Metaller 3

Metaller 3
Sid 323-333
Jordens magnetfält
• Jordens inre kärna består av en
glödande boll av fast järn lika
stor som månen.
• Den yttre kärnan består av
flytande järn.
• Den inre kärnan roterar, aningen
snabbare än jorden.
• Detta skapar en friktion som ger
upphov till ett magnetfält
• Magnetfältet skyddar oss från
den farliga solvinden med
laddade partiklar som rusar ut
från solen.
• Magnetfältet hjälper till att hålla
kvar vår atmosfär.
• Polerna har bytt plats flera
gånger.
• Om en kompass visar var
nordpolen ligger, var ligger i så
fall den magnetiska sydpolen?
Järn är den absolut vanligaste metallen
• Den näst vanligaste metallen är
• Koppar Cu
• Ren koppar är rödgul, den är
ganska mjuk och leder ström bra.
• De första mynten gjordes av
koppar.
• När koppar ärgar bildas ett
skyddande grönt oxidskikt av
kopparkarbonat CuCO3 och
kopparhydroxid Cu(OH)2
Aluminium Al
• I jordskorpan finns det gott om
aluminiumjoner.
• Det är en lättmetall som är lätt
att gjuta, smida och valsa till
olika former.
• Att framställa aluminium kräver
enorma mängder energi.
• Därför är återvinning viktigt.
• Ytan skyddas av aluminiumoxid
Al2O3
Guld är sällsynt
• Man kan hitta guldklimpar i
naturen. Därför var den första
metall som människor hittade
och använde just guld.
• Används främst till smycken men
även inom elektroindustrin
eftersom den leder ström bra
och inte reagerar med syret i
luften.
• Det bildas inget oxidskikt
Titan Ti
• Titan är en hård metall som får
ett skyddande oxidskikt som gör
att den inte förstörs.
• TiO2
• Används till olika typer av
proteser.
• Dess höga styrka gör att tunnare
konstruktioner kan tillverkas.
Metaller i kroppen
• Ca 1kg kalciumjoner, mest i
skelettet.
• Kaliumjoner och natriumjoner är
viktiga för att kunna överföra
nervsignaler i kroppen.
• I hemoglobin finns järnjoner.
Hemoglobin transporterar syre
till kroppens alla celler
Legeringar blandningar av metaller
• En legering kan ge metallen nya egenskaper:
lättare att bearbeta, oxiderar inte,
mer eller mindre magnetiskt.
• Brons är en blandning av koppar (90%) och
tenn (10%)
• Legeringen brons har fördelar gentemot koppar.
• Den blir hårdare, smältpunkten sänks.
• Den flyter lättare vilket gör den bättre att gjuta
• Används fortfarande i t.ex. blixtlås, maskindelar
och statyer
Mässing
• Mässing är en legering av koppar
(65%) och zink (35%).
• De äldsta föremålen av mässing
härrör från ca 4000 år f.kr. i Kina
och mellanöstern.
• Fattigmansguld
• Används vid tillverkning av
skruvar, patronhylsor och
mässingsinstrument
Rostfritt stål
• En legering av stål (järn och kol)
med krom och nickel.
• Rostfritt stål är inte magnetiskt.
• Krom ger en oxidhinna som göra
att det inte rostar.
• Nickel gör att rostfritt stål blir
lättare att forma.
• Det finns även magnetiskt
rostfritt stål, men det är dyrt.
Metalglaser ny typ av legering
• Metallatomer av olika storlek,
atomerna ligger inte i regelbundna
mönster som i andra metaller
• Ger nya egenskaper
• Mer formbara
• Möjligt att gjuta komplicerade
former.
• Starkare än stål
• Rostar inte
• Repas inte
Korrosion
• Kommer från latin: ”gnaga
sönder” korrodera
• Rena metaller som bildar
kemiska föreningar
• Järn tillsammans med syre och
vatten bildar järnoxid
• För att järn ska rosta krävs syre
och vatten.
• När ett föremål har börjat rosta
sprider sig rosten snabbt.
• Det blir lätt för syre och vatten
att ta sig igenom den porösa
rosten och angripa metallen
under.
• Salt och smuts snabbar på
processen
Legeringar hindrar korrosion
• Aluminiumoxid
• Kromoxid
• Zinkoxid
• Metalloxider som bildar en
skyddande hinna.
• Syre och vatten förmår inte
tränga igenom oxidskiktet
• Rostskydd
• Galvanisering
• Förzinkning
• Offeranod
Ädla och oädla metaller
• Metaller har olika förmåga att släppa ifrån sig elektroner.
• De ädla metallerna släpper inte gärna ifrån sig elektroner
• Det gör däremot de oädla metallerna.
• Den elektrokemiska spänningsserien visar förhållandet
• Oädla till vänster ädla till höger
Galvaniskt element
• En ädel metall drar till sig elektroner från en oädlare metall.
• Elektrisk ström = elektroner i rörelse
• Ett galvaniskt element är ett batteri.
• Två metaller en ädlare och en oädlare
• Det krävs en vätska som elektronerna kan röra sig genom
• Det måste finnas joner i vätskan för att den ska leda ström
Citronbatteri
• Koppar är mer ädelt än t.ex. zink
• Kopparn förändras inte det gör
däremot zink
• Zink släpper ifrån sig elektroner
• Om vi ansluter en ledning mellan
metallerna kommer elektronerna
att börja vandra genom ledningen
från minuspol till pluspol
• Elektronerna rör sig genom den
sura citronsaften som innehåller
vätejoner från kopparn till zinken.
• Zink oxideras och vätejonerna
reduceras.
Strömmens riktning 
Elektrokemisk korrosion
• Om man blandar metaller t.ex.
en järnspik i ett koppartak
• Skapas elektrokemisk korrosion
• Den oädlare metallen börjar
rosta
Utnyttja elektrokemisk korrosion med
offeranod
• Man kan utnyttja fenomenet
med sk. Offeranod.
• På ett skrov av järn kan man
förhindra att järnet rostar
genom att montera en oädlare
metall t.ex. zink.
• Zinken ”rostar” i stället för järnet