Metaller

Metallers baggrund og egenskaber I det periodiske system, hvor alle grundstoffer er anbragt, kan man finde metallerne under den såkaldte metaltrappe.

Skillelinjen mellem metaller og ikke-metaller er ikke særlig skarp. Lige omkring skillelinjen for metaller og ikke metaller ligger en gruppe stoffer, der kaldes halvmetaller. De er faste stoffer ved stuetemperatur bortset fra kviksølv, der er flydende. Kendetegn for metaller er: -De har metalglans. -De er elektrisk ledende. -De er gode varmeledere. -De kan deformeres uden at brække. -De danner altid positive ioner. -De danner ion-gitre, hvor nogle af elektronerne fra hvert atom indgår i en fælles elektron sky. Deformation af metaller Når en tilstrækkelig belastning påføres et metal, vil det medføre at metallet kan ændre

form. Den her ændring af form kaldes for deformation. Et midlertidigt formskift der selv vender tilbage til den originale form, efter presset/kraften er fjernet, kaldes en elastisk deformation. Med andre ord er elastisk deformation en ændring i form af et materiale ved lav belastning, der kan nyttiggøres igen efter stress fjernes. Denne type af deformation involverer en strækning af bindingerne, men atomerne glider ikke forbi hinanden. Når der er tilstrækkeligt stress til at metallet kan deformeres permanent, kaldes det en plastisk deformation. Den her deformation indebærer brydningen af et begrænset antal af atomiske bindinger ved flytning af dislokationer. (Dislokation = at bortrykke noget fra sin plads. En dislokation er et manglende atom i et krystalgitter. Der findes to former for dislokation, kantdislokation og skruedislokation. En dislokationsfejl går helt igennem krystallet og kaldes også en liniefejl.) Legeringer I naturen er der mange forskellige metaller i form af grundstoffer: Jern, aluminium, krom og nikkel er nogle af dem. For det meste bruger man forskellige legeringer mellem metallerne. Legeringer er, når man blander metallerne for at få mere kraftigere eller brugbare metaller, der kan bruges til værktøj, biler, dørhåndtag osv. Kobber og zink er et eksempel på en legering, da de sammen danner messing, som bruges til dørhåndtag og vandhaner. Tilsættes der også nikkel, hedder det nysølv og bruges til bestik, fade og kirurgiske instrumenter. En anden vigtig legering er stål der består af jern og kulstof. Stål kan bruges til meget, da det er stærkere end jern. Ved fremstilling af legeringer nedsmeltes den højestsmeltende komponent først, hvorpå de andre stoffer tilsættes. Der er tre typer af legeringer: Der er binære legeringer der består af to grundstoffer, tenære legeringer med 3 grundstoffer og kvarternære der består af 4. Mange legeringer indeholder endnu flere grundstoffer, i rustfrit stål er der for eksempel seks: jern, chrom, nikkel, silicium, mangan og jern. Udvindning af metaller De fleste metaller, som kan findes i jordens skorpe, indgår i iltrige forbindelser, også kaldet malme. For at udvinde metal må man reducere metaloxiden (Metaloxider, forbindelser mellem et metal og oxygen) Det kan gøres på to måder, kemisk eller elektrisk. Skal det gøres elektrisk, skal man sende en kraftig strøm gennem den smeltede metaloxid eller en smeltet metaloxidopløsning. Det kaldes også elektrolyse eller elektrisk reduktion. Ved den måde kan man udvinde aluminium og andre metaller. Hvis man skal udvinde metaller på den kemiske måde, skal man gøre brug af en reducerene kemisk forbindelse hvor man ændrer metallets oxidationsgrad (Oxidation, oprindelig en fælles betegnelse for processer, hvor et stof reagerer med oxygen i en forbrænding. I den moderne kemi anvendes det i en bredere betydning om processer, hvori et eller flere grundstoffer får et højere oxidationstrin. En oxidation kan kun foregå, hvis der samtidig sker en reduktion af et eller flere andre stoffer.) . I tilfældet jern er det reducerende stof koks . Koks er kulstof, og når koksene bliver blandet med jernoxiden og opvarmet, vil ilten flytte sig fra jernet over på kulstoffet. Jernet bliver reduceret, og samtidig dannes der (CO2) og kulilte.