ihrer Verunreinigungen, zB Eisen. Bei der Oxidation bleibt reines Metall in geschmolzener Form zurück und Verunreinigungen wie P, S, C werden durch Luft zu entsprechenden Oxiden oxidiert. |
| Veredelung durch Destillation | Zur Raffination flüchtiger Metalle wie Zink, Quecksilber. Beim Erhitzen verdampft reines Metall und wird kondensiert und gesammelt und die nichtflüchtigen Verunreinigungen bleiben zurück |
