Metallide keemilised omadused

Mis toimub metallide reageerimisel hapnikuga?
Kas kõik metallid reageerivad hapnikuga?

Ajalooline rooste

Arheoloogilised väljakaevamised annavad olulist infot inimeste elu kohta minevikus. On avastatud vasest, hõbedast ja kullast esemeid. Kuigi rauda on alates rauaajast väga palju kasutatud, on sellest esemeid leitud haruharva. Raud roostetab ja hävib aja jooksul ning seetõttu võib enamasti leida vaid punakaspruuni pudenevat roostet, mis koosneb peamiselt rauaoksiidist. Metallide keemilised omadused võivad olla väga mitmesugused ning neid tuleb silmas pidada metalldetailide valmistamisel.

Arheoloogilistelt väljakaevamistelt Jordaanias leitud vaske sisaldavad esemed.

Seotud sisu

Metallid on redutseerijad

Metalliaatomite väliskihis on enamasti vähe elektrone, mida aatom keemilistes reaktsioonides üsna kergesti loovutab. Ainet, mille osakesed loovutavad elektrone ehk oksüdeeruvad, nimetatakse redutseerijaks. Elektronide loovutamise tulemusel suureneb metalliaatomi oksüdatsiooniaste (vt ptk 4.6). Aine, mille osakesed liidavad elektrone ehk redutseeruvad, on oksüdeerija ja reaktsiooni käigus selle oksüdatsiooniaste kahaneb. Protsessi, mille käigus elektronid liidetakse, nimetatakse redutseerumiseks. Keemilist reaktsiooni, milles osalevad redutseerija ja oksüdeerija ning elementide oksüdatsiooniastmed muutuvad, nimetatakse redoksreaktsiooniks.

Redutseerija on aine, mille osakesed loovutavad elektrone.

Näiteks magneesium on hõbevalge läikiv ja hästi töödeldav metall, mis õhuga kokkupuutel kattub hapniku toimel tiheda oksiidikihiga. Tegemist on redoksreaktsiooniga, milles magneesium on redutseerija ja hapnik oksüdeerija.

$2 \overset{0}{Mg} + {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 \overset{II}{Mg} \overset{- II}{O}$

Magneesium on redutseerija, sest selle aatomid loovutavad elektrone, hapnik on oksüdeerija, sest selle aatomid liidavad elektrone.

Mõtle

Uuri ja seleta, millest on tuletatud sõnad „redutseerija“ ja „oksüdeerija“.

Aine, mille osakesed loovutavad elektrone redoksreaktsioonis, on, osakese oksüdatsiooniasteredoksreaktsioonis.

Aine, mille osakesed liidavad elektrone, on, osakese oksüdatsiooniasteredoksreaktsioonis.

Metallid on redoksreaktsioonides, sest nende aatomidkergesti oma väliskihi elektronid.

$4 \overset{0}{Cu} + {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 \overset{I}{{Cu}_{2}} \overset{- II}{O}$

Cu on, sest selle o-a.

O₂ on, sest selle o-a.

$\overset{0}{H_{2}} + {\overset{0}{Br}}_{2} \to 2 \overset{I}{H} \overset{- I}{Br}$

Br₂ on, sest selle o-a.

H₂ on, sest selle o-a.

Seotud sisu

Selgituseks

Kõik keemilised reaktsioonid pole tingimata redoksreaktsioonid. Mõne reaktsiooni puhul ei muutu ühegi elemendi oksüdatsiooniaste, kuigi tekivad uued ained. Näiteks naatriumhüdroksiidi (NaOH) neutraliseerimisel soolhappega (HCl) tekivad naatriumkloriid (NaCl) ja vesi (H₂O).

$\overset{I}{Na} \overset{- II}{O} \overset{I}{H} + \overset{I}{H} \overset{- I}{Cl} \to \overset{I}{Na} \overset{- I}{Cl} + {\overset{I}{H}}_{2} \overset{- II}{O}$

Seotud sisu

Metallide pingerida

Nii nagu valime ilmaga sobivaid riideid, peab valima erinevate kasutusalade jaoks sobiva metalli. Seejuures tuleb arvestada peale metallide füüsikaliste omaduste (vt ptk 2.4) ka nende keemiliste omadustega. Näiteks veetorude valmistamiseks kasutatakse vaske, mis ei reageeri veega. Rauast torud roostetaksid hapniku ja vee toimel kiiresti, hakkaksid lekkima ning neid oleks vaja tihti parandada ja vahetada.

Vask on väheaktiivne metall, mistõttu saab sellest valmistada näiteks veetorusid.

Kaalium on aktiivne metall. Veega reageerides eraldub vesinik, mis süttib ning plahvatab.

Metallide keemiline aktiivsus sõltub sellest, kui kergesti metalliaatomid elektrone loovutavad ja katioone moodustavad. Aktiivsuse alusel järjestatakse metallid pingeritta.

Metallide pingerida

Pingerida algab aktiivsete metallidega (Li, K, Ca, Na) ning lõpeb väheaktiivsete metallidega (Cu, Hg, Ag, Pt, Au). Pingereas on ka vesinik (H₂), kuna see loovutab samuti elektrone ja moodustab positiivselt laetud ioone.

Seotud sisu

Metallide reageerimine hapnikuga

Hapnik on tuntuim oksüdeerija ja reageerib enamiku perioodilisustabeli elementidega, erandiks on näiteks väärisgaasid ja mõned väheaktiivsed metallid. Metallid reageerivad hapnikuga väga erineva aktiivsusega. Metalli ja hapniku reaktsiooni saaduseks on metallioksiid.

Kuna kuld on väheaktiivne ega reageeri hapnikuga, siis valmistati sellest kunagi hambakroone. Tänapäeval kasutatakse hambaravis rohkem selliseid materjale, mis on paremate mehaaniliste omadustega, odavamad ja sobivad organismiga paremini.

Aktiivsed metallid, näiteks leelis- ja leelismuldmetallid, reageerivad hapnikuga väga kergesti. Õhu käes kattub nende pind kiiresti oksiidikihiga, seetõttu tuleb selliseid metalle hoiustada õhukindlas anumas õli- või petrooleumikihi all.

$4 \overset{0}{Li} + {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 {\overset{I}{Li}}_{2} \overset{- II}{O}$

$2 \overset{0}{Ca} + {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 \overset{II}{Ca} \overset{- II}{O}$

Värskelt lõigatud naatriumi pind tuhmub kergesti, kuna naatrium oksüdeerub.

Aktiivseid metalle hoiustatakse petrooleumi sees.

Keskmise aktiivsusega metallid on toatemperatuuril hapniku suhtes võrdlemisi püsivad. Sellesse gruppi kuuluvad paljud tuntud ja laialt kasutatavad metallid (nt alumiinium, kroom). Õhuga kokku puutudes kattub metalli pind õhukese tiheda oksiidikihiga, mis kaitseb metalli edasise oksüdeerumise eest ja muudab selle väga vastupidavaks. Keskmise aktiivsusega metallide pulbrid põlevad, kui need süüdata.

$4 \overset{0}{Cr} + 3 {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 {\overset{III}{Cr}}_{2} {\overset{- II}{O}}_{3}$

Kroomi pinnale tekkinud oksiidikiht kaitseb metalli edasise oksüdeerumise eest. Tekkinud oksiidikiht ei takista valguse peegeldumist.

Raud on samuti keskmise aktiivsusega metall, ent selle pind kattub niiskes õhus koheva punakaspruuni roostekihiga. Tekkinud rooste ei kaitse metalli edasise oksüdeerumise eest ja raud hävib aja jooksul. Rooste koosneb peamiselt raud(III)oksiidist.

$4 \overset{0}{Fe} + 3 {\overset{0}{O}}_{2} \to 2 {\overset{III}{Fe}}_{2} {\overset{- II}{O}}_{3}$

Raud roostetab ning hävib aja jooksul.

Väheaktiivsed metallid on hapniku suhtes väga püsivad. Nii ei reageeri väärismetallid (nt kuld, hõbe, plaatina) hapnikuga toatemperatuuril ega kuumutamisel.

Paljud südamestimulaatorid sisaldavad plaatinat.

Kullaga kaetud Buddha kuju Tais. Kuld on väärismetall ega oksüdeeru hapniku toimel.

Mõtle

Miks on vähetõenäoline, et arheoloog leiab sadade aastate vanuse rauast eseme?

Au
Ca
Ag
Al

Seotud sisu

Metallide reageerimine happelahustega

Erineva aktiivsusega metallid reageerivad erinevalt ka hapete lahustega. Metallide pingerida aitab teha järeldusi, kuidas metallid reageerivad hapete lahustega. Kõik pingereas vesinikust vasakul asuvad metallid reageerivad lahjendatud happelahustega. Metalliaatomid loovutavad reaktsiooni käigus elektrone ehk oksüdeeruvad. Happelahuses olevad vesinikioonid (H⁺) liidavad elektrone ehk redutseeruvad, tekkinud vesinikuaatomid (H) liituvad molekuliks (H₂) ja eralduvad gaasina. Metall n-ö tõrjub vesinikku happelahusest välja.

$\overset{0}{Zn} + 2 \overset{I}{H} \overset{- I}{Cl} \to$ $\overset{II}{Zn} {\overset{- I}{Cl}}_{2} + {\overset{0}{H}}_{2} ↑$

Tsingiaatomid loovutavad reaktsiooni käigus elektrone ehk oksüdeeruvad. Happelahuses olevad vesinikioonid (H⁺) liidavad elektrone ehk redutseeruvad, tekkinud vesinikuaatomid (H) liituvad molekuliks (H₂).

Pingereas vesinikust paremal asuvad metallid lahjendatud happelahusega ei reageeri ja vesinikku välja ei tõrju.

Plaatina
Alumiinium
Tsink
Vask
Baarium
Elavhõbe
Naatrium
Kuld

Seotud sisu

Selgituseks

Metalli ja lahjendatud happelahuse reaktsioonivõrrandi koostamine

Koostame reaktsioonivõrrandi alumiiniumi reageerimise kohta väävelhappega. Esmalt kirjutatakse lähteainete valemid.

$Al + H_{2} {SO}_{4} \to$

Nüüd kirjutatakse saaduste valemid. Metall n-ö tõrjub vesinikku happelahusest välja. Reaktsiooni käigus eraldub vesinikumolekul (H₂).

$Al + H_{2} {SO}_{4} \to$ $Al {SO}_{4} + H_{2} ↑$

Seejärel korrastatakse soola valem, st leitakse ioonide laengute abil indeksid soola valemisse.

$Al + H_{2} {SO}_{4} \to$ $\overset{3 +}{{Al}_{2}} (S {\overset{2 -}{O}}_{4})_{3} + H_{2} ↑$

Kõige lõpuks tasakaalustatakse reaktsioonivõrrand. Happeaniooni vaadeldakse ühe tervikuna.

$2 Al + 3 H_{2} {SO}_{4} \to$ ${Al}_{2} ({SO}_{4})_{3} + 3 H_{2} ↑$

Seotud sisu

Ma tean, et

Redutseerija on aine, mille osakesed loovutavad elektrone (oksüdeeruvad).
Oksüdeerija on aine, mille osakesed liidavad elektrone (redutseeruvad).
Redoksreaktsioon on keemiline reaktsioon, milles osalevad redutseerija ja oksüdeerija ning aatomite oksüdatsiooniastmed muutuvad.
Metallid järjestatakse aktiivsuse alusel pingeritta.
Metallide pingerida algab aktiivsete metallidega ja lõpeb väheaktiivsete metallidega.
Pingereas vesinikust vasakul asuvad metallid reageerivad lahjendatud happelahustega.
Pingereas vesinikust paremal asuvad metallid lahjendatud happelahustega ei reageeri.

Seotud sisu

Jätan meelde!

Aktiivsed metallid

Li K Ca Na

Keskmise aktiivsusega metallid

Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb

H₂

Väheaktiivsed metallid

Cu Hg Ag Pt Au

Reageerivad lahjendatud hapete lahustega
Metall + hape → sool + vesinik
Reageerivad hapnikuga ja moodustavad metallioksiidi
Metall + hapnik → metallioksiid

Ei reageeri lahjendatud hapete lahustega ega hapnikuga

Seotud sisu

Küsimused ja ülesanded

Miks on vähetõenäoline, et arheoloog leiab sadade aastate vanuse rauast eseme?
Milline levinud aine reageerib paljude metallidega?
Uuri ja seleta, millest on tuletatud sõnad „redutseerija“ ja „oksüdeerija“.
Kuidas on metallid pingeritta paigutatud?
Kirjelda erineva aktiivsusega metallide reageerimist lahjendatud happelahustega.

Seotud sisu

Teenust osutab Star Cloud OÜ

Liitu Opiquga

Opiqus edenemine

	Tööd
	Peatükk on läbi töötatud

Metallide keemilised omadused

Seotud sisu

Ajalooline rooste

Seotud sisu

Metallid on redutseerijad

Mõtle

Seotud sisu

Selgituseks

Seotud sisu

Metallide pingerida

Metallide pingerida

Seotud sisu

Metallide reageerimine hapnikuga

Mõtle

Seotud sisu

Metallide reageerimine happe­lahustega

Seotud sisu

Selgituseks

Metalli ja lahjendatud happe­lahuse reaktsiooni­võrrandi koostamine

Seotud sisu

Ma tean, et

Seotud sisu

Jätan meelde!

Seotud sisu

Küsimused ja ülesanded

Seotud sisu

Lisa materjali

Lisatavad failid

Teata veast

Teata siia ainult Opiqu veast. Palun kirjelda viga nii täpselt kui võimalik.

Kui ootad Opiqu meeskonnalt vastust, lisa oma kontaktandmed (e-post, telefon).

Tee linnuke, et aidata meil spämmiga võidelda

Opiq kasutab küpsiseid

Metallide reageerimine happelahustega

Metalli ja lahjendatud happelahuse reaktsioonivõrrandi koostamine