Samenvatting Chemie 5VWO H11 Metalen in actie

H11 Metalen in actie
11.1 Eigenschappen van metalen
De meeste metalen vind je in de bodem als erts. We moeten er duurzaam mee omgaan. Metalen: 1.
Hebben hoog smeltpunt 2. Metaalglans 3. Goede geleidbaarheid voor warmte en elektriciteit 4.
Goede vervormbaarheid. Voordelen van bijvoorbeeld goud: blijft lang mooi/duurzaam. Nadeel: veel
afval bij productie en giftige/milieuvervuilende stoffen komen daarbij vrij. Meer voordelen: handig in
de bouw, buigzaam en sterk, lage dichtheid. Staal: ijzer, chroom en koolstof (Binas 9).
Bovengenoemde eigenschappen zijn op macroniveau: met het oog waarneembaar. Metalen bestaan
uit positieve metaalionen en negatieve elektronen. Deze bepalen op microniveau veel
eigenschappen. Metaalionen liggen geordend in een metaalrooster met daaromheen een vrije
elektronenwolk. Metaalbinding: aantrekkingskracht tussen elektronen en positieve atomen. De
lading en grootte van positieve atoomresten hebben invloed op de sterkte van het metaal -> hoog
kookpunt. De metaalglans ontstaat doordat elektronen energie opnemen van het licht dat op
metaal valt, deze energie (en dus licht) zendt het metaal weer uit. Stroom en warmtegeleiding wordt
veroorzaakt doordat de vrije elektronen bewegen in de richting van de positieve elektrode. Warmte
ontstaat door de snelle beweging van de elektronen en de botsingen. Vervormbaarheid komt
doordat de vrije elektronen niet bij 1 atoomrest horen. De metaalionen kunnen daardoor langs
elkaar schuiven.
Soms zit er een klein foutje in het metaalrooster, roosterfouten. Als je dan bij een hoge temperatuur
op het rooster klopt, verschuiven de roosterfouten waardoor het extra compact wordt -> harder ->
moeilijk vervormbaar. Ook kan het zo zijn dat het metaal uit kleinere kristalgebiedjes bestaat. Deze
worden korrels genoemd, ze zijn onregelmatig ten opzichte van elkaar georiënteerd. Tussen korrels
heb je korrelgrenzen, de korrels kunnen hierdoor niet schuiven -> metaal sterker -> minder buigzaam
+brosser. Het niveau tussen micro en macro is mesoniveau, het zegt veel over de eigenschappen.
Om het materiaal hard te krijgen gebruik je een mengsel van metalen: een legering. Je mengt de
metalen in vloeibare vorm. Er worden dan meerdere ionen gebruikt waardoor het metaalrooster
wordt verstoord. Je maakt eigenlijk expres roosterfouten zodat je de hardheid en vervormbaarheid
kan veranderen. De eigenschappen van de legering verander je door de verhouding van metalen te
veranderen.
11.2 Aantasting van metalen
Corrosie is een reactie tussen metaal, lucht en water. Het treedt op bij staal in gewapend beton, aan
bruggen en bij aluminium van vliegtuigen.
Een vergelijking waarin je aangeeft dat elektronen worden opgenomen of afgestaan is een
halfreactie. Een deeltje dat elektronen afstaat is een reductor. Een deeltje die ze kan opnemen is een
oxidator. Een reactie waar elektronen worden over gedragen is een redoxreactie. Het aantal
elektronen in beide halfreacties moet gelijk zijn. Fe/Fe2+ is een redoxkoppel. Hij bestaat uit een
reductor en een oxidator die bij elkaar horen. Het zijn geconjugeerde reductoren en oxidatoren. Het
H+ ion is een bekende oxidator, het koppel is H2/H+. Het gaat om elektronenoverdracht. Dus in
plaats van H3O+ gebruik je H+ in een redoxvergelijking. Zie Binas tabel 48. Er staan 2 redoxkoppels
van O2 in de tabel, in zuur milieu (‘toegevoegd met zwavelzuur (iets met H+)) gebruik je O2/H2O. In
aanwezigheid van water wordt OH- gevormd.
Niet alle metalen corroderen even makkelijk. Er is verschil in reactiviteit. De neiging van een reductor
om elektronen af te staan bepaald de reductorsterkte. De sterkste reductor staat onderaan in Binas
en de zwakste bovenaan. De oxidatiesterkte daarentegen, neemt van boven naar beneden af. De
oxidator moet boven de reductor staan. Oefen met redoxreacties en kijk filmpjes.