In deze les gaan we leren:
Metalen zijn de elementen met 1, 2 of 3 elektronen in de valentie/buitenschil.
Valentie van metalen
Metalen hebben valenties +1, +2 of +3.
Metalen verliezen elektronen en vormen kationen zoals Na - 1e - ⇒ Na 1+ (valentie +1)
Reducerende aard van metalen: Metalen verliezen valentie-elektronen en zijn daarom goede reductiemiddelen.
Activiteitsreeksen zijn een reeks rangschikkingen van metalen in afnemende volgorde van hun reactiviteit. Het meest actieve metaal staat bovenaan de reeks en het minst actieve metaal staat onderaan de reeks . Het wordt gebruikt om de producten van enkelvoudige verplaatsingsreacties te bepalen, waarbij metaal A een ander metaal B in een oplossing zal vervangen als A hoger in de reeks is.
Reactie met | metalen |
Water |
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
|
| Zuur |
2K + 2HCL ⇒ 2KCl + H 2
Fe + H 2 SO 4 ⇒ FeSO 4 + H 2
|
| Zuurstof |
4K + O2 ⇒ 2K 2 O
|
Het extractieproces is afhankelijk van de fysische en chemische eigenschappen van de bestanddelen van een erts. Er zijn drie stappen betrokken bij de winning van metalen uit erts: De grootschalige processen die betrokken zijn bij de winning van zuivere metalen uit hun respectieve ertsen worden metallurgie genoemd.
Ertsen zijn veel voorkomende oxiden, bijvoorbeeld bauxiet (Al2O3), hematiet (Fe2O3), rutiel (TiO2) of sulfiden, bijvoorbeeld pyriet (FeS2), chalcopyriet (CuFeS2)
Deze stap omvat de scheiding van onzuiverheden uit het erts. Betrokken methoden zijn:
a) Elektromagnetisch proces:
Het magnetische erts wordt aangetrokken door een magneet en niet-magnetische onzuiverheden bewegen weg van de magneet.
b) Schuimflotatieproces:
Door olie bevochtigd erts drijft bovenop en onzuiverheden die door water zijn bevochtigd, bezinken. Het principe van schuimflotatie is dat sulfide-ertsen bij voorkeur worden bevochtigd door dennenolie, terwijl de ganggesteentedeeltjes worden bevochtigd door water.
c) Zwaartekrachtscheidingsproces:
Dichte ertsdeeltjes bezinken in groeven en lichte onzuiverheden worden door water weggespoeld.
| metalen | Extractie door | Procedure |
| K, Na, Ca, Mg, Al | elektrolyse | Elektrolyse van gesmolten metaalzouten. Zuivere metalen gevormd aan de kathode. KBr ⇔ K + + Br - |
| Zn, Fe, Pb, Cu | Reductiemiddelen | - Ertsen worden eerst omgezet in oxiden (omdat oxiden gemakkelijk te reduceren zijn) |
| Hg, Ag | thermische ontleding | Metaaloxiden gereduceerd tot metalen door alleen warmte 2HgO ∆ ⇒ 2 Hg + O 2 |
Stap 3: Verfijning van onzuiver metaal
Scheiding van onzuiverheden van de hierboven geëxtraheerde metalen.
| Elektrolytische raffinage | Bij elektrolyse worden elektronen direct aan de metaalionen aan de kathode (de negatieve elektrode) toegevoegd. Het zuivere metaal wordt op de kathode afgezet en onzuiverheden worden neergeslagen als anodemodder. Bijvoorbeeld Cu, Pb, Al |
| Oxidatie raffinage | Voor het raffineren van metalen door oxidatie van hun onzuiverheden, bijvoorbeeld ijzer. Bij oxidatie blijft puur metaal in gesmolten vorm achter en onzuiverheden zoals P, S, C worden door lucht geoxideerd tot respectievelijke oxiden. |
| destillatie raffinage | Voor het raffineren van vluchtige metalen zoals zink, kwik. Bij verhitting verdampen zuivere metalen en condenseren en verzamelen zich en de niet-vluchtige onzuiverheden blijven achter |
