KE4: Materiaalit ja teknologia 1/5

METALLIT

Jaksollinen järjestelmä

Metallit jaksollisessa järjestelmässä

Suurin osa jaksollisen järjestelmän alkuaineista on metalleja.

Metallimaisuus

  • kuinka helposti alkuaine luovuttaa elektroneja

Atomisäde

  • kun ytimen varaus pienentyy, ytimen ja elektronien välinen vetovoima heikkenee

atomisäde kasvaa

Ionisoitumisenergia

  • energiamäärä, joka vaaditaan irrottamaan elektroni kaasumaisessa tilassa olevalta neutraalilta atomilta.

Elektroniaffiniteetti

  • vapautuvan tai sitoutuvan energian määrää, kun elektroni liittyy kaasumaisessa tilassa olevaan atomiin tai ioniin
  • mitä negatiivisempi arvo, sitä helpompi atomiin tai ioniin on liittää elektroneja

Metallien elektronegatiivisuus

Metallien elektronegatiivisuusarvot ovat pienempiä kuin epämetalleilla. 

muodostavat positiivisia ioneja

Metallit

Tehtävä: Metallisidos

Mitä ominaisuuksia metalleilla on? Mihin metallien ominaisuudet perustuvat?

Katso oheinen video ja tee tehtävä Classroomissa. (Video löytyy myös sieltä.)

Metallisidos

metallikationit

metallihilassa

elektronimeri

Metallien valmistus

  • Malmi: raaka-aine, jossa tietyn metallin pitoisuus on niin suuri, että sen louhiminen on taloudellisesti kannatettavaa.
  • Mineraali: luonnossa esiintyvä alkuaine tai epäorgaaninen yhdiste; sillä on tietty kemiallinen koostumus ja jonkinlainen kiderakenne.
    • Mineraalit syntyvät geologisissa prosesseissa, joita ovat esim: magmatismi, sedimentaatio ja metamorfoosi
  • Yhdiste
  • Metallit esiintyvät harvoin alkuainemuodossa.
    • jalometalleja voi löytää luonnosta alkuainemuodossa
    • muut metallit esiintyvät yhdisteinä, erilaisina mineraaleina
    • ioniyhdisteitä
  • Metallien irrottamiseen yhdisteistä käytetään erilaisia menetelmiä
    • I ja II ryhmä ja Al yleensä sähkökemiallisia menetelmät
  • Suomessa valmistettavia metalleja ovat mm. rauta, koboltti, nikkeli, kupari ja sinkki.
    • Co, Ni, Cu ja Zn valmistetaan sulfidi-yhdisteistä
    • Fe valmistetaan rautaoksideista

Metallien valmistus

Malmien rikastaminen

Rikastaminen voi tapahtua joko

a) Vaahdotuksella,

b) Sedimentoinnilla tai

c) Magneettisella menetelmällä

Vaahdotus

Metallien elinkaari

  • Metalleja voidaan valmistaa myös kierrättämällä

Sivuryhmien metallit

Sivuryhmien metallit

  • voidaan käyttää katalyytteinä
    • teolliset kemianprosessit kannattavia
    • Fe ammoniakin valmistuksessa
    • Ni, Pd, Pt hydrausreaktioissa
  • tärkeitä teollisuudessa

Sivuryhmien metallien elektronirakenne

d-lohkon metallit voivat muodostaa useita positiivisia ioneja

Aiheeseen palataan, kun käsitellään hapetuslukuja.

Kertausta: elektronien täyttymisjärjestys

Energiaminimi, kun atomilla on pysyvä tai suhteellisen pysyvä elektronirakenne:

Energiaminimi ja elektronien täyttymisjärjestys

s

p

d

f

  1. Oktetti
    (uloin kuori)
  2. Täysi uloin energiataso
  3. Täysi uloin alataso
    (s, p, d tai f)
  4. Alatason puolimiehitys esim.          tai

Siirtymäalkuaineet

  • d-lohkon metallit, jotka muodostavat ainakin yhden ionin, jolla on osittain täyttynyt d-orbitaali
  • elektronit voivat siirtyä saman kuoren d-orbitaalilta toiselle tai ulomman kuoren tyhjälle s-orbitaalille

Erityisominaisuuksia

  • Elektronit voivat virittyä
  • virittymiseen riittää usein näkyvän valon energia

Kompleksiyhdisteet

  • Kompleksiyhdisteillä tarkoitetaan molekyylejä, jotka ovat muodostuneita
    • keskusatomista tai -ionista
    • sitä ympäröivistä ioneista, molekyyleistä tai atomeista, ligandeista.
  • Rakenteessa keskusatomina toimii positiivisesti varautunut siirtymämetalleihin kuuluva metalli-ioni, johon on liittynyt koordinaatiosidoksella ligandeja.
  • Riippuen keskusatomin koosta ja varauksesta ligandeja saattaa olla 1–12.
    • ​koordinaatioluku

Kompeleksiyhdisteen avaruusrakenne

[Ag(NH_3)_2]^+
[Zn(NH_3)_4]^{2+}
[Pt(NH_3)_4]^{2+}
[Co(NH_3)_6]^{3+}

1/5 KE4: Metallit

By Opetus.tv

1/5 KE4: Metallit

  • 2,018
Loading comments...

More from Opetus.tv