13.1 Metaller

13.1.1 Metallers egenskaber

Metaller kan kendes på metalglans, og at metaller kan lede strøm.

Metal er ikke gennemtrængelig for lys, metal kan formes (også når det ikke er flydende), de har ofte høje høje smelte- og kogepunkter og så kan metal være elastisk.

Metallers egenskaber

Metallers egenskaber


Aktivitet: Korrosion af Al og Fe.

Skrab et par stykke aluminium, så de bliver blanke.

Sæt dem udendørs, og sæt den ene et fugtigt sted, og den anden en mindre fugtigt sted.

Følg med i ændringerne i overfladens farve. Kan I se at metallet har reageret med oxygen i luften?

I kan eventuelt tage billeder for at dokumentere forskellene.

Forsøget kan med fordel udføres over dage og uger.

Gør det samme med et stykke jern. Sørg for at metaloverfladen er blottet.

Beskriv ændringerne, når I afslutter forsøget.


13.1.2 Metaller, ikke metaller og halvmetaller

I Det periodiske System er grundstofferne inddelt i metaller, ikke metaller og halvmetaller.

Metaller og ikke metaller

Metaller, ikke metaller og halvmetaller

Halvmetaller som B, Si, Ge, As, Sb, Te og Po har metalglans og bruges til fremstilling af halvledere. De er ikke helt så lette at forme som metallerne.

Alkalimetallerne er en delmængde af metallerne. Alkalimetallerne Li, Na, K, Rb, Cs, Fr er i den første hovedgruppe og er de mest reaktive metaller. Putter man rent natrium under vand vil det eksplodere.

30 gram natrium i vand

30 gram natrium i vand


Ikke metallerne går sammen og danner molekyler, der indeholder atomer af samme grundstof. Det kan være H2, N2, O2 . Det gælder selvfølgelig ikke for ædelgasserne, som også er ikke metaller. De reagerer ikke med andre atomer.

13.1.3 Spændingsrækken

Spændingsrækken er en række af metaller og hydrogen, hvor grundstofferne længst til venstre i spændingsrækken lettere danner kemiske forbindelser med andre stoffer end de grundstoffer, der står længst til højre i spændingsrækken.

Man siger, at metallerne længst til højre er ædle metaller.



Aktivitet: Bestem spændingsrækken.

I skal bruge forskellige metaller; Aluminium, kobber, jern, zink og magnesium. Find eventuelt andre metaller.

Inden I starter forsøget, skal I sikre, at det rene metal er blottet, ved at slibe med lidt sandpapir.

Lav en opstilling, der indeholder NaCl og lidt eddikesyre.

Sæt en klo på hvert metalstykke, og registrer spændingsforskellen i forhold til kobber med et voltmeter. Det betyder, at I hele tiden skal have kobberstykket i det røde krokodillenæb. Se billedet.

Spændingsforskel, kobber og aluminium

Spændingsforskel, kobber og aluminium

Når I har målt spændingsforskellem mellem forskellige metaller, så sæt dem på række. Start med det mest negative metal først og det mest positive sidst.

Nu har I fundet spændingsrækken for de metaller I har.


13.1.4 Et galvanisk element, et batteri

Vores kendskab til spændingsrækken kan bruges til at fremstille batterier. Hvis to metaller, der ikke er lige reaktive, placeres i en sur opløsning, vil der opstå en spændingsforskel, og hvis de forbindes med en ledning, vil der løbe en strøm. Sådan et batteri findes i biler og bruges til at starte bilen.

Batteri, Galvanisk element

Batteri, Galvanisk element


Aktivitet: Et galvanisk element.

I skal fremstille et batteri kaldet et galvanisk element ved hjælp af zink, kobber, vand, svovlsyre og brintoverilte. Husk sikkerhedsbriller og kittel.

Fremgangsmåde:

Sæt en kobberplade ned i den ene side af bægeret og en zinkplade i den anden side. Pladerne må ikke må røre ved hinanden.

Hæld 100 ml vand i et bægerglas på 250 ml.

Tilsæt langsomt 30 ml 2 molær svovlsyre og 15 ml 3% brintoverilte (H2O2).

Nu har I lavet et galvanisk element.

Mål spændingen ved at tilslutte et voltmeter til hver plade.

Tilslut dernæst en lille pære til batteriet. Det skal være en pære, der virker ved 1,5 Volt. Den vil lyse svagt.

Gå sammen med en anden gruppe og sæt jeres batterier i serie som i figuren nedenfor.

Serieforbundne elementer

 

Prøv nu at tilslutte samme pære igen. Nu vil den lyse klarere.

Hvad ville der ske, hvis I tilsluttede endnu et batteri?

Skriv en kort journal, over hvad du har lært. Journalen skal indeholde en beskrivelse af både det galvaniske element og serieforbindelsen af elementerne.

13.1.5 Tungmetaller

Der er nogle metaller, der er meget giftige for mennesker. Et af de mest kendte er kviksølv. Det har tidligere været brugt af tandlæger og i termometre, men i dag finder vi kviksølv i sparepærer, hvorfor man skal lufte grundigt ud hvis en sparepære går i stykker og altid aflevere brugt sparepærer på genbrugsstationens farlig affald. Bly er det tungmetal, som vi historisk har brugt mest af, da det har været tilsat benzin og på den måde er blevet spredt i vores miljø. Men hvad er et tungmetal?

Hvad er tungmetaller?

Tungmetaller ophobes i dyr og til sidst i mennesker op gennem fødekæden, så hvis man spiser rovdyr, som for eksempel laks fra Østersøen, er der risiko for at få for meget tungmetal, som ophobes i kroppen.

Tungmetallers bioakkumulering

Tungmetallers bioakkumulering

13.1.6 Giftige tungmetaller; Pb, Cd, Hg

Tildliger brugte man Cadmium og kviksølv i genopladelige batterier, men nu har man fundet bedre erstatninger for disse giftige metaller, og tidligere anvendte man bly i benzin og til inddækning af skorstene og lignende, da det er let at bøje og kun korrodere i overfladen. Nu har man helt udfaset brugen af bly.

Giftige tungmetaller

Giftige tungmetaller


Fakta om sparepærer
  • Alle sparepærer og lysstofrør skal afleveres til genanvendelse.
  • Undersøgelser viser, at mange danskere ikke ved, at en sparpære indeholder kviksølv.
  • I Danmark sælges der ca. 6 mio. sparepærer årligt.
  • Ca. hver femte brugte sparepære ender i den forkerte skraldespand
  • Omkring 4 kg kviksølv ender årligt i forbrændingsanlæg på grund af fejlsortering af brugte sparepærer.
Se video fra Miljøstyrelsen om hvis sparepæren går i stykker.

Se video fra Miljøstyrelsen om hvis sparepæren går i stykker.

Kilde: Miljøstyrelsen


13.1.7 Zink, Nikkel og Krom

Zink er ikke giftigt. Det bruges både til legering og fremstilling af solcremer.

Nikkel anvendes i mobiltelefoner og knapper, og mange er deværre allergiske overfor nikkel.

Krom er meget brugt til legeringer, det bruges også til forkromning.

Zink, Nikkel og Krom

Zink, Nikkel og Krom


13.1.8 Kobber

Kobber er også et tungmetal, men giftigheden er ikke så stor for mennesker. Vi bruger stadig kobber til tage og vandrør.

Cu, kobber

Cu, kobber


Gåsetårnet, Vordingborg

Gåsetårnet i Vordingborg med nyt og gammelt kobbertag


13.1.9 Metal der brænder

Metaller kan brænde. Tilsætter man rent klor til smeltet natrium, sker der en voldsom forbrænding, og der dannes natriumclorid (NaCl, køkkensalt).

Natrium og chlorgas teori

Natrium og chlorgas teori

Du kan se forsøget her:

KemiNatriumOgChlor

Forsøg natrium og klor



Aktivitet: Jern kan brænde.

I skal bruge ståluld, en varmebestandig skål, en kemivægt og en gaslighter. Se videoen.

Når jern brænder bliver det til jernoxid Fe2O3. Afvej noget ståluld i en varmebestandig skål på en fintfølende vægt. I skal forudsige, hvad der sker med massen, når jernet brænder. Øges massen, aftager massen eller er massen uændret efter afbrændingen? Begrund jeres svar.

Brænd jern, Fe

 Aktivitet: Jern kan brænde

Hvis man vil smelte jern hurtigt, kan man gøre det med termit. Det er en blanding af magnesium og jernoxid Det udvikler stor varme, og det anvendes til at reparere revner i skinner.

Hvad ved du om metaller?


Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan undersøge enkle reaktioner mellem stoffer.
  • Eleven kan undersøge grundstoffer og enkle kemiske forbindelser.
  • Vidensmål

  • Eleven har viden om stoffers fysiske og kemiske egenskaber.
  • Eleven har viden om samfundets brug og udledning af stoffer.