Kedudukan logam dalam siri kereaktifan memberitahu bagaimana ia diekstrak daripada bijihnya. Logam di atas karbon memerlukan elektrolisis, logam di bawah karbon boleh diturunkan (reduced) oleh karbon, dan logam paling tidak reaktif boleh wujud tidak bergabung.
Ini pelajaran kedua dalam logam dan kereaktifan. Ia dibina terus atas susunan daripada menyusun logam menggunakan penyesaran.
Mengapa kereaktifan menentukan kaedah?
Logam reaktif memegang oksigen dengan kuat. Untuk mengekstraknya daripada oksidanya anda mesti menyingkirkan oksigen itu, dan semakin reaktif logam, semakin kuat kaedah yang diperlukan.
Karbon hanya boleh mengambil oksigen daripada oksida logam jika karbon ialah unsur yang lebih reaktif dalam pasangan itu. Jadi siri dengan karbon diletakkan di dalamnya membahagikan logam kepada tiga kumpulan.
| Kumpulan | Contoh | Pendekatan lazim |
|---|---|---|
| Di atas karbon | kalium, natrium, kalsium, magnesium, aluminium | elektrolisis sebatian lebur |
| Di bawah karbon | zink, besi | penurunan dengan karbon atau karbon monoksida |
| Sangat tidak reaktif | emas | ditemui tidak bergabung |
Elektrolisis memerlukan tenaga elektrik yang banyak. Itulah sebab ia dikhaskan untuk logam yang tidak dapat diturunkan dengan cara lebih murah. Pengekstrakan industri hanya dilakukan di loji terkawal, dan pelajaran ini menganggapnya sebagai topik penaakulan.
Cara memilih kaedah, langkah demi langkah
- Cari logam dalam siri dan cari kedudukan karbon.
- Adakah logam di atas karbon? Maka karbon tidak dapat menurunkan oksidanya, jadi jawapannya elektrolisis.
- Adakah ia di bawah karbon? Maka penurunan oksida dengan karbon, atau karbon monoksida, adalah mungkin.
- Adakah ia sangat jauh ke bawah? Maka ia mungkin wujud sebagai logam tidak bergabung.
- Tulis persamaan bagi langkah itu dan semak kedua-dua sisi seimbang.
Contoh berlangkah
Namakan kaedah yang sesuai bagi aluminium, besi dan emas, dan tulis satu persamaan di mana berkenaan.
Aluminium: ia di atas karbon, jadi karbon tidak dapat menurunkan aluminium oksida. Oksida itu dilebur, dilarutkan dalam kriolit lebur, dan dielektrolisiskan. Keseluruhan: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂. Semak: Al 4 dan 4, O 6 dan 6.
Besi: ia di bawah karbon, jadi karbon monoksida boleh menurunkan besi(III) oksida dalam relau bagas. Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Semak: Fe 2 dan 2, C 3 dan 3, O 3 + 3 = 6 dan 6.
Emas: ia sangat tidak reaktif dan ditemui tidak bergabung. Ia diasingkan daripada bahan lain secara fizik, jadi tiada persamaan penurunan diperlukan.
Jawapan: elektrolisis, penurunan dengan karbon monoksida, dan pengasingan logam yang ditemui tidak bergabung.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah memilih kaedah berdasarkan kos, tanpa menyemak siri.
Jawapan yang salah: “Aluminium diekstrak dengan memanaskannya bersama karbon, kerana karbon murah.”
Pelajar mengabaikan bahawa aluminium lebih reaktif daripada karbon, jadi tindak balas itu tidak boleh berlaku.
Pembetulannya ialah bermula daripada kedudukan, bukan harga. Tanya “adakah logam di atas atau di bawah karbon?” sebelum menamakan sebarang kaedah. Kos kemudian menerangkan mengapa elektrolisis digunakan hanya apabila tiada cara yang lebih murah berfungsi.
Semak sendiri
1. Zink oksida dipanaskan dengan karbon untuk menghasilkan zink dan karbon dioksida. Tulis persamaan seimbang.
Show answer
2ZnO + C → 2Zn + CO₂. Semak: Zn 2 dan 2, O 2 dan 2, C 1 dan 1.
2. Kalsium di atas karbon dalam siri. Apakah kaedah yang digunakan, dan mengapa bukan karbon?
Show answer
Elektrolisis sebatian kalsium lebur. Kalsium lebih reaktif daripada karbon, jadi karbon tidak dapat mengambil oksigen daripada kalsium oksida.
3. Terangkan mengapa emas ditemui sebagai logam itu sendiri.
Show answer
Emas sangat tidak reaktif, jadi ia tidak mudah bergabung dengan unsur lain dalam bumi. Ia kekal sebagai logam tidak bergabung dan boleh diasingkan daripada batuan tanpa penurunan kimia.
Ke mana selepas ini
Kemahiran seterusnya menggunakan idea kereaktifan yang sama dalam suasana lain: menerangkan kakisan daripada bukti yang diberi. Elektrolisis sebagai kaedah dibincangkan lebih mendalam dalam penaakulan elektrolisis, dan set latihan logam dan kereaktifan mencampurkan semua kemahiran.
Pelajar yang tahu setiap kaedah tetapi teragak-agak pada logam yang tidak dikenali sering memerlukan latihan membuat keputusan, bukan lebih banyak fakta. Itulah yang kami usahakan dalam tuisyen Kimia dalam talian satu dengan satu.