Metallin uuttaminen metallioksideista

Metalleja löytyy usein luonnosta yhdistyneinä happiatomien kanssa, metallioksidien muodossa. Tuhansia vuosia sitten huomattiin, kuinka näitä metallioksideja voidaan kerätä ja uuttaa niistä puhdasmuotoisia metalleja. Happiatomitko voidaan siis jotenkin poistaa oksideista? Miten? Hyödynnämme sitä tosiasiaa, että jokaisella eri alkuaineella on erilainen reaktiivisuus hapen kanssa.

Tämä on luettelo joistakin metalleista siinä järjestyksessä, kuinka helposti ne reagoivat hapen kanssa - reaktiivisuussarja. Näistä metalleista magnesium on reaktiivisin, kun taas hopea on vähiten reaktiivinen. Jos otat yhden oksidin luettelon jostain metallista - kuten kuparista - ja lämmität sitä yhdessä ylempänä luettelossa olevan metallin kanssa - kuten raudan... Mitä luulet tapahtuvan hapelle? Vähemmän reaktiivinen alkuaine aloitti oksidina.

Reaktiossa happi siirtyy alkuaineeseen, joka on reaktiivisempaa. Luettelon alemmasta metallista tulee puhdasta metallia, samalla kun reaktiivisemmasta metallista tulee oksidi. Kaikki luettelon metallit voivat poistaa happea niiden alla olevista metalleista. Lyijy voi poistaa happea kuparioksidista ja hopeaoksidista, mutta ei sinkkioksidista. Tämä helpottaa niiden metallien uuttamista, jotka ovat alempana luettelossa - kuten hopean tai kullan - verrattuna niihin, jotka ovat ylempänä luettelossa - kuten alumiini tai sinkki.

Lisätään vielä alkuaine luetteloon: hiili - epämetalli. Miksi metallien reaktiivisuus- luettelossa on epämetalli? Koska, aivan kuten sarjan metallisia alkuaineita, hiiltä voidaan myös käyttää hapen poistamiseen metallioksideista, jotka ovat luettelossa sen alapuolella. Jos lämmitetään esimerkiksi rautaoksidia hiilen kanssa... ...hiili poistaa hapen raudasta tuottaen puhdasta metallista rautaa. Mitä hapelle tahahtuu?

Se kiinnittyy hiileen muodostaen hiilidioksidia. Tämä selittää myös, miksi erilaisia metalleja löydettiin eri aikoina historian kuluessa. Ne heijastavat läheisesti happi- reaktiivisuuden luetteloa. Hopea on tunnettu esihistoriallisista ajoista asti, koska luonnossa sitä esiintyy lähes puhtaassa muodossa. Kuparia on käytetty noin 6000 vuotta ja lyijyä noin 5000 vuotta.

Jos katsot niiden paikkoja reaktiivisuussarjassa, huomaat miksi: Molemmat ovat suhteellisen helppoja puhdistaa käyttämällä polttopuun hiiltä - polttopuun lämpötila on siihen riittävän korkea. Noin 3000 vuotta sitten sepät huomasivat, että he voivat käyttää puuhiiltä - joka tuottaa tavallista polttopuuta korkeamman lämpötilan - uuttaakseen metallisen raudan rautaoksideista. Tämä prosessi, metallinsulatus, alkoi rautakaudella. Kun on kyse alkuaineista, jotka ovat hiilen yläpuolella reaktiivisuussarjassa, on paljon vaikeampaa uuttaa niitä niiden oksideista. Vaikka maankuoresta löytyykin paljon alumiinia ja magnesiumia, vasta 1800-luvulla - 200 vuotta sitten - näitä metalleja voitiin valmistaa niiden puhtaassa muodossaan, sähkön avulla.

Joten, jos metallin oksidia lämmitetään tarpeeksi paljon tämän reaktiivisuussarjan mukaisen reaktiivisemman alkuaineen kanssa... Happi kiinnittyy reaktiivisempaan alkuaineeseen. Se tarkoittaa, että metalli, joka on aluksi oksidi, voidaan uuttaa sen puhtaaseen, hapettomaan muotoon.