GCSE AQA Chemistry Unit 1 C1a2 Chapter 2

Rocks  that  contain  enough  of  a  metal  or  a  metal  compound  to  make  it  worth  extracting  are  called  ores. A   few  very  unreactive  metals  like  gold  are  found  native  as  metals.  Gold  can  be  seperated  from  rocks  by  physical  methods. However,  most  metals  are  found  as  compounds  and  so  have  to  be  extracted  using  chemical  reactions.

• Metals  can  be  extracted  from  compounds  by  displacement,  using  a  more  reactive  element  are  by  electrolysis.
• Metals  that  are  less reactive  than  carbon  can  be  extracted  by  heating  with  carbon  to  reduce  their  oxides.  (Reduction  is  the  removal  of  oxygen  from  a  compound.)  This  method  is  used  commercially  if  possible.

We  extract  metals  from  their  oxides,  metal  oxides  are  metals  which  are  bounded  with  oxygen.

An  iron  ore  is  made  up of  iron  and  oxygen.

Many  of  the  ores  used  to  produce  iron  contain  iron  (3)  oxide.  Iron  is  less  reactive  than  carbon  and  so  it  can  be  extracted  from  its  ore  using  carbon.

Iron  is  extracted  in  a  blast  furance  using  coke  to  provide  the  carbon.  The  iron  oxide  is  reduced  at  high  temperatures  by  carbon.

The  iron  produced  contains  about  4%  impurities  that  makes  it  hard  and  brittle.  Its  properties  mean  that  it  has  only  a  small  number  of  uses  as  cast  iron.  However,  it  is  the  starting  materail  for  making  steels.

• Pure  iron  has  a  regular  arrangement  of  atoms.  The  atoms  are  in  layers  that  slide  over  each  other  easily,  so  its  shape  can  be  changed. It  is  also  a  soft  metal  and  bends  easily.
• Steels  are  alloys  of  iron  -  they  are  mixtures  that  contain  other  elements  as  well  as  iron.  The  other  elements  change  the  regular  structure  of  the  metal  and  this  changes  its  properties.
• Carbon  steels  contain  small  amounts  of  carbon,  up  to  1.5%.  Increasing  the  amount  of  carbon  in  the  steel   makes  it  harder  but  more  brittle.
• Low-alloy  steels  contain  up  to  5%  of  other  metals  to  give  them  special  properties.
• High-alloy  steels  contain  a  higher  percentage  of  other  metals,  for  example  stainless  steel  contains  about  25%  chromium  and  nickel,  so  it  doesn't  rust.

Many  pure  metals  are  too  soft  and  lose  their  shape  to  easily.  Mixing  a  pure  metal  with  other  metals  or  elements  to  make  an  alloy  makes  the  metal  harder.  Alloying  may  also  affect  other  properties  of  the  metal,  such  as  strength,  appearance  and  resistance  to  corrosion.  Ths  cost  of  an  alloy  depends  on  the  cost  of  the  metals  it  contains.

Alloys  are  mixtures,  this  means  that  the  amounts  of  the  elements  they  contain  can  be  varied  so  they  can  be  disigned  with  s  specific  properties  for  a  particular  use.

Shape  meomory  alloys  are  smart  because  they  return  to  their  original  shape  after  they  have  been  bent.

The  elements  between  group  2  and  3  in  the  periodic  table  are  all  metals  and  are  called  'transmition  metals.'

• They  are  good  conductors  of  heat  and  electricity.
• They  are  strong,  hard  and  dense,  but  can  be  bent  or  hammered  into  shape.
• Except  for  mercury,  transmition  metals  have  high  melting  points.

Transmition  metals  have  many  simialr  properties  but  there  are  differences  that  make  them  useful  for  specific  purposes.  Copper  is  particularly  useful  for  plumbing  and  electrical  wires  as  it  is  a  good  conductor  of  electricity  and  is  not  corroded  easily. Copper  is  processed  by  smelting  and  electrolysis. Little  high-grade  copper  ore  remains,  so  huge  amounts  of  rocks  have  to  be  moved  in  open  cast  mines.  New  methods  of  extracting  copper  are  being  developed,  including  using  fungi,  bacteria  and  plants.  Extracting  copper  in  the  traditional  way  is  expensive  and  affects  the  enviorment.

We  use  aluminium  and  titanium  where  low  density  and  resistance  to  corrosion  are  important as  they  have  a  smaller  density  than  other  metals  and  titanium  is  strong  at  high  temperatures.  Both  metals  form  oxide  layers  that  protect  them  from  further  corrosion.

• Alminium  is  soft  and  quite  a  low  melting  point  but  can  be  hardened  by  alloying. 
• Titanium  reachts  with  carbon  and  so  is  extracted  by  displacement  with  a  reactive  metal, e.g  sodium.
• Aluminium  and  sodium  are  too  reactive  to extract  with  carbon  and  so  electroysis  is  used,  with  high  costs  of  energy.
• Aluminium  is  widely  used  in  buildings,  cans,  cooking  foil,  electricty  cables  and  aircraft.
• Titanium  is  used  in  jet  engines,  nuclear  reactors,  replacement  hip  joints  and  bicycles.

Recycing  metals  aviods  mining  and  processing  metal  ores.