Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Metals · ⁨โลหะ⁩

IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · Topic 9 · ⁨หัวข้อ 9⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
13:43

โลหะ

ทำไมเราขุดทองคำออกมาเป็นก้อนเงางามแต่เหล็กเป็นหินหมองๆ มีสนิม? ทำไมกระป๋องโซดาไม่เป็นสนิมแต่ตะปูเหล็กเป็น? …

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

9.1

Properties of metals · ⁨คุณสมบัติของโลหะ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Compare the general physical properties of metals and non-metals, including: (a) thermal conductivity (b) electrical conductivity (c) malleability and ductility (d) melting points and boiling points
2 Describe the general chemical properties of metals, limited to their reactions with: (a) dilute acids (b) cold water and steam (c) oxygen
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 เปรียบเทียบคุณสมบัติทางกายภาพทั่วไปของโลหะและไม่โลหะrecalling: (ก) การนำความร้อน (ข) การนำไฟฟ้า (ค) ความเหนียวและความยืดหยุ่น (ง) จุดหลอมเหลวและจุดเดือด
2 อธิบายคุณสมบัติทางเคมีทั่วไปของโลหะจำกัดไว้ที่ปฏิกิริยากับ: (ก) กรดเจือจาง (ข) น้ำเย็นและไอน้ำ (ค) ออกซิเจน

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Physical properties

Metals 金属 and non-metals 非金属 behave very differently:

Property Metals Non-metals
thermal conductivity 导热性 (conducting heat) good poor
electrical conductivity 导电性 good poor (except graphite)
malleability 展性 and ductility 延性 malleable and ductile brittle 易碎 (they snap)
melting point 熔点 and boiling point 沸点 usually high usually low

Chemical properties

Metals react in three main ways:

  • with dilute acids 酸 → a salt 盐 + hydrogen 氢气
  • with cold water or steam 蒸汽 → a metal hydroxide (or oxide) + hydrogen
  • with oxygen 氧气 → a metal oxide 氧化物
ไทย

คุณสมบัติทางกายภาพ

โลหะ และ อโลหะ มีพฤติกรรมที่แตกต่างกันมาก:

คุณสมบัติ โลหะ อโลหะ
การนำความร้อน (การนำความร้อน) ดี แย่
การนำไฟฟ้า ดี แย่ (ยกเว้นกราไฟต์)
ความนิ่ม และ ความยืดหยุ่น นิ่มและยืดหยุ่น เปราะ (แตกหักง่าย)
จุดหลอมเหลว และ จุดเดือด โดยทั่วไปสูง โดยทั่วไปต่ำ

คุณสมบัติทางเคมี

โลหะเกิดปฏิกิริยาในสามวิธีหลัก:

  • กับกรดเจือจาง → เกลือ + ไฮโดรเจน
  • กับน้ำเย็นหรือ ไอน้ำ → ไฮดรอกไซด์ของโลหะ (หรือออกไซด์) + ไฮโดรเจน
  • กับ ออกซิเจน → ออกไซด์ ของโลหะ

ทองแดงธรรมชาติ: โลหะมีความเงางาม หนาแน่น นิ่ม และเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้า *ทองแดงธรรมชาติ: โลหะมีความเงางาม หนาแน่น นิ่ม และเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้า

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Metallic bonding · ⁨พันธะโลหะ⁩

Positive ions sit in a sea of delocalised electrons — that is why metals conduct and bend. Push the layers and the bond holds. · ⁨ไอออนบวกอยู่ในทะเลของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้อิสระ — นั่นคือเหตุผลที่โลหะนำไฟฟ้าและสามารถดัดรูปได้ เมื่อดันชั้นอะตอมเข้าหากันพันธะจะยังคงอยู่⁩

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Metal property lab · ⁨ห้องปฏิบัติการคุณสมบัติโลหะ⁩

Link metal properties to the particle model. · ⁨เชื่อมโยงคุณสมบัติโลหะกับแบบจำลองอนุภาค⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
copper/ˈkɒpə/ ทองแดง
9.2

Uses of metals · ⁨การใช้ประโยชน์ของโลหะ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Describe the uses of metals in terms of their physical properties, including: (a) aluminium in the manufacture of aircraft because of its low density (b) aluminium in the manufacture of overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity (c) aluminium in food containers because of its resistance to corrosion (d) copper in electrical wiring because of its good electrical conductivity and ductility
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 อธิบายการใช้ประโยชน์ของโลหะในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพrecalling: (ก) อะลูมิเนียมในการผลิตเครื่องบินเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ (ข) อะลูมิเนียมในการผลิตสายไฟ overheadเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำและการนำไฟฟ้าดี (ค) อะลูมิเนียมในภาชนะอาหารเนื่องจากทนต่อการกัดกร่อน (ง) ทองแดงในสายไฟฟ้าเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าดีและความยืดหยุ่น

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

A metal is chosen for a job because of its physical properties.

  • Aluminium 铝 is used to make aircraft because of its low density 密度 (it is light).
  • Aluminium is used for overhead electrical cables because of its low density and good electrical conductivity.
  • Aluminium is used for food containers because it resists corrosion 腐蚀.
  • Copper 铜 is used for electrical wiring because of its good electrical conductivity and its ductility (it can be drawn into wires).
ไทย

โลหะถูกเลือกสำหรับงานหนึ่งๆ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของมัน

  • อลูมิเนียม ใช้ทำเครื่องบินเนื่องจาก ความหนาแน่นต่ำ (น้ำหนักเบา)
  • อลูมิเนียมใช้สำหรับสายเคเบิลไฟฟ้า overhead เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำและการนำไฟฟ้าดี
  • อลูมิเนียมใช้สำหรับภาชนะอาหารเนื่องจากทนต่อ การกัดกร่อน
  • ทองแดง ใช้สำหรับสายไฟเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าดีและความยืดหยุ่น (สามารถดึงเป็นลวดได้)

A large passenger jet on an airport runway with hills behind *โครงสร้างอากาศยานใช้อลูมิเนียมจำนวนมาก: มันแข็งแรงแต่มีความหนาแน่นต่ำ ทำให้เครื่องบินมีน้ำหนักเบา

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Metal use lab · ⁨ห้องปฏิบัติการการใช้งานโลหะ⁩

Choose the property that explains each metal use. · ⁨เลือกคุณสมบัติที่อธิบายการใช้งานโลหะแต่ละชนิด⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
metals/ˈmetlz/ โลหะ
non-metals/nɒn ˈmetlz/ ไม่metal
thermal conductivity/ˈθɜːml kɒndəkˈtɪvɪti/ ค่าการนำความร้อน
electrical conductivity/ɪˈlektrɪkl kɒndəkˈtɪvɪti/ การนำไฟฟ้า
malleability/ˌmæləˈbɪlɪti/ ความยืดหยุ่น
ductility/dʌkˈtɪlɪti/ ความยืดหยุ่น
brittle/ˈbrɪtl/ เปราะ
melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ จุดหลอมเหลว
boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ จุดเดือด
acids/ˈæsɪdz/ กรด
salt/sɒlt/ เกลือ
hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ ไฮโดรเจน
steam/stiːm/ ไอน้ำ
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ ออกซิเจน
oxide/ˈɒksaɪd/ ออกไซด์
aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ อลูมิเนียม
density/ˈdensɪti/ ความหนาแน่น
9.3

Alloys · ⁨อัลลอย⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Describe an alloy as a mixture of a metal with other elements, including: (a) brass as a mixture of copper and zinc (b) stainless steel as a mixture of iron and other elements such as chromium, nickel and carbon
2 State that alloys can be harder and stronger than the pure metals and are more useful 5 Explain in terms of structure how alloys can be harder and stronger than the pure metals because the different sized atoms in alloys mean the layers can no longer slide over each other
3 Describe the uses of alloys in terms of their physical properties, including stainless steel in cutlery because of its hardness and resistance to rusting
4 Identify representations of alloys from diagrams of structure
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 อธิบายอัลลอยว่าเป็นส่วนผสมของโลหะกับธาตุอื่นrecalling: (ก) บราสเป็นส่วนผสมของทองแดงและสังกะสี (ข) สแตนเลสเป็นส่วนผสมของเหล็กและธาตุอื่นเช่นโครเมียม นิกเกิล และคาร์บอน
2 ระบุว่าอัลลอยสามารถแข็งและแข็งแรงกว่าโลหะบริสุทธิ์และมีประโยชน์มากกว่า 5 อธิบายในแง่ของโครงสร้างว่าทำไมอัลลอยจึงแข็งและแข็งแรงกว่าโลหะบริสุทธิ์เพราะอะตอมที่มีขนาดต่างกันทำให้ชั้นไม่สามารถเลื่อนทับกันได้
3 อธิบายการใช้ประโยชน์ของอัลลอยในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพrecalling สแตนเลสในชุดช้อนส้อมเนื่องจากความแข็งและทนต่อสนิม
4 ระบุตัวแทนของอัลลอยจากแผนภาพโครงสร้าง

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

An alloy 合金 is a mixture 混合物 of a metal with one or more other elements.

  • Brass 黄铜 is a mixture of copper and zinc 锌.
  • Stainless steel 不锈钢 is a mixture of iron 铁 with other elements such as chromium 铬, nickel 镍 and carbon 碳.

Alloys are usually harder and stronger than the pure metals, which makes them more useful. For example, stainless steel is used for cutlery because it is hard and does not rust.

Why alloys are harder. In a pure metal, the atoms 原子 are all the same size, so the layers 层 can slide over each other easily. In an alloy, the different-sized atoms stop the layers from sliding, so the alloy is harder and stronger.

ไทย

อัลลอย คือ ส่วนผสม ของโลหะกับอีกอย่างหนึ่งหรือมากกว่านั้น

  • ทองเหลือง เป็นส่วนผสมของทองแดงและ สังกะสี
  • สแตนเลสสตีล เป็นส่วนผสมของ เหล็ก กับธาตุอื่น ๆ เช่น โครเมียม, นิกเกิล และ คาร์บอน

อัลลอยมักจะแข็งและแข็งแรงกว่าโลหะบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้มีประโยชน์มากขึ้น ตัวอย่างเช่น สแตนเลสสตีลใช้สำหรับชุดช้อนส้อมเพราะมันแข็งและไม่เป็นสนิม

ทำไมโลหะผสมถึงแข็งกว่า ในโลหะบริสุทธิ์ อะตอม ทั้งหมดมีขนาดเท่ากัน ทำให้ ชั้น ของอะตอมสามารถลื่นไถล彼此的ผ่านกันได้ง่าย แต่ในโลหะผสม อะตอมที่มีขนาดต่างกันจะขัดขวางการลื่นไถลของชั้นเหล่านี้ ทำให้โลหะผสมมีความแข็งและแข็งแรงมากขึ้น

ตารางที่เรียบร้อยของอะตอมขนาดเท่ากันwhose layers can slide, ข้างข้างเป็นโลหะผสมที่อะตอมขนาดใหญ่ทำให้แถวบิดเบี้ยวและขัดขวางการลื่นไถล
ในโลหะผสม อะตอมที่มีขนาดต่างกันจะขัดขวางการลื่นไถลของชั้นต่อ elkaar ทำให้โลหะผสมแข็งกว่าโลหะบริสุทธิ์
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Alloy property lab · ⁨ห้องปฏิบัติการคุณสมบัติอัลลอย⁩

See why mixing atoms changes metal properties. · ⁨ดูว่าทำไมการผสมอะตอมจึงเปลี่ยนคุณสมบัติโลหะ⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
alloy/ˈælɔɪ/ อัลลอยด์
mixture/ˈmɪkstʃə/ ส่วนผสม
brass/bræs/ บรอนซ์
zinc/zɪŋk/ สังกะสี
stainless steel/ˈsteɪnləs stiːl/ สแตนเลส
layers/ˈleɪəz/ เลเยอร์
9.4

The reactivity series · ⁨ลำดับปฏิกิริยาความไว⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 State the order of the reactivity series as: potassium, sodium, calcium, magnesium, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold 4 Describe the relative reactivities of metals in terms of their tendency to form positive ions, by displacement reactions, if any, with the aqueous ions of magnesium, zinc, iron, copper and silver
2 Describe the reactions, if any, of: (a) potassium, sodium and calcium with cold water (b) magnesium with steam (c) magnesium, zinc, iron, copper, silver and gold with dilute hydrochloric acid and explain these reactions in terms of the position of the metals in the reactivity series
5 Explain the apparent unreactivity of aluminium in terms of its oxide layer
3 Deduce an order of reactivity from a given set of experimental results
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 ระบุลำดับความ ACTIVE ของโลหะตามลำดับ: โพแทสเซียม, โซเดียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, อะลูมิเนียม, คาร์บอน, สังกะสี, เหล็ก, ไฮโดรเจน, ทองแดง, เงิน, ทอง 4 อธิบายความ Active相对ของโลหะในแง่ของความมีแนวโน้มที่จะสร้างไอออนบวก ผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ (หากมีการเกิด) กับไอออนในสารละลายของแมกนีเซียม, สังกะสี, เหล็ก, ทองแดง และเงิน
2 อธิบายปฏิกิริยา (หากมีการเกิด) ของ: (ก) โพแทสเซียม, โซเดียม และแคลเซียม กับน้ำเย็น (ข) แมกนีเซียม กับไอน้ำ (ค) แมกนีเซียม, สังกะสี, เหล็ก, ทองแดง, เงิน และทอง กับกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง และอธิบายปฏิกิริยาเหล่านี้โดยอ้างอิงตำแหน่งของโลหะในลำดับความ Active
5 อธิบายพฤติกรรมที่ไม่ Active ของอะลูมิเนียม โดยอ้างอิงจากชั้นออกไซด์_coverage其上
3 สรุปลำดับความ Active จากชุดข้อมูลการทดลองที่กำหนดให้

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

The reactivity series 金属活动性顺序 lists metals in order of how reactive they are. Carbon and hydrogen are included for comparison:

potassium 钾, sodium 钠, calcium 钙, magnesium 镁, aluminium, carbon, zinc, iron, hydrogen, copper, silver, gold

(most reactive at the top, least reactive at the bottom)

The higher a metal is, the more easily it forms positive ions 离子. This explains its reactions:

  • potassium, sodium and calcium react with cold water.
  • magnesium reacts with steam (but only very slowly with cold water).
  • magnesium, zinc and iron react with dilute hydrochloric acid; copper, silver and gold do not.

Displacement reactions

A more reactive metal will displace a less reactive metal from a solution of its ions (a displacement reaction 置换反应). For example, zinc displaces copper from copper(II) sulfate solution, because zinc is more reactive than copper:

$$\text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{Cu}$$

Be ready to say what you would see, because those are separate marks:

  • the blue colour of the solution fades - the blue $\text{Cu}^{2+}$ ions are being used up (zinc sulfate is colourless).
  • a pink-brown solid coats the zinc - that is the displaced copper.
  • the grey zinc dissolves and gets smaller.
  • the mixture warms up - displacement is exothermic.

Metal-and-acid reactions have their own list: effervescence 泡腾 (the hydrogen escaping) and the solid dissolves. With copper(II) oxide or carbonate and acid, add that the solution turns blue. Never write "hydrogen is given off" as an observation - you cannot see the gas, only the bubbles, so write effervescence.

Worked example. Zinc and aluminium are both found as oxides. Which can be extracted by heating with carbon, and why? Find each metal's place relative to carbon in the reactivity series. Zinc sits below carbon, so carbon is the more reactive of the two and can take the oxygen away from it: zinc oxide is reduced by heating with carbon. Aluminium sits above carbon, so carbon is not reactive enough to displace it, and aluminium must be extracted by electrolysis instead - which is why aluminium costs far more to extract. The line in the series that decides the method is carbon's, not the top of the list.

The special case of aluminium

Aluminium seems less reactive than its position suggests. This is because it is covered by a thin, strong oxide layer 氧化层 that stops other substances reaching the metal underneath.

ไทย

ลำดับปฏิกิริยาความไว เรียงโลหะตามระดับความไวต่อปฏิกิริยา คาร์บอนและไฮโดรเจนถูกใส่ไว้เพื่อเป็นการเปรียบเทียบ:

โพแทสเซียม, โซเดียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, อะลูมิเนียม, คาร์บอน, สังกะสี, เหล็ก, ไฮโดรเจน, ทองแดง, เงิน, ทองคำ

(จากตัวที่ไวที่สุดด้านบน ไปยังตัวที่ไม่ไวที่สุดด้านล่าง)

ลำดับปฏิกิริยาความไวตั้งแต่โพแทสเซียมลงมาถึงทองคำ โดยมีการระบุตำแหน่งคาร์บอนและไฮโดรเจน และแสดงวิธีการสกัดแต่ละด้านของคาร์บอน
โลหะที่อยู่เหนือคาร์บอนจะถูกสกัดด้วยวิธีอิเล็กโทรไลซิส; Those below carbon สามารถสกัดได้ด้วยการให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน

ยิ่งโลหะอยู่สูงมากเท่าไหร่ มันจะเกิด ไอออน บวกได้ง่ายขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้ช่วยอธิบายปฏิกิริยาต่างๆ ของมันได้:

  • โพแทสเซียม โซเดียม และแคลเซียม ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็น
  • แมกนีเซียม ทำปฏิกิริยากับไอน้ำ (แต่ทำปฏิกิริยากับน้ำเย็นได้ช้ามาก)
  • แมกนีเซียม สังกะสี และเหล็ก ทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง; ทองแดง เงิน และทองคำ ไม่ทำปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาแทนที่

โลหะที่มีความไวมากกว่าจะแทนที่โลหะที่มีความไวน้อยกว่าออกจากสารละลายของไอออนของมัน (这叫 ปฏิกิริยาการแทนที่) ตัวอย่างเช่น สังกะสีแทนที่ทองแดงออกจากสารละลายคอปเปอร์(II)ซัลเฟต เพราะสังกะสีมีความไวมากกว่าทองแดง:

$$\text{Zn} + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{ZnSO}_4 + \text{Cu}$$

เตรียมตัว会说你会 เห็น什么,因为那是单独的分数:

  • สีน้ำเงิน ของสารละลาย จางลง - ไอออนสีน้ำเงิน $\text{Cu}^{2+}$ กำลังถูกใช้ไป (สังกะสีซัลเฟตไม่มีสี)
  • ของแข็งสีชมพู-น้ำตาล เคลือบพื้นผิวสังกะสี - นั่นคือทองแดงที่ถูกแทนที่ออก来的
  • สังกะสีสีเทา ละลาย และเล็กลง
  • ผสม อุ่นขึ้น - การแทนที่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับกรดมีรายการเฉพาะ: ฟองอากาศ (ไฮโดรเจน escaping) และ ของแข็งละลาย สำหรับคอปเปอร์(ación)ออกไซด์หรือคาร์บอเนตกับกรด ให้เพิ่มว่าสารละลาย เปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ห้ามเขียนว่า "ปล่อยไฮโดรเจน" เป็นผลสังเกตการณ์ - คุณไม่สามารถมองเห็นก๊าซได้ เห็นเพียงฟองอากาศ ดังนั้นให้เขียนว่า ฟองอากาศ

ตัวอย่างวิธีทำ สังกะสีและอลูมิเนียมพบอยู่ในรูปออกไซด์ ตัวใดสามารถสกัดได้ด้วยการให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน และทำไม? หาตำแหน่งของแต่ละโลหะเมื่อเทียบกับ คาร์บอน ในลำดับปฏิกิริยาความไว สังกะสีอยู่ ใต้ คาร์บอน ดังนั้นคาร์บอนจึงมีความไวมากกว่าสองตัวนี้และสามารถดึงออกซิเจนออกมาได้: สังกะสีออกไซด์ถูกลดด้วยการให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน อลูมิเนียมอยู่ เหนือ คาร์บอน ดังนั้นคาร์บอนจึงไม่มีความไวพอที่จะแทนที่มัน และอลูมิเนียมต้องสกัดด้วยวิธี อิเล็กโทรไลซิส แทน - นี่คือเหตุผลที่อลูมิเนียมมีต้นทุนในการสกัดสูงกว่ามาก เส้นแบ่งในลำดับที่กำหนดวิธีการคือเส้นของคาร์บอน ไม่ใช่ด้านบนสุดของรายการ

กรณีพิเศษของอลูมิเนียม

อลูมิเนียมดูเหมือนจะไม่มีความไวเท่ากับตำแหน่งที่ควรจะเป็น เนื่องจากมันถูกปกคลุมด้วย ชั้นออกไซด์ บางๆ ที่แข็งแรงซึ่งป้องกันไม่ให้สารอื่นเข้าถึงโลหะที่อยู่ bên dưới

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Displacement and the reactivity series · ⁨การแทนที่และชุดปฏิกิริยาของโลหะ⁩

Step through a displacement. A more reactive metal pushes a less reactive one out of its compound — which is exactly what the reactivity series predicts. · ⁨ผ่านขั้นตอนการแทนที่ โลหะที่มีปฏิกิริยามากกว่าจะผลักโลหะที่มีปฏิกิมน้อยกว่าออกจาก hợp chất — ซึ่งตรงกับสิ่งที่ชุดปฏิกิริยาทำนายไว้⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
carbon/ˈkɑːbən/ คาร์บอน
atoms/ˈætəmz/ อะตอม
reactivity series/rɪəkˈtɪvɪti ˈsɪəriːz/ ชุดปฏิกิริยากิจกรรมของโลหะ
potassium/pəˈtæsɪəm/ โพแทสเซียม
sodium/ˈsəʊdɪəm/ โซเดียม
calcium/ˈkælsɪəm/ แคลเซียม
magnesium/mæɡˈniːzɪəm/ แมกนีเซียม
ions/ˈaɪɒnz/ ไอออน
displacement reaction/dɪˈspleɪsmənt rɪˈækʃn/ ปฏิกิริยาการแทนที่
oxide layer/ˈɒksaɪd ˈleɪə/ ชั้นออกไซด์
Watch lesson · ⁨ดูบทเรียน⁩
9.5

Corrosion of metals · ⁨การกัดกร่อนของโลหะ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 State the conditions required for the rusting of iron and steel to form hydrated iron(III) oxide
2 State some common barrier methods, including painting, greasing and coating with plastic 4 Describe the use of zinc in galvanising as an example of a barrier method and sacrificial protection
3 Describe how barrier methods prevent rusting by excluding oxygen or water 5 Explain sacrificial protection in terms of the reactivity series and in terms of electron loss
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 ระบุสภาวะที่ต้องการสำหรับการเกิดสนิมของเหล็กและเหล็กกล้า เพื่อสร้างไฮเดรตของเหล็ก(III)ออกไซด์
2 ระบุวิธีการป้องกันแบบกันชนทั่วไป เช่น การทาสี, การทาจารบี และการเคลือบด้วยพลาสติก 4 อธิบายการใช้สังกะสีในการชุบสังกะสี (galvanising) ในลักษณะของการป้องกันแบบกันชนและการป้องกันแบบเสียสละ
3 อธิบายว่าวิธีการป้องกันแบบกันชนช่วยป้องกันสนิมได้อย่างไรโดยการตัดขาดออกซิเจนหรือน้ำ 5 อธิบายการป้องกันแบบเสียสละโดยอ้างอิงลำดับความ Active และในแง่ของการสูญเสียอิเล็กตรอน

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Rusting 生锈 is the corrosion of iron and steel. Two things are needed for rusting: oxygen (from the air) and water. The rust 铁锈 formed is hydrated iron(III) oxide.

Stopping rust

Barrier methods 隔离法 keep oxygen and water away from the iron:

  • painting, greasing (covering with oil), and coating with plastic.

Galvanising 镀锌 means coating iron with a layer of zinc. This works in two ways:

  • it is a barrier (the zinc keeps out air and water);
  • it gives sacrificial protection 牺牲保护. Because zinc is more reactive than iron, the zinc loses electrons 电子 and corrodes instead of the iron — even if the surface is scratched.
ไทย
เสาโลหะที่กัดกร่อนอย่างรุนแรง
การกัดกร่อนค่อยๆ กัดกินโลหะที่ไม่มีการปกป้อง

การเกิดสนิม คือการกัดกร่อนของเหล็กและสตีล ต้องมีสองสิ่งสำหรับการเกิดสนิม: ออกซิเจน (จากอากาศ) และน้ำ สนิม ที่เกิดขึ้นคือเหล็ก(III)ออกไซด์ที่มีน้ำประกอบ

โซ่เหล็กหนักบนหินริมทะเล ซึ่งปกคลุมไปด้วยสนิมสีส้ม-น้ำตาลลึก
น้ำทะเลและอากาศทำให้โซ่เหล็กนี้เกิดสนิมอย่างรุนแรง — สนิมคือเหล็ก(III)ออกไซด์ที่มีน้ำประกอบ
สามหลอดทดลอง: เล็บ铁ในน้ำและอากาศ, เล็บ铁在水中煮沸后封存在油下, และเล็บ铁ในอากาศแห้งพร้อมสารดูดความชื้น
การเกิดสนิมต้องการทั้งน้ำและออกซิเจน — เล็บ铁เกิดสนิมเพียงในหลอดที่มีทั้งสองอย่าง

การป้องกันสนิม

วิธีสร้าง barriers ป้องกันออกซิเจนและน้ำไม่ให้สัมผัสกับเหล็ก:

  • การทาสี, การทา grease (ปกคลุมด้วยน้ำมัน), และการเคลือบด้วยพลาสติก

การชุบสังกะสี (Galvanising) หมายถึงการเคลือบเหล็กด้วยชั้นของสังกะสี วิธีนี้มีประสิทธิภาพสองทาง:

  • เป็น barrier (สังกะสีป้องกันอากาศและน้ำ);
  • ให้ การป้องกันแบบเสียสละ (sacrificial protection) เนื่องจากสังกะสีมีความไวมากกว่าเหล็ก สังกะสีจะสูญเสีย อิเล็กตรอน และเกิดการกัดกร่อนแทนเหล็ก — แม้พื้นผิวจะขีดข่วนก็ตาม
ก้อนสังกะสีติดกับแท่งเหล็ก, มีอิเล็กตรอนไหลจากสังกะสีเข้าสู่เหล็ก
สังกะสี发生ปฏิกิริยากันง่ายกว่าจะเกิดการกัดกร่อนและส่งอิเล็กตรอนให้เหล็ก ทำให้เหล็กได้รับการปกป้องแม้บริเวณพื้นผิวจะถูกขีดข่วน
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Why iron rusts — and how to stop it · ⁨ทำไมเหล็กถึงเป็นสนิม — และวิธีป้องกัน⁩

Step through rusting. Iron needs BOTH water and oxygen, and once it starts the rust flakes off to expose fresh metal — which is why we protect iron. · ⁨ผ่านขั้นตอนการเกิดสนิม เหล็กต้องการ BOTH น้ำและออกซิเจน และเมื่อเริ่มเป็นสนิมชั้นสนิมจะหลุดออกเพื่อเปิดเผยโลหะใหม่ — นี่คือเหตุผลที่เราต้องปกป้องเหล็ก⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
corrosion/kəˈrəʊʒn/ การกัดกร่อน
iron/ˈaɪən/ เหล็ก
chromium/ˈkrəʊmɪəm/ โครเมียม
nickel/ˈnɪkl/ นิกเกิล
rusting/ˈrʌstɪŋ/ การเกิดสนิม (rusting)
rust/rʌst/ สนิม
barrier methods/ˈbærɪə ˈmeθədz/ วิธีการป้องกัน
galvanising/ˈɡælvənaɪzɪŋ/ การชุบสังกะสี
sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ การป้องกันแบบเสียสละ
electrons/ɪˈlektrɒnz/ อิเล็กตรอน
ore/ɔː/ _sampling
9.6

Extraction of metals · ⁨การสกัดโลหะ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
Core Supplement
1 Describe the ease in obtaining metals from their ores, related to the position of the metal in the reactivity series
2 Describe the extraction of iron from hematite in the blast furnace, limited to: (a) the burning of carbon (coke) to provide heat and produce carbon dioxide (b) the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide (c) the reduction of iron(III) oxide by carbon monoxide (d) the thermal decomposition of calcium carbonate/limestone to produce calcium oxide (e) the formation of slag Symbol equations are not required 4 State the symbol equations for the extraction of iron from hematite (a) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (b) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (c) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (d) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (e) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 State that the main ore of aluminium is bauxite and that aluminium is extracted by electrolysis 5 Describe the extraction of aluminium from purified bauxite/aluminium oxide, including: (a) the role of cryolite (b) why the carbon anodes need to be regularly replaced (c) the reactions at the electrodes, including ionic half-equations Details of the purification of bauxite are not required
ไทย
แก่น เพิ่มเติม
1 อธิบายความสะดวกในการได้มาซึ่งโลหะจากแร่ ซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งของโลหะในลำดับความ Active
2 อธิบายกระบวนการสกัดเหล็กจากเฮมาไทต์ในเตาสูง (blast furnace) โดยจำกัดเฉพาะ: (ก) การเผาไหม้คาร์บอน (โค้ก) เพื่อให้ความร้อนและผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ (ข) การลดคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (ค) การลดเหล็ก(III)ออกไซด์ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ (ง) การสลายตัวด้วยความร้อนของแคลเซียมคาร์บอเนต/หินปูนเพื่อผลิตแคลเซียมออกไซด์ (จ) การเกิดตะกอน шлак สมการสัญลักษณ์ไม่จำเป็น 4 ระบุสมการสัญลักษณ์สำหรับการสกัดเหล็กจากเฮมาไทต์ (ก) $\text{C} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2$ (ข) $\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$ (ค) $\text{Fe}_2\text{O}_3 + 3\text{CO} \rightarrow 2\text{Fe} + 3\text{CO}_2$ (ง) $\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$ (จ) $\text{CaO} + \text{SiO}_2 \rightarrow \text{CaSiO}_3$
3 ระบุว่าแร่หลักของอะลูมิเนียมคือบ็อกซ์ไบต์ และอะลูมิเนียมถูกสกัดด้วยการอิเล็กโทรไลซิส 5 อธิบายการสกัดอะลูมิเนียมจากบ็อกซ์ไบต์/อะลูมิเนียมออกไซด์ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แล้ว รวมถึง: (ก) บทบาทของครัยโวลิต (ข) เหตุผลที่แอโนดคาร์บอนต้องมีการเปลี่ยนอย่างสม่ำเสมอ (ค) ปฏิกิริยาที่ขั้วไฟฟ้า รวมถึงสมการครึ่งไอออน รายละเอียดเกี่ยวกับการทำให้บริสุทธิ์ของบ็อกซ์ไบต์ไม่จำเป็น

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

How a metal is taken from its ore 矿石 depends on its place in the reactivity series. Metals below carbon can be extracted by heating with carbon (which removes the oxygen). Metals above carbon are too reactive for this and must be extracted by electrolysis 电解.

Iron from the blast furnace

Iron is extracted from its ore hematite 赤铁矿 (iron(III) oxide) in a blast furnace 高炉:

  • Carbon (coke) burns in hot air to give carbon dioxide and lots of heat.
  • This carbon dioxide 二氧化碳 reacts with more carbon to form carbon monoxide 一氧化碳.
  • The carbon monoxide reduces the iron(III) oxide to iron (this is reduction 还原).
  • Limestone 石灰石 (calcium carbonate) breaks down in the heat to form calcium oxide 氧化钙.
  • The calcium oxide reacts with sandy impurities to form slag 炉渣, which is removed.

Aluminium by electrolysis

Aluminium is extracted from its ore bauxite 铝土矿 (purified to aluminium oxide) by electrolysis:

  • The aluminium oxide is dissolved in molten cryolite 冰晶石 to lower its melting point and save energy.
  • At the cathode 阴极, aluminium ions gain electrons to form aluminium metal.
  • At the anode 阳极, oxygen is formed. This oxygen reacts with the hot carbon anodes and burns them away, so they must be replaced regularly.
ไทย

วิธีการสกัดโลหะจาก แร่ ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง它在ลำดับปฏิกิริยาความไว โลหะที่อยู่ใต้คาร์บอนสามารถสกัดได้ด้วยการให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน (ซึ่งจะดึงออกซิเจนออก) โลหะที่อยู่เหนือคาร์บอนมีความไวเกินไปสำหรับวิธีนี้และต้องสกัดด้วยวิธี อิเล็กโทรไลซิส

โลหะที่อยู่เหนือคาร์บอนสกัดด้วยอิเล็กโทรไลซิส; Those below carbon by heating with carbon
โลหะสูงกว่าคาร์บอนต้องการelectrolysis; Thoseต่ำกว่าถูกให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน

เหล็กจากเตาหลอม

เหล็กถูกสกัดจากแร่ เฮมาไทต์ (เหล็ก(III)ออกไซด์) ใน เตาหลอม (blast furnace):

  • คาร์บอน (coke)燃烧ในอากาศร้อนเพื่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์และความร้อนจำนวนมาก
  • คาร์บอนไดออกไซด์ นี้ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนเพิ่มเติมเพื่อสร้าง คาร์บอนมอนอกไซด์
  • คาร์บอนมอนอกไซด์ ลด เหล็ก(III)ออกไซด์ให้เป็นเหล็ก (这叫 การลด)
  • หินปูน (แคลเซียมคาร์บอเนต) แตกตัวด้วยความร้อนเพื่อสร้าง แคลเซียมออกไซด์
  • แคลเซียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับสิ่งปนเปื้อนทรายเพื่อสร้าง ตะกอน (slag) ซึ่งจะถูกลบออก
เตาหลอมที่มีฉลาก: Charge enters at the top, hot air is blasted in low down, and molten iron and slag are tapped from the bottom
ในเตาหลอม คาร์บอนมอนอกไซด์ลดแร่เหล็ก และหินปูนกำจัดสิ่งปนเปื้อนทรายเป็นตะกอน

อลูมิเนียม bằng电 electrolysis

อะลูมิเนียมถูกสกัดจากแร่ บ็อกซ์ไนต์ (บริสุทธิ์เป็นอะลูมิเนียมออกไซด์) โดยวิธีอิเล็กโทรไลซิส:

  • อะลูมิเนียมออกไซด์ละลายใน ครัยโอไลต์ ที่หลอมเหลวเพื่อลดจุดหลอมเหลวและประหยัดพลังงาน
  • ที่ แคโทด ไอออนของอะลูมิเนียมรับอิเล็กตรอนเพื่อเกิดโลหะอะลูมิเนียม
  • ที่ แอโนด เกิดออกซิเจน ออกซิเจนนี้ทำปฏิกิริยากับแท่งแอโนดคาร์บอนร้อนและเผาไหม้ไป ทำให้ต้องเปลี่ยนแท่งเหล่านี้เป็นประจำ
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Extracting iron in the blast furnace · ⁨การสกัดเหล็กในเบสเฟิร์น⁩

Iron is below carbon in reactivity, so carbon can reduce its ore to the metal. · ⁨เหล็กอยู่ต่ำกว่าคาร์บอนในลำดับ reactivity ดังนั้นคาร์บอนจึงสามารถลด_sampling ของมันให้เป็นโลหะได้⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
electrolysis/ɪlekˈtrɒləsɪs/ electrolysis
hematite/ˈhemətaɪt/ เฮมาไทต์
blast furnace/blæst ˈfɜːnɪs/ เตาสูง
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ คาร์บอนไดออกไซด์
carbon monoxide/ˈkɑːbən mʌˈnɒksaɪd/ คาร์บอนมอนอกไซด์
reduction/rɪˈdʌkʃn/ การลดรูป (reduction)
limestone/ˈlaɪmstəʊn/ หินปูน
calcium oxide/ˈkælsɪəm ˈɒksaɪd/ แคลเซียมออกไซด์
slag/slæɡ/ ตะกอนหลุม
bauxite/ˈbɔːksaɪt/ บ็อกซไนต์
cryolite/ˈkraɪəlaɪt/ ไครโอไลต์
cathode/ˈkæθəʊd/ แคโทด
anode/ˈænəʊd/ แอนโอด
effervescence/ˌefəˈvesəns/ ฟองแก๊ส
9.6

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Learn the reactivity series (potassium → gold). A more reactive metal displaces a less reactive one from a solution of its ions.
  • Metals above carbon are extracted by electrolysis; those below carbon (like iron) can be extracted by heating with carbon.
  • Rusting needs both water and oxygen. Barrier methods (paint, oil) keep them out; galvanising also gives sacrificial protection, because the more reactive zinc corrodes instead of the iron.
  • Alloys are harder than pure metals because the different-sized atoms stop the layers of ions sliding over each other.
ไทย
  • เรียนรู้ ลำดับความไวต่อปฏิกิริยา (โพแทสเซียม → ทองคำ) โลหะที่มีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่าจะแทนที่โลหะที่มีความไวต่อปฏิกิรยาน้อยกว่าออกจากสารละลายไอออนของมันได้
  • โลหะ เหนือ คาร์บอน สกัดด้วย อิเล็กโทรไลซิส; โลหะ ใต้ คาร์บอน (เช่น เหล็ก) สามารถสกัดด้วยการให้ความร้อนร่วมกับคาร์บอน
  • การเป็นสนิม ต้องมี ทั้ง น้ำและออกซิเจน วิธีป้องกันด้วย屏障 (สี, น้ำมัน) ป้องกันไม่ให้เข้า; การชุบสังกะสี ยังให้ protection แบบเสียสละ เพราะสังกะสีที่มีความไวต่อปฏิกิยามากกว่าจะเกิดการกัดกร่อนแทนเหล็ก
  • อัลลอยด์ มีความแข็งกว่าโลหะบริสุทธิ์เพราะอะตอมที่มีขนาดต่างกันขัดขวางการลื่นไหลของชั้นไอออนเหนือกัน

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน IGCSE Chemistry · ⁨Chemistry IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP