1. Förklara begreppen bergart, malm och mineral.

Transkript

1 HÄLLEBERGSSKOLAN BERGARTER, MALMER OCH MINERALER Ur Stenar i färg av Per H Lundegård: Mineral är de minsta byggstenarna i jordskorpan näst efter atomer och molekyler När flera korn, klumpar eller kristaller växer samman, uppstår en bergart eller en malm Mineral har en bestämd kemiska sammansättning består med andra ord av kemiska föreningar mellan olika grundämnen i en gång för alla givna inbördes mängdförhållanden - Som malm räknas ansamlingar i jordskorpan av metallglänsande och i allmänhet ganska tunga mineral, eller mörka täta, ibland jordartade massor och klumpar, varur nyttig metall kan utvinnas 1 Förklara begreppen bergart, malm och mineral Ur Stenar i färg av Per H Lundegård: GRANIT Granit är en kornig, sur (kiselsyra och kvartsrik) silikat Färgen växlar men är oftast ljust röd till mellanröd, gråröd eller grå Mineralkornen ligger riktningslöst infogade i varandra De består till största delen av kvarts och fältspat Dessutom finner man glimmer och i många fall hornblände GNEJS När en granit under något skede av jordskorpans utveckling utsatts för starkt och ojämnt tryck, oftast i samband med uppvärmning, har bergarten blivit skiffrig och kallas då för gnejsgranit SANDSTEN Sandsten är till bergart sammankittad sand Bindemedlet mellan kornen är vanligen kiselsyra, men ibland kalk (kalciumkarbonat), lera eller järnhydrat Sanden kommer från vittrade bergarter Kornen består till största delen av kvarts, som är den mest vittrings- och nötningsbeständiga av de vanliga mineralen KALKSTEN Kalksten är en av jordens mest skiftande bergarter Färgen är mestadels ljus men växlar från vit till grå, grön, rödbrun eller röd Största delen av kalkstenen har bildats ur kalkslam som avsatts i havet, dels genom utfällning av kalciumkarbonat med hjälp av bakterier och alger mm, dels genom att skal av döda organismer fallit ned på bottnen DIAMANT Rent kol finns i naturen i två former hård och klar diamant samt mjuk och smutsig grafit Diamanten är det hårdaste av alla kända mineral GRAFIT Grafit är i likhet med rent kol Dock är grafit varken genomskinlig eller hård utan tvärtom grå till svart och så mjuk, att man kan rita streck på papper med mineralet KVARTS Kvarts är en kiseldioxid och utgör jordskorpans näst fältspat vanligaste mineral Kvarts ingår som huvudbeståndsdelar i granit och gnejs Kvartssandsten och kvartsit utgör ren kvarts

2 HÄLLEBERGSSKOLAN BERGARTER, MALMER OCH MINERALER Ur Stenar i färg av Per H Lundegård: FLINTA Flinta är en mycket homogen, ej fibrig, bergartsbildande form av ytterst fin kristallin kiseldioxid FÄLTSPAT Fältspat är jordskorpans vanligaste mineral, som finns i de flesta bergarter Av de mer kända bergarterna är det bara ren kvartssandsten, kalksten och skiffer (ler- och alunskiffer), som saknar fältspat Lika väl som det finns fältspat av olika färg, finns det också kemiskt sett olika slag av fältspat Man skiljer mellan två huvudtyper: kaliumaluminiumsilikat och kalknatronfältspat, som utgör en blandning av natriumaluminiumsilikat* och kalciumaluminiumsilikat* GLIMMER Glimmer är en grupp hydroxidhaltiga, ej sällan fluorförande silikatmineral, av vilka de viktigaste är muskovit och biotit Muskovit utgör en ett kaliumaluminiumhydroxidsilikat, biotit utgör ett hydroxidsilikat av kalium, magnesium, järn och aluminium Muskovit finns i många graniter och gnejser, dessutom i kvartsit, glimmerskiffer och pegmatit Biotit är den vanligaste glimmern Den ingår som en viktig beståndsdel i de allra flesta graniter och gnejser * Anm: Silikat är en förening med kisel, syre och andra ämnen som tex metaller (Salter med kiselsyrans negativa jon och metalljoner är silikater Kiselsyra bildas av kiseldioxid och vatten) 2 Beskriv för vart och ett av mineralerna/bergarterna vilka kemiska ämnen som dessa är sammansatt av: - diamant - grafit - kvarts - flinta - granit - gnejs - sandsten - kalksten

3 HÄLLEBERGSSKOLAN KEMI Björne Torstenson METALLER sid 1 A Avsikt: Vi ska undersöka när järn rostar, när det rostar fortare och hur det skyddas från att rosta Hur går det om det inte finns vatten med, om det inte finns syre med, om det finns saltlösning med? Tag fyra skålar och strö järnfilspån på ett filtrerpapper i varje skål Ordna sedan med fyra miljöer i skålarna enligt instruktionerna A ej vatten luft Anmärkning B C D vatten - 1 ej luft - 2 vatten luft vatten natriumklorid luft 1 - urkokt destillerat vatten 2 - fotogen (lacknafta) till ett par cm`s höjd Nya instruktioner till B: 1 - Värm destillerat vatten så att luften går ur 2 Häll paraffinolja till 1 cm höjd Låt stå ca min Anteckna vad som hänt i de olika skålarna skål A: skål B: skål C: skål D: Sammanfattning

4 HÄLLEBERGSSKOLAN KEMI Björne Torstenson METALLER sid 2 B Avsikt: Vi ska undersöka luftens syrehalt genom att studera rostbildning av järnpulver Fukta ett provrör och tillsätt en sked järnpulver Fördela pulvret längs rörets väggar Placera röret upp och ner i en vattenfylld bägare Rita in vattennivån i röret Efter några dygn: Rita in vattennivån i röret Resultat: Anteckna dina iakttagelser och slutsatser: Hur finns järn i naturen?

5 HÄLLEBERGSSKOLAN Sammanfattning järnbrytning Läs sidorna om järnbrytning från och svara på frågan: Hur framställer man järn?

6

7

8

9

10

11 HÄLLEBERGSSKOLAN KEMI Björne Torstenson METALLER sid 3 C Avsikt: Vi ska undersöka hur rostbildning påverkas om andra metaller finns i närheten av järnet järnjonreagens järntråd järntråd i zink järntråd i koppar Kommentar: Järnjonreagens blir blåfärgad om det finns järnjoner i lösningen Resultat: Anteckna dina iakttagelser och slutsatser:

12 HÄLLEBERGSSKOLAN KEMI Björne Torstenson METALLER sid 4 D Avsikt: Vi ska undersöka om järn eller koppar är ädlast Kommentar: Den av två metaller, som har svårast att bilda joner, säger man är mest ädel Den håller sig då opåverkad av luft och vatten Guld och silver är ädla Nu ska vi jämföra järn och koppar Kopparjoner känner du igen på den blå färgen i vattenlösningen Järnjoner syns först om man använder järnjonreagens, som då färgas blått Lös en sked kopparsulfat i vatten i bägare A Lös en sked järnsulfat i vatten med bägare B Ta ut och prova lite av lösningen med järnjonreagens Lägg därefter en tuss stålull i A, och en hopvirad koppartråd i B A B stålull Cu(2+) + Fe koppartråd Fe(2+) + Cu Direkt: Efter ca 5 minuter: Undersök med en termometer om det finns något som tyder på en kemisk reaktion i någon av bägarna Ta ut prover ur bägarna Vilka joner finns? Vad har hänt med metallerna Anteckna dina iakttagelser: Slutsats:

13 HÄLLEBERGSSKOLAN KEMI Björne Torstenson METALLER sid 5 E Avsikt: I bägare A: I bägare B: I bägare C: Vi ska ordna metallerna bly, koppar och zink efter sin ädelhet Kopparsulfatlösning och Zinkremsa Blynitratlösning och Zinkremsa Blynitratlösning och Kopparremsa A B C Cu(2+) + Zn Pb(2+) + Zn Pb(2+) + Cu Belys blecken då de står i lösningarna: Resultat: Anteckna dina iakttagelser och slutsatser: Sammanfattning: Ordna metallerna Ag, Au, Ca, Cu, Fe, Pb och Zn efter ädelhet utifrån erfarenheter i experiment

14 SAMMANFATTNING JÄRNBRYTNING 1 Bryter järnmalm i en gruva Järnet finns här som joner i en förening med andra ämnen 2 Den brutna malmen rensas och krossas 3 Rostas sedan för att driva ut vatten och andra föroreningar Järnet finns nu som järnoxid (En förening med järnjoner och oxidjoner) 4 Krossas till ännu mindre bitar 5 Varvas med kalk och kol i en masugn och hettas upp till ca 1500 C Nu omvandlas järnjonerna till järnatomer (Järnoxid + kol järnatomer + koldioxid) Järnet samlas nere i smältan och de andra ämnen lägger sig slagg ovanpå respektive försvinner som gas 6 Tackjärnet, som innehåller 4 % kol, bearbetas till a Stångjärn, smidbart järn med ca 0,1 % kol b Stål, hårdare med ca 0,5-2% kol

15 Byggda av atomer som ligger tätt intill varandra och därför leder värme och elektricitet Består av en sorts atomer grundämnen Delas in i oädla, halvädla och ädla metaller Den metall som inte gärna bildar joner utan kan hålla kvar elektronerna och vara atom kallas ädel En ädlare metalljon knycker elektroner från en mindre ädel metallatom Natrium: Angrips av vatten Finns i jonform i salt (NaCl) löst i vatten Kalcium Angrips av vatten Guld Finns i guldmalm i ren form (som atomer) Silver Finns i silvermalm i ren form (som atomer) Järn Angrips av vatten och luft och bildar rost FeOOH Rostmolekylen är uppbyggd av joner Finns i naturen i myrmalm, järnmalm, rost 1

16 Järn framställs genom Brytning av järnmalm Slår sönder malmen Rostar malmen till järnoxid Krossar det rostade materialet Järnjonerna reduceras med kol i masugn och tar till sig elektroner och bildar järnatomer Bildas tackjärn som innehåller 4 % kol Bearbetas till stångjärn mjukt och smidigt eller till stål som är hårt Tag fyra skålar och strö järnfilspån på ett filtrerpapper i varje skål Ordna sedan med fyra miljöer i skålarna enligt instruktionerna A B C D ej vatten vatten - 1 vatten vatten luft ej luft - 2 luft natriumklorid luft Anmärkning 1 - urkokt destillerat vatten 2 - fotogen (lacknafta) till ett par cm`s höjd Det finns tillgång till vatten och syre Järn i vatten bildar järnjoner och rostar Järn med koppar rostar ännu mer Koppar angriper järnet och det bildas mer järnjoner Järn skyddas av zink så att det inte bildas järnjoner Koppar angriper järn Zink skyddar järn Järn i lösning med kopparjoner Lösningen förlorar sin färg På järnet bildas en först brun och sedan svart beläggning Cu 2+ + Fe Cu + Fe 2+ Koppar i lösning med järnjoner Inget sker Koppar är mer ädel än järn Kopparjoner kan ta elektroner från järnatomen men inte tvärtom!!! A: Zink får beläggning av koppar Bildats kopparatomer, zink har förlorat elektroner B: Zink för beläggning av bly Bildats blyatomer, zink har förlorat elektroner C: inget händer Koppar mer ädel än bly 2

17 Ca, Na Zn, Fe, Cu Zn, Pb/Cu Ag, Au Ej vatten (luft) -målas Rostskyddsmålning Förzinkas galvaniseras Förkromas Rätt rad: Ca, Na, Zn, Fe, Pb, Cu, Ag, Au Finns som jon i sulfidmalmer (ex kopparkis) Mjuk och smidbar som ren metall Används mycket i elledningar Angrips av syre och bildar ett oxidskikt som kan ombildas till en grön förening (kopparn har ärgat) Smälter koppar och lite tenn: brons Smälter koppar och zink: mässing Framställs ur mineralet bauxit Detta kräver mycket energi Vanlig i legeringar med andra metaller Mindre ädel än järn Bildar med syre aluminiumoxid Al 2 O 3 Tunt, hårt, slitstarkt skyddande skikt Vid tillverkning av flygplan 3