hinweise zur benutzung surftipp w3bw4i elementechemie-codes sind auf den jeweiligen seiten des kapitelbeginns zu finden diese führen zu weiteren informationen materialien oder übungen im internet den code einfach in das suchfeld auf www.klett.de eingeben motivation kontexte die kapitelüberschrift ab bil dun gen und phänomene aus dem kapitel inhalt kennzeichnen die motivationsseite ver schiedene impulse sollen zum inhalt des kapitels hinführen auf den kontextseiten werden verschiedene themen des kapitels kontext orientiert angesprochen bei den arbeits aufträgen handelt es sich häufig um rechercheaufgaben exkurs abschnitte oder ganze seiten gekennzeichnet mit orange farbenen linien inhalt weiter führender stoff sowie zusatzinfor mationen zu kontexten aus umwelt medizin und naturwissenschaften technik und geschichte grundwissen sachlogisch und übersicht lich strukturierte lernund informationsseiten welche einen sicheren erwerb der vom rahmenlehrplan geforderten kompetenzen gewährleisten auf diesen seiten werden fächerverbindende inhalte oder vorschläge für besondere unterrichtsmethoden dargestellt bzw fachmethoden vertieft durchblick auf diesen seiten werden einerseits die wichtigsten lerninhalte und fach begriffe des kapitels kurz erläutert andererseits enthalten diese seiten eine auswahl an aufgaben mit denen die schülerinnen und schüler ihr jeweiliges grundwissen der themenfelder selbst kontrollieren können elemente chemie –10 gesamtband ist neben der thematischen gliederung nach themenfeldern auch nach funktionellen bausteinen strukturiert die nachfolgende auflistung gibt einen überblick v1 schülerversuch die all ge meinen hinweise zur ver meidung von unfällen beim experimentieren müssen bekannt sein insbesondere ist immer eine schutzbrille zu tragen auch schüler versuche sind nur auf an weisung des lehrers auszuführen v1 lehrerversuch gefahrensymbol bei versuchen die mit diesem zeichen versehen sind müssen vom lehrer besondere vorsichts maß nahmen getroffen werden praktikum ausführlich beschriebene leicht durchführbare schülerexperimente welche die schüler in chemie übungen eigenständig durch führen können

ernst klett verlag stuttgart leipzig für die gymnasien in rheinland-pfalz oliver blauth paul gietz werner schierle elemente chemie gesamtband

hinweise zu den versuchen vor der durchführung eines versuchs müssen mögliche gefah renquellen besprochen werden die geltenden richt linien zur vermeidung von unfällen beim experimentieren sind zu beachten da experimentieren grundsätzlich umsichtig erfolgen muss wird auf die üblichen verhaltensregeln und die regeln für sicherheit und gesundheitsschutz beim umgang mit gefahrstoffen im unterricht nicht bei jedem versuch ge sondert hingewiesen beim experimentieren muss immer eine schutzbrille getragen werden bei der erstellung dieses unterrichtswerkes wurde auch auf andere titel der reihe elemente chemie elemente chemie arbeitsblätter und arbeitsblätter plus zurückgegriffen deren autorinnen und autoren sind peter anselment siegfried abberger wolfram bäurle insa beier prof dr susanne bickel annette both prof dr gerhard bouchon heike brauer edgar brückl achim bühler harald daumke silke dittl torsten eggert prof werner eisner alexander frey paul gietz friedrich glück erwin graf yvonne greve heike große vanessa herkenhoff ursula himmler barbara hoppe dr erhard irmer marie-luise janning axel justus rolf kleinhenn dr andreas korn-müller elke koßmann wencke lehmacher prof dr klaus laitenberger hans linke martin lüdecke antonia marquart prof dr peter menzel dr martina mihlan anna neumann-van-duffelen hildegard nickolay norbert nuscher reinhard peppmeier dr christian preitschaft meike reinhold nadine richter gyda rupprecht bernd schäpers horst schaschke hartmut scheible prof dr werner schierle bärbel schmidt andrea schuck holger schulz bettina sommer michael sternberg chris telscher eberhard theophel dr jutta töhl-borsdorf tanja tüllinghoff michael wächter rudolf wastl-mayrhofer martina weißmeyer burkhard weizel reinhard werner charlotte willmer-klumpp ulrike wolf thomas zahn peter zehentmeier dr thorsten zippel auflage 2019 alle drucke dieser auflage sind unverändert und können im unterricht nebeneinander verwendet werden die letzte zahl bezeichnet das jahr des druckes das werk und seine teile sind urheberrechtlich geschützt jede nutzung in anderen als den gesetzlich zu gelassenen fällen bedarf der vor herigen schrift lichen einwilligung des verlages hinweis zu urhg weder das werk noch seine teile dürfen ohne eine solche einwilligung eingescannt und in ein netzwerk eingestellt werden dies gilt auch für intranets von schulen und sonstigen bildungseinrichtungen fotomechanische wiedergabe nur mit genehmigung des verlags auf verschiedenen seiten dieses bandes befinden sich verweise links auf internet-adressen haftungshinweis trotz sorgfältiger inhaltlicher kontrolle wird die haftung für die inhalte der externen seiten ausgeschlossen für den inhalt dieser externen seiten sind ausschließlich die betreiber verantwortlich sollten sie daher auf kostenpflichtige illegale oder anstößige inhalte treffen so bedauern wir dies ausdrücklich und bitten sie uns umgehend per e-mail davon in kenntnis zu setzen damit beim nachdruck der verweis gelöscht wird ernst klett verlag gmbh stuttgart 2015 alle rechte vorbehalten www.klett.de redaktion bettina sommer thomas bitter alfred tompert dtp/ satz elfriede könig umschlaggestaltung susanne hamatzek martin raubenheimer autoren oliver blauth paul gietz prof dr werner schierle regionale beratung tatjana noé renate wollscheid grafiken alfred marzell schwäbisch gmünd karin mall berlin tom menzel rohlsdorf otto nehren achern normaldesign schwäbisch gmünd grundkonzeption des layouts komaamok stuttgart druck firmengruppe appl aprinta druck wemding printed in germany isbn 978-3-12-756207-1

inhaltsverzeichnis neugierig auf chemie von der beobachtung zur theorie experimentieren im chemieraum grundregeln des experimentierens der umgang mit dem gasbrenner praktikum experimente mit dem gasbrenner ein experiment planen das versuchsprotokoll der laborschein durchblick zusammenfassung und übung stoffe und atome auf den stoff kommt es an stoffe und stoffeigenschaften dichte schmelzund siedetemperatur praktikum experimente zu cola-getränken exkurs siedetemperatur und druck diffusion und kugelteilchenmodell teilchenmodell und aggregatzustand exkurs modelle im alltag und in der chemie 1.10 die verbrennung eine chemische reaktion 1.11 verbrennung von metallen 1.12 praktikum erhitzen von metallen an der luft 1.13 metalle reagieren mit sauerstoff 1.14 verbindungen und elementare stoffe 1.15 chemische reaktion und die masse der stoffe 1.16 nichtmetalle reagieren mit sauerstoff 1.17 atome 1.18 elemente bingo 1.19 elementare stoffe und verbindungen im atommodell 1.20 das periodensystem der elemente 1.21 durchblick zusammenfassung und übung vom kochsalz zur ionenbindung salz nicht nur zum würzen vom steinsalz zum kochsalz industrielle salzgewinnung geschichte der salzgewinnung trinkwasser aus salzwasser exkurs destillation und teilchenmodell eigenschaften von kochsalz die alkalimetalle exkurs erdalkalimetalle 2.10 exkurs feuerwerk der farben 2.11 halogene 2.12 halogene sind salzbildner 2.13 elektrische ladung im atom 2.14 das kern-hülle-modell 2.15 exkurs der rutherford-versuch 2.16 atomkern und isotope 2.17 schalenmodell und periodensystem 2.18 exkurs ionen sind lebenswichtig 2.19 edelgase und elektronenanordnung 2.20 die bildung von ionen 2.21 das natriumchlorid-gitter 2.22 exkurs energiebilanz der salzbildung 2.23 eigenschaften von ionenverbindungen 2.24 formeln von ionenverbindungen 2.25 durchblick zusammenfassung und übung verbrennungen liefern energie energieträger zum heizen und fahren chemische reaktion und energie energie aus verbrennungsreaktionen wasser eine verbindung eigenschaften des wasserstoffs bildung und zerlegung von wasser moleküle und molekulare stoffe die bindung in molekülen vom reaktionsschema zur reaktionsgleichung 3.10 aktivierungsenergie 3.11 erneuerbare energiequellen 3.12 praktikum grundlagen der brandbekämpfung 3.13 brände verhüten und löschen 3.14 methan hauptbestandteil von erdgas und biogas 3.15 das methan-molekül 3.16 die alkane eine homologe reihe 3.17 erdgas wasserstoff und weitere energieträger 3.18 durchblick zusammenfassung und übung metalle und metallgewinnung aus rohstoffen werden gebrauchs gegenstände eigenschaften der metalle die metallbindung exkurs geschichte der metallgewinnung edle und unedle metalle praktikum metalle reagieren mit schwefel reduktion von metalloxiden elektronenübergänge redoxreaktionen wie viel metall kann man aus einem erz gewinnen 4.10 ötzi und sein kupferbeil 4.11 der hochofen ein großtechnischer prozess 4.12 gruppenpuzzle stahl ein hightech-produkt 4.13 exkurs metalle überall 4.14 praktikum untersuchung von getränkedosen 4.15 rosten 4.16 durchblick zusammenfassung und übung das gelb hinterlegte kapitel finden sie in dieser demo-version des digitalen unterrichtsassistenten

inhaltsverzeichnis molekülbau und stoffeigenschaften sauber und schön der räumliche bau von molekülen die polare elektronenpaarbindung wasser molekülbau und siedetemperatur exkurs wasser weitere besondere eigenschaften wasser als lösungsmittel exkurs temperaturänderung beim lösen von salzen eigenschaften der alkane alkane und isomerie 5.10 benennen verzweigter alkane 5.11 lernzirkel alkane 5.12 kohlenwasserstoffe mit doppelbindungen 5.13 exkurs alkoholgenuss alkoholmissbrauch 5.14 alkohol-herstellung durch gärung 5.15 das ethanol-molekül 5.16 eigenschaften und verwendung von ethanol 5.17 homologe reihe der alkanole 5.18 exkurs vielfalt der alkohole 5.19 eigenschaften der alkohole 5.20 lernzirkel alkohole 5.21 exkurs alkohole als emulgatoren 5.22 friedrich wöhler und die harnstoffsynthese 5.23 exkurs oxidation von alkoholen aldehyde und ketone 5.24 essig und essigsäure 5.25 alkansäuren homologe reihe 5.26 die esterbildung 5.27 exkurs ester eigenschaften und verwendung 5.28 durchblick zusammenfassung und übung säuren und laugen säuren und laugen im alltag worin unterscheiden sich säuren und saure lösungen was sind laugen und alkalische lösungen indikatoren und ph-wert säure-base-definition nach br nsted protonendonatoren und -akzeptoren ammoniak und ammoniumchlorid typische reaktionen von säuren exkurs reaktionen von säuren mit salzen 6.10 typische reaktionen von laugen 6.11 die neutralisation 6.12 massenanteil massenund volumenkonzentration 6.13 praktikum der umgang mit pipette und bürette 6.14 praktikum konzentrationsermittlung durch titration 6.15 saurer regen und waldschäden 6.16 wichtige säuren in der technik 6.17 wichtige säuren in der natur 6.18 säuren als lebensmittel-zusatzstoffe 6.19 wichtige laugen in natur und technik 6.20 durchblick zusammenfassung und übung kunststoffe kunststoffe überall praktikum eigenschaften von kunststoffen riesenmoleküle aus kleinen molekülen exkurs polyester und polyurethane kunststoffe struktur und eigenschaften exkurs verarbeitung von kunststoffen mülleimer meer verwertung von kunststoffen kunststoff-flasche oder glasflasche 7.10 exkurs kleidung aus naturfasern und chemiefasern 7.11 biologisch abbaubare kunststoffe 7.12 durchblick zusammenfassung und übung vom reagenzglas zum reaktor chemische industrie in und um rheinland-pfalz praktikum alkoholische gärung die herstellung von bier katalysatoren helfer bei chemischen reaktionen praktikum chemische reaktion und katalysator herstellung von schwefelsäure im labor industrielle herstellung von schwefelsäure umweltschutz im betrieb exkurs silicium von kieseln zum computerchip 8.10 exkurs industrielle herstellung von ammoniak 8.11 exkurs verwendung von schwefelsäure und ammoniak 8.12 exkurs mineraldünger 8.13 chemie im beruf 8.14 betriebserkundung 8.15 durchblick zusammenfassung und übung

inhaltsverzeichnis analytische verfahren den stoffen auf der spur stoffe analysieren qualitative ionennachweise eindeutigkeit und nachweisgrenze praktikum ionennachweise praktikum wasseruntersuchung masse und teilchenanzahl die konzentration saurer und alkalischer lösungen praktikum maßanalyse titration 9.10 chromatografie 9.11 analytik in der medizin 9.12 exkurs auf der suche nach spuren 9.13 praktikum darstellung von messwerten am pc 9.14 durchblick zusammenfassung und übung gefährliche stoffe 10.1 gefährlichen stoffen auf der spur 10.2 chemikalien können gefahrstoffe sein 10.3 gift oder kein gift die dosis machts 10.4 pestizide in der nahrungskette 10.5 bienenverluste 10.6 exkurs dem täter auf der spur 10.7 vom alkohol zum katerfrühstück 10.8 exkurs methanolvergiftung 10.9 explosionen 10.10 exkurs staubexplosionen 10.11 exkurs alfred nobel und das dynamit 10.12 exkurs vergleich verschiedener sprengstoffe 10.13 sprengstoffklassen 10.14 exkurs schwarzpulver und feuerwerk 10.15 durchblick zusammenfassung und übung stoffe im fokus von umwelt und klima 11.1 kohlenstoffkreislauf und klima 11.2 kohlenstoffoxide und kohlensäure 11.3 carbonate und hydrogencarbonate 11.4 exkurs rund um den kalk 11.5 der kohlenstoffkreislauf 11.6 praktikum eigenschaften von kohlenstoffdioxid 11.7 kohlenstoffdioxid und die versauerung der meere 11.8 erdatmosphäre und treibhauseffekt 11.9 modellieren mit regelkreisen 11.10 exkurs speicherung eine lösung des co -problems 11.11 exkurs landwirtschaft und böden als klimafaktoren 11.12 polarforschung 11.13 exkurs der stickstoffkreislauf 11.14 regenerative energiequellen 11.15 durchblick zusammenfassung und übung mobile energieträger 12.1 keine mobilität ohne energie 12.2 praktikum redoxreaktionen 12.3 redoxreihe der metall-atome und metall-ionen 12.4 elektronenübergänge bei elektrolysen 12.5 praktikum batterien 12.6 elektronenübergänge und galvanisches element 12.7 wie funktionieren batterien 12.8 energie aus akkumulatoren 12.9 exkurs brennstoffzellen 12.10 elektromobilität 12.11 exkurs recycling von batterien und akkus 12.12 fachsprachen-trainer 12.13 durchblick zusammenfassung und übung basiskonzepte teilchen materie/stoff struktur eigenschaft funktion chemische reaktion energie anhang größen und größengleichungen der umgang mit chemikalien entsorgung von chemikalienabfällen gefahrenund sicherheitshinweise hund p-sätze zeichnerische darstellung von versuchsaufbauten laborgeräte tabellen stichwortverzeichnis bildquellenverzeichnis

surftipp ah4vv6 metalle waren und sind wichtige werk stoffe in vielen generationen erlernten menschen verfahren der metallgewinnung häufig half der zufall der handel oder die einwanderung und anwerbung von fachkräften sorgten für die verbreitung der kenntnisse viele metalle werden aus metalloxiden und metallsulfiden gewonnen die in erzen vermischt mit gestein vorkommen für die wirtschaftliche gewinnung ist der anteil eines metalls bzw seiner verbindung im erz entscheidend bei seltenen und teuren metallen genügen kleine anteile müll ist häufig viel zu wertvoll um auf deponien gebracht oder verbrannt zu werden eisenschrott wird in stahlwerken benötigt sammeln und recyceln vermindern die umweltbelastung und führen zum einsparen von energie wir essen mit besteck aus nicht rostendem stahl kaufen sauerkraut in weißblechdosen trinken eistee aus aluminiumdosen stahl weißblech und alu minium kommen nicht in der natur vor sie müssen aus rohstoffen aus der natur gewonnen werden durch recycling kann der einsatz von rohstoffen verringert werden metalle und metallgewinnung

metalle und metallgewinnung b1 einige mineralien bzw erze aus rohstoffen werden gebrauchsgegenstände a4 erläutere welche eigenschaften metalle für kochtöpfe besonders geeignet machen a5 begründe warum im topfboden die mittlere kupferschicht nach oben und unten von edelstahl abgedeckt ist welchen zweck erfüllt das silberlot metalle leiten wärme wir rühren den heißen kaffee oder tee mit dem löffel um steckt man den löffel sofort danach in den mund kann es passieren dass man sich die lippen und die zunge verbrennt a6 klebe jeweils zwei erbsen mit butter an löffel aus stahl kunststoff und silber stelle die löffel in eine tasse mit heißem wasser decke die tasse mit einem brettchen ab beschreibe und deute deine beobachtungen b2 die fünf schichten eines kochtopfbodens metalle mineralien erze die meisten metalle werden aus mineralien gewonnen als mineral mehrzahl minerale auch mineralien definieren mineralogen natürlich vorkommende feststoffe mit einer einheitlichen chemischen zusammensetzung erz ist ein mit dem gestein verwachsenes mineral oder mineralgemenge aus dem gewinnbringend ein metall gewonnen werden kann a1 nenne die metalle welche sich aus den oben im bild gezeigten mineralien bzw erzen gewinnen lassen a2 recherchiere welches metall sich aus zinnober gewinnen lässt a3 stelle faktoren zusammen von denen es abhängt ob ein erzvorkommen gewinnbringend ausgebeutet werden kann kochtöpfe aus edelstahl hochwertige metallkochtöpfe haben einen besonders dicken plan geschliffenen boden a7 metalleigenschaften lassen sich ändern indem man verschiedene metalle zusammenschmilzt auf diese weise entstehen homogene gemische mit metallischen eigenschaften sie werden als legierungen bezeichnet ermittle aus welchen metallen die legierun gen weißgold und rotgold hergestellt werden ein kleines rätsel es wird für die her stellung einer kupferlegierung benötigt und schmilzt schon bei °c um welches metall handelt es sich gib auch seine dichte und das zeichen für das element an edelstahl silberlot kupfer silberlot edelstahl bleiglanz zinkblende buntkupferkies brauneisenerz b3 in welcher reihenfolge fallen die erbsen kunststofflöffel stahllöffel silberlöffel

metalle und metallgewinnung aus rohstoffen werden gebrauchsgegenstände kupfer recycling durch kälte kupferkabel bestehen aus sehr reinem kupfer eine umweltschonende methode zur rückgewinnung des kupfers ist das einfrieren der alten kabel mit flüssigem stickstoff die kunststoffummantelung wird dadurch spröde und lässt sich abschlagen a10 ermittle aus der tageszeitung den kupferpreis a11 erkläre warum für stromkabel kupfer und nicht eisen oder silber eingesetzt wird unsere euro-münzen b4 verrostetes eisen a8 b4 zeigt ein problem bei der ver wen dung von eisen als werkstoff inwiefern kön nen legierungen abhilfe schaffen erläutere eisen aus dem müll das recycling von metallen und anderen stoffen wird immer bedeutender recycling spart rohstoffe und energie a9 in den meisten orten wird der haushaltsmüll getrennt eingesammelt sammle und bewerte argumente die für und gegen die mülltrennung sprechen b5 die zusammensetzung des hausmülls a12 recherchiere für die anderen euround cent-stücke die angaben wie im beispiel für die 1-euro-münze a13 welche münzen bestehen aus stahl mit einer kupferauflage a14 untersuche die magnetisierbarkeit der euround cent-stücke unterscheide zwischen stark schwach und nicht magnetisierbar b6 aufbau und eigenschaften der 1-euro-münze b7 kupferkabel küchenund gartenabfälle papier pappe glas kunststoffe metalle textilien elektronikschrott problemabfälle batterien medikamente sonstiges asche keramik farbe außen gelb innen weiß rändelung gebrochen geriffelt dicke 2,33 mm masse 7,50 durchmesser 23,25 mm form rund zusammensetzung außen nickel-messing innen kupfer-nickel nickel kupfer-nickel dreischichtig

metalle und metallgewinnung eigenschaften der metalle wärmeleitfähigkeit wenn du ein glas tee trinken willst und dabei den metalllöffel in die flüssigkeit stellst wirst du beobachten dass der teelöffel auch oben heiß wird b1 die gleitfläche eines bügeleisens besteht aus metall damit elektrische energie in form von wärme auf die zu bügelnde wäsche über tragen wird b3 heizkörper die sich an den zimmerwänden befinden werden aus metallen hergestellt weil sie die wärme des in ihnen zirkulierenden heißen wassers gut aufnehmen und wieder an die umgebung abgeben können diese beispiele zeigen dass metalle gute wärmeleiter sind elektrische leitfähigkeit metalle wie kupfer aluminium eisen und magnesium leiten den elektrischen strom v1 b5 da kupfer und aluminium eine gute elektrische leitfähigkeit haben werden diese metalle zur herstellung elektrischer leitungen verwendet b2 b3 metalle sind gute wärmeleiter verformbarkeit aufgrund ihrer leichten ver formbarkeit werden metalle als werkstoffe zur herstellung von büroklammern dosen und münzen verwendet an einem kupferdraht oder magnesiumband kannst du selbst de monstrieren dass sich metalle gut biegen und verformen lassen autokarosserien b4 werden aus dünnen stahlblechen gefertigt die mit riesigen pressen in die gewünschte form gebracht werden eine autokarosserie ist aus etwa blechteilen zusammengebaut metallischer glanz alle metallstücke haben eine glänzende oberfläche man spricht vom metallglanz wegen ihres aussehens werden metalle deshalb auch zu schmuckstücken und münzen verarbeitet alle metalle sind elektrisch leitfähig und gute wärmeleiter auch sind sie gut verformbar und zeigen eine glänzende oberfläche b4 autokarosserie in einer montagestraße b2 metalle leiten den elektrischen strom b1 ein teelöffel leitet wärme v1 untersuche mit einer apparatur nach b4 kap die elektrische leitfähigkeit von blechen aus kupfer aluminium und eisen von einem magnesiumband einem holzstab einem glasstab und von einem kunststoffstreifen a1 aluminium besitzt eine niedrige dichte 2,70 g/cm dieses macht aluminium zu einem wertvollen metall nenne einige konkrete beispiele für die verwendung von aluminium wärmeleitfähigkeit wird auch als thermische leitfähigkeit bezeichnet

metalle und metallgewinnung eigenschaften der metalle legierungen nach bedarf lassen sich neue werkstoffe mit gewünschten eigenschaften herstellen indem man metalle zusammenschmilzt auf diese weise entstehen homogene gemische die ebenfalls metallische eigenschaften besitzen sie werden als legierungen bezeichnet eine legierung aus kupfer und zinn ist die bronze das gelblich glänzende messing ist eine legierung aus kupfer und zink aus messing fertigt man vor allem türund fenstergriffe münzen und schrauben durch ein zusammenschmelzen von eisen mit etwas chrom und nickel kann man nirosta nichtrostenden stahl herstellen reines gold das ein weiches metall ist kann durch zusammenschmelzen mit silber zu weißgold bzw mit kupfer zu rotgold härter gemacht werden das zahngold stellt eine legierung aus gold und platin dar die in der zahnmedizin verwendete und umstrittene amalgamfüllung ist eine legierung aus silber zink und quecksilber legierungen die queck silber enthalten werden als amalgame bezeichnet high-tech-metalle eisen ist das am meisten eingesetzte metall im vorigen jahrhundert begann der große einsatz von aluminium b5 heute werden für laptops handys flachbild schirme und für fast alle zukunftstechno logien metalle benötigt über die vor einigen jahren nur fachleute bescheid wussten b5 verwendung von aluminium massenanteil b8 ein kleiner neodymmagnet hält ein großes mess gewicht b6 praseodym ermöglicht die herstellung kräftiger magnete für windkraftanlagen ein wichtiger einsatzbereich sind hybrid-autos kilogramm des metalls lanthan sind in einer batterie eines solchen autos lanthan kommt relativ häufig in der erdkruste vor es wird aber da große mengen verbaut werden auch in besonderem maße nachgefragt dauermagnete bestehen meist aus eisen oder eisenoxiden mit der zeit lässt ihre leistung nach enthält der dauermagnet zusätzlich neodym so entmagnetisiert er sich kaum so können besonders leistungsstarke und vor allem langlebige dauermagnete hergestellt werden das macht sie auch in der automobilindustrie für elektromotoren besonders begehrt praseodym verwendet man zur herstellung kräftiger magnete b6 außerdem steckt es in starken dauer magneten von kleinen mikro phonen und lautsprechern von smartphones gallium wird in mikrochips für handys ver wendet fotovoltaikund displayhersteller konkurrieren um indium eine reihe von zukunftstechnologien ist auf bestimmte seltene metalle angewiesen so dass ihr massenhafter einsatz durch rohstoffengpässe bedroht ist auch politische einflüsse der länder in denen diese seltenen metalle gewonnen werden kön nen deren einsatz beeinflussen b7 getriebe einer windkraftanlage aus metall massenanteil masse eines bestandteils im verhältnis zur gesamt masse technik maschinenbau verkehr bauwesen verpackung gebrauchsgüter

metalle und metallgewinnung die metallbindung b1 magnesium-atom atomrumpf und valenz elektronen die charakteristischen stoffeigenschaften der ionenverbindungen salze haben wir in kap 2.22 mithilfe ihres aufbaus erklärt um die charakteristischen eigenschaften der metalle zu erklären müssen wir nun auch deren aufbau betrachten elektrische leitfähigkeit eine wässrige natriumchlorid-lösung leitet den elektrischen strom festes natriumchlorid dagegen nicht diese fähigkeit haben wir auf die frei beweglichen ionen in der lösung zurückgeführt die hohe elektrische leitfähigkeit von metallen kann aber nicht auf dem vorhandensein frei beweglicher ionen beruhen weil metalle bei zimmertemperatur mit ausnahme von queck silber feststoffe sind demnach müssen andere ladungsträger im metall den stromfluss bewirken metall-atome haben meist nur wenige valenzelektronen diese lassen sich leicht vom rest lichen teil des atoms entfer nen bei den magnesium-atomen entstehen aus den neutralen atomen durch abgabe von jeweils zwei elektronen zweifach positiv ge ladene atomrümpfe b1 im metall werden die positiv geladenen atom rümpfe die sich aufgrund ihrer gleichen ladung abstoßen würden durch die negativ gelade nen elektronen zusammengehalten b2 links die elektronen können sich zwischen den atomrümpfen frei bewegen und sind nicht mehr an einzelne metall-atome gebunden man sagt die elektronen sind delokalisiert weil sich die elektronen im metall wie die teil chen eines gases bewegen spricht man von einem elektronengas in dieses sind die atom rümpfe eingebettet sie sind ähnlich wie die ionen in einem salzkristall in einem metallgitter angeordnet der zusammenhalt wird durch die anziehung zwischen den positiv geladenen atomrümpfen und den negativ ge ladenen elektronen bewirkt und als metall bindung bezeichnet b2 atomrumpfmodell und verhalten der elektronen beim anlegen einer elektrischen spannung valenzelektron vereinfachtes modell atomrumpf atomrumpf von magnesium magnesiumatom negativ geladenes elektron positiv geladener atomrumpf magnesiumband

metalle und metallgewinnung die metallbindung die hohe beweglichkeit der elektronen zwi schen den atomrümpfen bewirkt die elek tri sche leitfähigkeit der metalle elek tri scher strom im metall ist nichts anderes als der fluss von elektronen b2 rechts eine metallbindung wird durch die anziehung zwischen positiv geladenen atomrümpfen und negativ geladenen elektronen elektronengas bewirkt untersuchungen zeigen dass metalle bei niedrigen temperaturen den elektrischen strom besser leiten als bei hohen temperaturen das hängt damit zusammen dass die atomrümpfe im metallgitter durch energiezufuhr zum stärkeren schwingen gebracht werden und dadurch der zwischenraum zwi schen ihnen geringer wird der freie elektronenfluss zwischen den atomrümpfen wird auf diese weise behindert und so die elektrische leitfähigkeit des metalls herabgesetzt wärmeleitfähigkeit erhitzt man ein metall so wird sowohl den atomrümpfen als auch dem elektronengas energie zugeführt die positiv geladenen atomrümpfe beginnen zu vibrieren und schwingen dadurch können sie sich gegenseitig anstoßen und so die energie auf benachbarte teilchen übertragen die folge ist dass sich die wärme energie über das ganze metall ausbreitet an der wärmeleitung nehmen aber auch die delokalisierten elektronen teil wenn sie zu sätzlich bewegungsenergie bekommen bei hohen temperaturen überwiegt die energieübertragung durch die atomrümpfe bei niedrigen temperaturen die durch die frei beweglichen elektronen verformbarkeit im ionengitter eines salzes sind die kationen und anionen fest an ihre plätze gebunden elektrostatische anziehungskräfte zwischen ihnen bewirken den zusammenhalt in metallen dagegen haben die teilchen eine größere bewegungsfreiheit beim verformen eines metalls werden die atomrümpfe und elektronen immer so verschoben dass im gegensatz zu einem ionengitter keine neuen bindungssituationen entstehen können das elektronengas hält weiterhin die atomrümpfe zusammen b3 legierungen metallschmelzen mischen sich gut beim abkühlen entstehen legierungen das metallgitter der legierung besteht aus atomrümpfen verschiedener metalle diese werden durch das elektronengas zusammengehalten b4 weil eine legierung einen ähnlichen aufbau wie ein reines metall hat ist auch sie elektrisch leitfähig ein guter wärmeleiter verformbar und zeigt eine glänzende oberfläche aber eigenschaften wie dichte härte und beständigkeit gegenüber chemikalien können im vergleich zu den reinen metallen weitgehend andere sein b3 metalle lassen sich gut verformen b4 schicht im metallgitter einer legierung aus drei verschiedenen metallen

metalle und metallgewinnung exkurs geschichte der metallgewinnung die frühgeschichte der menschheit wird heute eingeteilt in die steinzeit bronzezeit und eisenzeit diese einteilung richtet sich nach dem material aus welchem die werkzeuge geräte und waffen überwiegend gefertigt waren die in der jeweiligen zeit und in den verschiedenen regionen verwendet wurden es ist nicht bekannt wo die ersten metalle bearbeitet wurden die archäologen sind sich nicht einig ob menschen zuerst gold oder kupfer oder irgendein anderes metall benutzten es ist jedoch sehr wahrscheinlich dass zunächst nur in der natur gediegen vorkommende metalle wie gold oder kupfer bearbeitet wurden kupfer aus erz einen riesigen fortschritt machten die menschen als sie entdeckten dass man kupfer aus erzen gewinnen kann der älteste bekannte ort der gewinnung von kupfer aus kupfererz der etwa 4100 chr besiedelt wurde ist im heutigen iran ent deckt worden in der folgezeit wurde das kupfer in einem geschlossenen ofen aus erz und holz gewonnen holz wurde schließlich durch holz kohle ersetzt brennende holzkohle kann unter luftzufuhr so stark erhitzt werden dass reines und flüssiges kupfer aus den erzen hergestellt werden kann die öfen wurden deshalb später an berghängen errichtet sodass der hangwind zum feuer geleitet werden konnte die schmiede lernten auch die entwicklung von gussformen und das gießen von geschmolzenem kupfer zu plastiken werkzeugen und waffen waffen und werkzeuge aus kupfer ließen sich leicht verbiegen und wurden stumpf bronze die nachteile des kupfers weist die bronze nicht auf bronze eine legierung des kupfers mit einem zinnanteil von bis ist härter als kupfer äxte und messer aus bronze lassen sich leicht schärfen bronze kann leicht geschmolzen und in formen gegossen werden feste bronze lässt sich gut hämmern auch heute noch wird sie zur herstellung von schmuck gefäßen und denkmälern ver wendet in mitteleuropa dauerte die bronzezeit un gefähr von 2200 bis chr in dieser zeit wurden der bergbau für kupferund zinn erze intensiviert die erzaufbereitung weiterentwickelt und die technik der metallverarbeitung verfeinert b2 kultwagen in bronze aus acholshausen bayern um 1000 chr erze in der natur vorkommende feststoffgemische aus denen es sich lohnt metalle aus ihren verbindungen zu gewinnen gediegen findet man ein metall in der erdkruste als elementaren stoff so liegt es gediegen vor b3 waffen der frühen eisenzeit von links nach rechts dolchscheide dolch lanze jh chr a1 erläutere warum im rennfeuerofen gewonnenes eisen mehrfach aufgeheizt und geschmiedet werden musste a2 warum ist es günstig in einem selbst gebauten rennfeuerofen die luft mithilfe eines föhns einzublasen begründe b1 faustkeil aus der steinzeit

metalle und metallgewinnung exkurs geschichte der metallgewinnung von der bronzezur eisenzeit bronze wurde allmählich durch den werkstoff eisen abgelöst eisen bzw stahl ist besser für die herstellung von nägeln pflügen und waffen geeignet die eisengewinnung wurde wahrscheinlich an mehreren orten der erde mehr als 1000 jahre vor chr unabhängig voneinander erfunden” in mitteleuropa haben erstmals die kelten um etwa chr eisenerze verarbeitet in nie drigen öfen erhitzten sie eisenerze im holz kohlefeuer unter starker luftzufuhr es bil dete sich ein klumpen aus eisen und schlacke diese wurde durch wiederholtes erhitzen und schmieden entfernt und das eisen bearbeitet im späten mittelalter baute man hohe stück öfen ihr erzeugnis nannte man eisen„stück” auf dem holzschnitt aus dem jahre 1556 b6 benutzen schmiede die grundlegenden techniken der eisengewinnung und eisenbearbeitung im hintergrund gewinnt ein arbeiter das erz in einem schmelzofen der aus ziegeln gefertigt wurde in seiner nähe hämmern zwei männer roheisenstücke zusammen während der schmied im vordergrund mit einem mechanisch betriebenen hammer ein stück metall be arbeitet durch die steigerung der temperatur im stückofen ließ sich roheisen in geschmol zener form gewinnen mit zunehmender größe der öfen entwickelte sich die bezeichnung hochofen er wurde anfangs mit holzkohle später mit koks aus steinkohle betrieben massenanteil element über si fe al ca na mg ti mn 0,01 0,1% cu zn ni cr 0,001 0,01 sn li pb b4 schüler gewinnen eisen aus dem von ihnen errichteten rennfeuerofen b5 schnitt durch einen rennfeuerofen mit füllung b7 massenanteile verschiedener elemente in der erdkruste b6 eisengewinnung und -bearbeitung im jh holzkohle erz eisen schlacke blasebalg

metalle und metallgewinnung edle und unedle metalle in kap 1.13 haben wir die oxidation von metallen besprochen metall sauerstoff metalloxid die bisher beob achteten verbrennungen von metallen waren offensichtlich unterschiedlich heftig dies hängt mit der art des metalls zusammen oxidationen unter gleichen bedingungen bei der heftigkeit der verbrennung spielt auch der zerteilungsgrad kap 1.11 b3 eine wichtige rolle deshalb kann ein vergleich der heftigkeit mit der die oxidationen verschiedener metalle verlaufen nur durch metallportionen gleicher korngröße erfolgen b1 reaktionsheftigkeit bei der oxidation ver schiedener metalle man lässt jeweils pulver von kupfer eisen und magnesium in die rauschende brennerflamme rieseln nach zündung in der flamme kommt es außerhalb dieser zur reaktion mit dem sauer stoff der luft v2 dabei zeigen sich deutliche unterschiede in der helligkeit der flamme und damit in der heftigkeit der reaktion b1 von den untersuchten metallen zeigt kupfer die geringste und magnesium die größte heftigkeit der oxidationsreaktion es ergibt sich folgende reihenfolge zunahme der heftigkeit kupfer eisen magnesium  metalle die heftig mit sauerstoff reagieren magnesium zink und eisen werden unedle metalle genannt ihnen stehen edelmetalle wie gold und silber gegenüber silber reagiert unter normalen bedingungen nicht mit sauerstoff sondern nur unter höherem druck gold reagiert überhaupt nicht edelmetalle sind daher die einzigen metalle die in der natur als metallische stoffe gediegen vorkommen metalle wie kupfer stehen bezüglich ihrer reaktivität mit sauerstoff zwischen den edel metallen und den unedlen metallen v1 lass jeweils eine kleine portion kupfereisenund magnesiumpulver gleicher korngröße von oben in die rauschende flamme eines waagerecht eingespannten brenners rieseln verwende dazu einen kleinen trichter v2 fülle ein glasgefäß mit sauerstoff gib auf eine magnesiarinne eine schicht kupferpulver halte die rinne mit einer klammer erhitze an einem ende auf rotglut und schiebe die rinne in das waagerecht gehalterte gefäß führe den versuch auch mit eisenpulver und zinkpulver durch a1 warum kommt gold nicht als erz vor erläutere a2 bleche unedler metalle verlieren ihren glanz wenn sie längere zeit an der luft aufbewahrt werden suche nach einer erklärung eisen kupfer magnesium reaktionsheftigkeit nimmt zu

metalle und metallgewinnung praktikum metalle reagieren mit schwefel metalle und schwefel reagieren zu metallsulfiden bei der reaktion eines metalls mit schwefel entsteht ein metallsulfid der name des reaktionsprodukts wird aus dem namen des metalls mit der endung -sulfid gebildet v1 kupfer reagiert mit schwefel geräte und chemikalien gasbrenner stativ klemme muffe tiegelzange kupferblech cm cm dicke mm schwefel erbsengroße stücke luftballon durchführung gib in ein reagenzglas etwa schwefelstücke und spanne es fast waagerecht ein schiebe den kupferblechstreifen als ,,dach gefaltet bis zur mitte in das reagenzglas und verschließe es dicht mit einem luftballon erhitze das kupferblech und bringe den schwefel zum sieden sodass der schwefeldampf über das heiße kupferblech streicht ziehe den noch heißen veränderten streifen mit einer pinzette aus dem reagenzglas und halte ihn kurz in die nicht leuchtende brennerflamme sodass noch anhaftender schwefel verbrennt abzug aufgabe protokolliere die versuchsbeobachtungen v2 untersuchung des produktes aus v1 geräte und chemikalien becherglas reagenzgläser reibschale mit pistill spatel lupe kupfer schwefel durchführung halte zur untersuchung der wärmeleitfähigkeit ein dünnes stück schwefel ein kupferblech und den blauschwarzen streifen aus v1 in heißes wasser versuche den blauschwarzen streifen zu verbiegen vergleiche mit einem kupferblechstreifen und einem stück schwefel zerreibe den blauschwarzen stoff und betrachte eine kleine portion unter der lupe verfahre ebenso mit einem gemisch aus kupferund schwefelpulver fülle zwei reagenzgläser etwa zur hälfte mit wasser und gib in das erste eine kleine portion des zerriebenen blauschwarzen stoffes und in das andere eine kleine portion des kupfer-schwefel-gemisches schüttle kräftig und lass die reagenzgläser eine weile stehen aufgabe vergleiche den erhaltenen stoff aus v1 mit kupfer und schwefel stelle die versuchsbeobachtungen übersichtlich zusammen und deute sie formuliere das reaktionsschema v3 eisen reagiert mit schwefel geräte und chemikalien gasbrenner stativmaterial reibschale mit pistill spatel reagenzglas magnet eisenpulver schwefelpulver luftballon schutzbrille durchführung mische eisenpulver und schwefelpulver gib eine hälfte des gemisches in ein reagenzglas spanne dieses leicht schräg ein verschließe das reagenzglas dicht mit einem luftballon erhitze das gemisch am boden des reagenzglases mit der rauschenden brennerflamme nimm den brenner weg wenn das gemisch aufglüht und beobachte den weiteren verlauf untersuche den entstandenen stoff im vergleich zu eisen und schwefel gehe dazu wie in v2c und v2d vor und untersuche zusätzlich die magnetisierbarkeit der verschiedenen stoffe aufgaben protokolliere den versuchsverlauf stelle die versuchsergebnisse in einer tabelle zusammen und deute sie v4 silber reagiert mit schwefel führe v1 entsprechend mit einem silberblech durch vergleiche die ausgangsstoffe und den neuen stoff miteinander verreibe etwas schwefelpulver auf der oberfläche eines versilberten gegenstandes und wische nach einiger zeit ab deute deine beobachtung b1 ein neuer stoff aus kupfer und schwefel b2 natürlich vor kommende metallsulfide oben zinnober quecksilber sulfid unten bleiglanz bleisulfid b3 silbersulfid auf einem silberlöffel

metalle und metallgewinnung reduktion von metalloxiden viele in der natur vorkommende erze aus denen metalle gewonnen werden sind oxide im prinzip können metalle durch erhitzen der metalloxide erhalten werden ähnlich wie silber aus silberoxid gewonnen werden kann kap 1.14 silberoxid lässt sich durch erhitzen in die elementaren stoffe silber und sauerstoff zerlegen v1 silberoxid silber sauerstoff ag ag man nennt diese reak tion reduktion die reduktion ist die umkehrung der oxidation da bei der reaktion unedler metalle mit sauerstoff ein großer energiebetrag frei wird kap sind die entsprechenden oxide sehr stabil und man benötigt zu deren reduktion durch erhitzen sehr hohe temperaturen daher ist dieses verfahren zur gewinnung solcher metalle wenig geeignet ein metall reagiert mit einem metalloxid ein gemisch aus eisen und kupferoxid glüht nach kurzem erhitzen auf v2 b1 oben eine glüh front bewegt sich durch das gemisch hindurch nach dem erkalten erkennt man rötliche kupferkügelchen und grauschwarzes eisenoxid das schwarze kupferoxid hat mit dem grauen eisen zu rötlichem kupfer und grauschwarzem eisenoxid reagiert b1 unten diese reaktion verläuft exotherm eisen wird zu eisenoxid oxidiert kupferoxid wird zu kupfer reduziert bei der reaktion zwischen kupferoxid und eisen laufen reduktion und oxidation gleichzeitig ab eine solche reaktion bezeichnet man als red uktionsox idationsreaktion abgekürzt redoxreaktion b2 stoffe die wie kupferoxid andere stoffe oxidieren nennt man oxidationsmittel sie selbst werden reduziert bei der bildung von oxiden aus den elementaren stoffen ist sauerstoff b3 reduktionsund oxidationsvermögen einiger metall/metalloxid-paare b1 eisen reagiert mit kupferoxid also das oxidationsmittel stoffe die wie eisen einen anderen stoff re duzieren nennt man reduktionsmittel sie selbst werden oxidiert je unedler ein metall ist desto stärker wirkt es als reduktionsmittel b3 eisen ist ein stärkeres reduktionsmittel als kupfer und kupferoxid ein stärkeres oxidationsmittel als eisenoxid b3 daher reagiert eisenoxid mit kupfer nicht v1 gib eine kleine portion silberoxid in ein reagenzglas und erhitze schwach mit dem brenner halte dabei das reagenzglas möglichst steil mit der öffnung nach oben prüfe den gasraum des reagenzglases mit der glimmspanprobe v2 mische schwarzes kupferoxidpulver und eisenpulver erhitze das gemisch im reagenzglas bis zum ersten aufglühen und entferne das reagenzglas sofort aus der brennerflamme schutzbrille v3 man mischt kupferoxidund zinkpulver bringt das gemisch auf eine magnesiarinne oder porzellanscherbe und erhitzt es schutzbrille schutzscheibe v4 ein gemisch aus einer spatelspitze kupferoxidund magnesiumpulver auf einer magnesiarinne oder porzellanscherbe wird mit der brennerflamme berührt schutzbrille schutzscheibe schutzhandschuhe a1 formuliere für die in v4 ablaufende reaktion das reaktionsschema und die reaktionsgleichung kennzeichne zudem die oxidation und die reduktion reduktion von lat reducere zurückführen b2 beispiel für eine redoxreaktion reduktion kupferoxid eisen kupfer eisenoxid cuo fe cu feo oxidation reduktionsvermögen nimmt zu oxidationsvermögen nimmt zu magnesium zink eisen kupfer silber magnesiumoxid zinkoxid eisenoxid kupferoxid silberoxid

metalle und metallgewinnung reduktion von metalloxiden thermitverfahren redoxreaktionen bei denen starke reduktionsmittel eingesetzt werden können teilweise sehr heftig und unter äußerst starker wärmeentwicklung ablaufen ein gemisch aus rotem eisenoxidpulver und aluminiumgrieß dient zum schweißen von eisenteilen wie schienen b4 es liefert nach zündung in wenigen sekunden weißglühendes flüssiges eisen beim abkühlen er starrt es und verbindet dabei die eisenteile miteinander bei der stark exothermen thermit reaktion werden tempe raturen bis zu °c erreicht eisenoxid aluminium eisen aluminiumoxid fe al fe al kohlenstoff reagiert mit metalloxiden bei der redoxreaktion zwischen einem metall und einem metalloxid verbacken die neu gebildeten stoffe häufig miteinander das neue gemisch muss dann mühsam getrennt werden dieser nachteil entfällt wenn das reduktionsmittel zu einem gasförmigen stoff oxidiert wird erhitzt man ein gemisch aus schwarzem kupferoxid und kohlenstoff v6 so glüht es auf im kalkwasser perlen gasblasen hoch das kalkwasser trübt sich b6 nach dem erkalten erkennt man im reagenzglas einen rötlichen feststoff kupferoxid und kohlenstoff reagieren in einer exothermen reaktion zu kupfer und kohlenstoffdioxid kupferoxid kohlenstoff kupfer kohlenstoffdioxid cuo cu co b4 verschweißen von eisenbahnschienen b5 thermitreaktion versuchsaufbau b6 kohlenstoff reduziert kupferoxid b7 thermitreaktion v5 man mischt rotes eisenoxidpulver aluminiumgrieß und aluminiumpulver und schüttet das gemisch in eine hülse aus aluminiumfolie die in einem mit sand gefüllten blumentopf steckt b5 auf das gemisch gibt man etwas magnesiumpulver und zündet mit einem magnesiumband schutzscheibe schutzbrille v6 gib in ein reagenzglas ein gemisch aus kupferoxidpulver und trockenem holzkohlepulver verschließe das reagenzglas mit einem stopfen in dem ein ge winkeltes glasrohr steckt das in kalk wasser ein taucht b6 erhitze bis die reaktion einsetzt löse noch während der reaktion den stopfen schutzbrille a2 mit welchen der in b3 aufgeführten metallen kann man eisenoxid reduzieren sand filterpapier sand thermitgemisch hülse aus aluminiumfolie magnesiumpulver magnesiumband tontopf

metalle und metallgewinnung elektronenübergänge redoxreaktionen b3 elektronenübergänge von metall-atomen zu nichtmetall-atomen führen zur bildung von ionen hält man ein brennendes magnesiumband in sauerstoff b2 oder in chlor b1 so bildet sich in beiden fällen unter aufleuchten ein weißes pulver das zum teil als rauch ent weicht die zu beobachtenden veränderungen der stoffe sind sehr ähnlich die beiden reaktionsprodukte magnesiumoxid bzw magnesiumchlorid sind beide weiße salze aus den atomen des metalls bzw den atomen der nichtmetalle wurden ionen gebildet diese parallelen führten zur einführung ein heitlicher begriffe in bezug auf die veränderungen bei den teilchen oxidation und elektronenabgabe die stoff liche veränderung bei der reaktion von magnesium oder anderen metallen mit sauer stoff wird als oxidation definiert diese er klärung der oxidation wird nun vor dem hintergrund der kenntnisse über die ver än derungen in der elektronenhülle erweitert und verallgemeinert während der oxidation eines metalls entstehen aus seinen atomen durch abgabe eines elektrons oder mehrerer elektronen positiv geladene ionen unabhängig vom anderen reaktionspartner b1 b2 bekommt der vorgang der elektronenabgabe aus den magnesium-atomen die ein heitliche bezeichnung oxidation magnesium-atome werden also bei der bil dung von magnesiumoxid oder magnesiumchlorid oxidiert dieser oxidationsbegriff ist auch nicht mehr auf metalle oder metall-atome beschränkt oxidation bedeutet nach diesem verständnis ganz allgemein die abgabe von elektro nen diese können von einem atom oder einem anderen teilchen abgegeben werden reduktion und elektronenaufnahme analog zur oxidation definiert man reduktion all gemein als elektronenaufnahme während der bildung von salzen nehmen die nicht metallatome ein oder mehrere elektronen in ihre äußere schale auf sie werden reduziert redoxreaktionen aus experimentellen und alltäglichen erfahrungen wissen wir dass sich metalle nicht ohne weiteres ver ändern so wird eisen erst oxidiert wenn sauerstoff und feuchtigkeit vorhanden sind oder wenn wir es an der luft erhitzen wir haben auch gesehen dass eisenpulver in der brenner flamme sehr viel heftiger zu eisenoxid verbrennt als eisenwolle die reaktionsheftigkeit nimmt also mit dem zerteilungsgrad zu reaktionen können nur dann ablaufen wenn die reagierenden stoffe in kontakt sind es liegt nahe dass auch die veränderung der teilchen auf direktem kontakt beruht teilchen können nur dann elektronen ab geben wenn andere teilchen sie aufnehmen teilchen die elektronen abgeben heißen auch donatoren die aufnehmenden teilchen bezeichnet man als akzeptoren die abgabe von elektronen wird oxidation die aufnahme reduktion genannt elektronenübergänge vom donator zum akzeptor heißen redoxreaktionen elektronendonatoren sind reduktionsmittel elektronenakzeptoren sind oxidationsmittel b1 magnesium reagiert mit chlor b2 magnesium reagiert mit sauerstoff a1 erstelle für die reaktion von natrium mit sauerstoff und für die reaktion von natrium mit chlor ein elektronenübergangsschema wie in b3 elektronenabgabe elektronenaufnahme elektronenaufnahme elektronenabgabe mg mg 2+ 2– mg cl cl cl cl mg 2+

metalle und metallgewinnung wie viel metall kann man aus einem erz gewinnen viele erze sind metalloxide b1 die mit gestein vermischt sind vor der eigentlichen metallgewinnung trennt man in der regel zunächst das metalloxid vom gestein wie viel metall kann man durch die reduktion einer bestimmten metalloxid-portion gewinnen dies lässt sich berechnen gewinnung von eisen aus roteisenerz bei der eisengewinnung wird häufig roteisenerz als rohstoff genutzt es besteht aus rotem eisenoxid mit der verhältnisformel fe wie viel metall kann man durch reduktion einer bestimmten portion eines metalloxids gewinnen berechnung der masse einer elementargruppe von fe die masse lässt sich mithilfe der atommassen kap 1.17 von eisen und sauerstoff bestimmen fe fe 55,8 3‚16,0 111,6 48,0 159,6 ii bestimmung des verhältnisses der masse des eisens zur gesamtmasse des roteisenerzes pro elementargruppe enthält rotes eisenoxid zwei eisen-atome diese haben eine gesamtmasse von 55,8 also insgesamt 111,6 das verhältnis der masse an eisen zur gesamt masse des roteisenerzes kann man folgendermaßen berechnen eisen roteisenerz 111,6 159,6 iii wie viel eisen kann man aus rotem eisenoxid gewinnen durch umstellen ergibt sich eine formel mit der man ausrechnen kann welche masse die eisenportion hat die sich aus einer bestimmten portion roten eisenoxids gewinnen lässt eisen roteisenerz aus tonnen rotem eisenoxid kann man tonnen eisen gewinnen die formel kann auch anders umgestellt werden eisen roteisenerz roteisenerz 1/0,7 eisen roteisenerz 1,43 eisen beispiel um tonnen eisen zu gewinnen benötigt man 7,15 roteisenerz roteisenerz 1,43 7,15 a1 berechne für jedes metalloxid die masse einer elementargruppe in cu feo fe a2 berechne die masse an eisen die man aus magneteisenerz fe gewinnen kann kupfer sollen gewonnen werden berechne die nötige masse an cuprit cu berechne das nötige volumen an luft um aus kupfer schwarzes kupferoxid cuo zu erhalten sauerstoff 1,33 g/l bei °c sauerstoff in luft b1 einige erze magneteisenerz fe roteisenerz fe cuprit cu gasstrom stahlwolle porzellanschiffchen stahlwolle schwarzes kupferoxid exkurs experimentelle bestimmung des massenverhältnisses v1 in ein porzellanschiffchen wägt man jeweils mg mg und mg getrocknetes schwarzes kupferoxid cuo ein die masse wird genau bestimmt das schiffchen wird in ein verbrennungsrohr geschoben anschließend leitet man wasserstoff ein den man nach negativem ausfall der knallgasprobe an der glasrohrspitze entzündet das schiffchen wird erhitzt bis sich in ihm reines kupfer gebildet hat das man an seiner farbe erkennt nachdem das schiffchen im wasserstoffstrom erkaltet ist nimmt man es heraus und ermittelt die änderung der masse a3 berechne für die vier teilversuche in v1 zunächst die masse des entstandenen kupfers bestimme dann das massenverhältnis zwischen kupferportion und kupferoxidportion was fällt auf begründe

metalle und metallgewinnung metalle und metallgewinnung 4.10 ötzi und sein kupferbeil im herbst 1991 fand ein bergsteigerehepaar am tisenjoch in den ötztaler alpen b3 eine mumie von der man heute weiß dass sie über 5000 jahre alt ist sie wird aufgrund des fundortes als ötzi oder auch frozen fritz bezeichnet durch das abtauen des gletschers ist ötzi mit seinen kleidungsund ausrüstungs gegenständen wieder zum vorschein gekommen b1 heute befindet sich die mumie in einem museum in bozen in südtirol die mumie ist schon über 150-mal mithilfe moderner methoden untersucht worden das kupferbeil der ungefähr 1,58 große ötzi b2 hat im übergang von der steinzur bronzezeit gelebt die forscher sind sich darüber einig dass ötzi im alter von ca jahren eines gewaltsamen todes gestorben ist weil unter seinem linken schulterblatt eine pfeilspitze steckte und an seiner kleidung das blut von vier verschiedenen menschen klebte man fand bei der gletscherleiche ein vollständig erhaltenes kupferbeil b4 die klinge besteht zu aus kupfer ötzi muss ein angesehener mann gewesen sein da kupfer zu seiner zeit sehr wertvoll war nach sorgfältigen untersuchungen stammt das kupfer für das beil aus dem salzburger land kupfergewinnung da es im alpenraum keine kupfervorräte in gediegener form gibt wohl aber kupferverbindungen in erzen ist davon auszugehen dass die menschen dort bereits b4 ötzis kupferbeil das weltweit einzigartig ist b1 die mumie wird aus dem eis freigelegt b2 so war ötzi im hochgebirge gekleidet und ausgestattet modell b3 archäologen untersuchen den fundort der mumie des mannes der vor 5300 jahren in die eisigen höhen der ötztaler alpen stieg

metalle und metallgewinnung metalle und metallgewinnung ötzi und sein kupferbeil vor 5000 jahren in der lage waren aus erzen kupfer zu gewinnen in den alpen kommt malachit vor b5 malachit enthält kupfercarbonat cuco der grüne malachit wird heute vor allem zur herstellung von schmuck verwendet b6 erhitzt man malachit oder kupfercarbonat in einem reagenzglas v1 so entstehen kupferoxid und kohlenstoffdioxid cuco cuo co kupferkupferkohlenstoffcarbonat oxid dioxid kupferoxid lässt sich mit holzkohle zu elementarem kupfer reduzieren cuo cu co kupferkohlenkupfer kohlenstoffoxid stoff dioxid ötzi und seine zeitgenossen konnten also kupfer aus malachit herstellen die metallarbeiter haben damals malachit im feuer erhitzt und das entstandene produkt mit holzkohle versetzt so konnten sie den werkstoff kupfer gewinnen aus dem sie dann werkzeuge und waffen herstellten die entdeckung der kupferherstellung ist vermutlich einem zufall zu verdanken in manchen gebieten überzogen jungsteinzeitliche töpfer ihre tongefäße gerne mit einer farbschicht die gefäße wurden dazu im holzkohlefeuer gebrannt als die töpfer ihre gefäße mit einem grünen farbüberzug aus malachit färben wollten erhielten sie im holzkohlefeuer keine grüne glasur sondern es zeigte sich ein glänzender vollkommen neuer stoff auf den gefäßen damit war die gewinnung von kupfer aus einem erz gelungen moderne kupfergewinnung heute gewinnt man kupfer aus kupferkies der aus dem sulfid cufes besteht mit kohlenstoff lassen sich metalle nur aus oxiden gewinnen deshalb müssen sulfidische erze zuerst mit sauerstoff in oxide überführt werden dabei entsteht auch schwefeldioxid diese reaktion bezeichnet man als rösten metallsulfid sauerstoff metalloxid schwefeldioxid erst dann kann die eigentliche metallgewinnung beginnen metalloxid kohlenstoff metall kohlenstoffdioxid b5 zwei kupfermineralien malachit grün und azurit blau v1 erhitze ca kupfercarbonat in einem reagenzglas bis die blaugrüne farbe verschwunden ist füge nach dem erkalten ca holzkohlepulver zu und schüttle kräftig erhitze das gemisch anschließend kräftig schütte nach beendigung der reaktion den reagenzglasinhalt in ein mit wasser gefülltes becherglas beschreibe deine beobachtungen a1 plane ein experiment mit dem man das beim erhitzen des malachits bzw kupfercarbonats gebildete kohlenstoffdioxid nachweisen kann fertige auch eine versuchsskizze an a2 recherchiere weitere ergebnisse der forschung über das leben die kleidung und ausrüstung von ötzi b6 schmucksteine aus malachit

metalle und metallgewinnung 4.11 der hochofen ein großtechnischer prozess eisen ist das wichtigste gebrauchsmetall es kommt in der natur nicht gediegen sondern nur in verbindungen vor die rotund braunfärbungen vieler böden und gesteine be ruhen auf dem vorhandensein von eisenverbindungen von eisenerzen spricht man wenn deren eisenanteil mehr als beträgt eisenerze werden jedoch erst abgebaut wenn der eisenanteil überschreitet bei erzen wie hämatit und magnetit handelt es sich um eisenoxide mit anhaftendem gestein aus ihnen lässt sich durch reduktion eisen gewinnen dazu wird steinkohlenkoks eingesetzt steinkohlenkoks wird durch starkes erhitzen von steinkohle unter luftabschluss gewonnen steinkohlenkoks besteht aus fast reinem kohlenstoff in form von graphit der hochofen eine fabrik zur gewinnung und verarbeitung von eisen heißt heute noch eisenhütte” obwohl sich die mittelalterlichen holzhütten zu eindrucksvollen anlagen ge wandelt haben die menschen die dort arbeiten nennen sich immer noch eisenhüttenleute” das eisen wird in bis zu hohen öfen den hochöfen gewonnen fülleinrichtungen und rohrleitungen verleihen dem hochofen eine gesamthöhe bis zu seine wände bestehen aus feuerfesten aus kleidungen die von einem stahlmantel um geben sind darin sind kühlelemente eingelassen durch die fortwährend wasser fließt roheisenherstellung im hochofen die erze für die eisengewinnung werden am ort ihrer förderung meist schon aufbereitet um den größten teil des gesteins die gangart” von den eisenoxiden abzutrennen diese werden mit noch wenigen gesteinsbeimengungen zu kugelförmigen pellets verbacken der hochofen wird von oben abwechselnd mit koks und möller einem gemisch aus pellets und zuschlägen beschickt die zuschläge kalk oder feldspat sind notwendig um die restlichen gesteinsbestandteile der pellets in niedrig schmelzende schlacke zu überführen b4 hochofenanlage b3 erzhafen duisburg-schwelgern a1 kennzeichne für die gesamtreaktion von eisenoxid mit kohlenstoff zu eisen und kohlenstoffdioxid den oxidationsund den reduktionsvorgang a2 warum befinden sich am oberen ende des hochofens zwei glocken und nicht nur eine erläutere a3 wie viele güterzüge müssen täglich zum hochofen fahren um erz koks und zuschläge heranzuschaffen wenn ein güterzug aus güterwagen besteht und jeder wagen fasst ermittle a4 das massenverhältnis von eisen zu eisenoxid beträgt im roten eisenoxid eisen eisenoxid berechne die masse der eisenportion die sich aus eisenoxid gewinnen lässt b1 eisenerze sind ausgangsstoffe zur eisengewinnung b2 koks magneteisenerz magnetit roteisenerz hämatit pellets

metalle und metallgewinnung der hochofen ein großtechnischer prozess von unten wird erhitzte luft über eine ringleitung in den hochofen eingeblasen die untere koksschicht reagiert mit dem sauerstoff der über °c heißen luft zu kohlenstoffdioxid da bei dieser reaktion sehr viel wärme frei wird steigt die temperatur auf über 1600 °c in einem kleinen bereich sogar auf über 2000 °c kohlenstoffdioxid reagiert mit der darüber liegenden koksschicht fast vollständig zu kohlenstoffmonooxid dieses reduziert den größten teil des eisenoxids zu eisen und wird selbst zu kohlenstoffdioxid oxidiert bis zur schmelzzone ist der hochofen kegelförmig aufgebaut da sich die ausgangsstoffe und die reaktionsprodukte von oben nach unten durch die temperaturzunahme ausdehnen das flüssige eisen und die schlacke sammeln sich im unteren teil des hochofens das flüssige roheisen wird durch sandrinnen in spezialbehälter geleitet in diesen wird es ohne wärmeverluste in stahlwerke und gießereien transportiert die schlacke die auf dem flüssigen roheisen schwimmt verhindert auch dass das eisen durch die heiße luft wieder oxidiert wird die schlacke ist ein wertvolles nebenprodukt sie wird vor allem im straßenbau und zur herstellung von zement verwendet b5 hochofenabstich b7 aufbau eines hochofens und reaktionszonen b6 massenbilanz für einen hochofen je arbeitstag einsatz abgabe erz pellets roheisen zuschläge schlacke koks gichtgas und staub heißwind kühlwasser erwärmtes kühlwasser ein hochofen ist durchschnittlich jahre in betrieb man lässt ihn nie ausgehen da er sonst abgebrochen und neu aufgebaut werden müsste heißwindleitung roheisenabstich °c °c °c °c °c °c 2000 °c °c °c obere glocke zum beschicken angehoben untere glocke zum einfüllen gesenkt wasserkühlung schlacke zuführung von koks und möller reduktionszone eisenoxid wird von kohlenstoffmono oxid zu eisen reduziert fe co fe co das entstehende kohlenstoffdioxid wird in der nächsten koksschicht wieder zu kohlenstoffmonooxid reduziert co co gesamtreaktion kohlungszone das eisen sackt nach unten und nimmt kohlenstoff aus dem koks auf die schmelztemperatur des gemisches beträgt etwa 1200 °c schmelzzone die hauptmenge des eisens wird flüssig aus gangart und zuschlägen bildet sich schlacke die auf dem roh eisen schwimmt roh eisen und schlacke werden getrennt abge lassen eisenoxid kohlenstoff eisen kohlenstoffdioxid fe fe co vorwärmzone die heißen abgase gichtgas trocknen koks und möller

metalle und metallgewinnung 4.12 gruppenpuzzle stahl ein hightech-produkt neue themen lassen sich oft gut in einer gruppenarbeit erarbeiten lässt sich ein thema in teilthemen aufteilen kann man sich die arbeit weiter erleichtern beim gruppenpuzzle b1 braucht jedes mitglied einer unterrichtsgruppe nur ein teilthema zu bearbeiten zuvor muss man sich in der unterrichtsgruppe einigen wer welches teilthema zum oberthema stahl ein hightech-produkt bearbeiten möchte je drei bis fünf schülerinnen und schüler aus verschiedenen unterrichtsgruppen die alle dasselbe teilthema bearbeiten bilden dann eine expertengruppe dort werden informationen gesammelt diskutiert und notizen gemacht dabei ist wichtig dass alle experten das jeweilige teil thema gut verstanden haben weil sie es im anschluss den anderen mitgliedern ihrer unterrichtsgruppe erklären müssen in der unterrichtsgruppe ist am ende jedes mitglied experte für ein anderes teilthema sodass am ende alle schülerinnen und schüler über jedes teilthema bescheid wissen b1 so funktioniert ein gruppenpuzzle welche eigenschaften und welche zusammensetzung haben verschiedene stähle expertengruppen die expertengruppen erarbeiten sich ein expertenwissen unterrichtsgruppen in den unterrichtsgruppen geben die experten ihr wissen weiter unterrichtsgruppen es wird festgelegt wer welches teilthema bearbeitet wie funktioniert die stahlherstellung mit dem sauerstoffaufblasverfahren wie funktioniert die stahlherstellung mit dem elektrolichtbogenverfahren welche länder sind die größten stahlerzeuger und stahlverbraucher wo wird in deutschland stahl produziert

metalle und metallgewinnung gruppenpuzzle stahl ein hightech-produkt roheisen enthält bis zu beimischungen kohlenstoff phosphor silicium schwefel es ist hart und spröde und schmilzt beim erhitzen plötzlich ohne vorher zu erweichen roheisen kann weder geschmiedet noch ge walzt werden nur ein kleiner teil des roheisens wird deshalb in gießereien zu gusseisen verarbeitet vom roheisen zum stahl entzieht man dem roheisen alle beimischungen erhält man reines eisen es lässt sich nicht verwenden da es zu weich ist durch unvollständiges entfer nen der beimischungen erhält man schmiedbaren beim erhitzen allmählich erweichenden stahl er hat einen kohlenstoffanteil von weni ger als b4 und kann entweder in formen gegossen oder im heißem zustand in einer walzstraße weiterverarbeitet werden zur erzeugung von stahl lässt man das roh eisen mit sauerstoff reagieren bei diesem prozess dem frischen werden die unerwünschten bestandteile oxidiert zwei verfahren beherrschen heute die stahl herstellung das sauerstoffaufblasverfahren in einem konverter b2 sowie das elektrolichtbogenverfahren in einem elektroschmelzofen b3 durch geringe zusätze von stahlveredlern wie chrom mangan molybdän oder nickel werden die eigenschaften der stähle wesentlich verbessert so lassen sich spezialstähle herstellen deren eigenschaften besonders gut zu ihrem einsatzzweck passen b2 konverter wird für das sauerstoffaufblasverfahren befüllt b3 elektroschmelzofen b4 zusammensetzung von eisenwerkstoffen im vergleich a1 erarbeitet euch das thema stahl in einem gruppenpuzzle die teilthemen sind in b1 rechts dargestellt roheisen gusseisen stahl höchstgehalt kohlenstoff silicium mangan phosphor kohleelektroden gewölbe tür rohstahl zur gießgrube zur schlackenhalde schlacke lichtbogen metallbad

metalle und metallgewinnung über tonnen schwere vergoldete aus einzelnen scheiben gefertigte stahlkugel b2 mit einem durchmesser von die mit dämpfungselementen versehen ist und so eventuellen schwankungen des gebäudes entgegenwirkt mit dieser kugel soll die obere hälfte des gebäudes nur halb so viel hin und her schwingen wie ohne die kugel stahlbeton als verhältnismäßig preiswerter und beliebig verformbarer baustoff spielt beton in der bautechnik eine führende rolle beton wird aus einem gemisch von zement kies mit sand und wasser hergestellt zur weiteren festigung des betons werden häufig stahlstäbe oder stahlgitter eingelegt b3 man erhält dadurch stahlbeton da sich beton und stahl beim erwärmen gleich stark ausdehnen entstehen bei temperaturschwankungen keine risse im beton stahlbeton vereinigt in sich die härte und druckfestigkeit des betons mit der zugfestigkeit des stahls dadurch sind konstruktionen möglich die mit einer steinbauweise nicht zu erreichen sind b2 pendel zur dämpfung von schwingungen inlineskates brücken hochhäuser glänzende autofelgen weißblechdosen scharfe messer haben auf den ersten blick nichts gemeinsames aber alle enthalten stahl dieser werkstoff von dem jedes jahr weltweit über eine milliarde tonnen produziert wird kann sehr unterschiedliche eigenschaften aufweisen wir kommen aber nicht nur mit stahl produkten in berührung auch anderen metallen begegnen wir täglich stahl in hochhäusern ohne stahl können hochhäuser nicht gebaut werden b1 die meisten wolkenkratzer sind in der verbundbauweise errichtet wände und decken aus stahlbeton werden in die tragenden stahlkonstruktionen eingesetzt die elastizität und plastische verformbarkeit des stahls lässt sie sogar einem erdbeben trotzen bei starkem wind kann ein hochhaus bis zu anderthalb metern hin und her schwanken deshalb sor gen schwingungsdämpfer für mehr stabi lität im hohen taipei tower hängt zwischen dem und stockwerk eine b1 einige wolkenkratzer links und stahlgerüst des taipei rechts b3 stahlgeflecht für einen brückenpfeiler 4.13 exkurs metalle überall dubai burj khalifa shanghai world financal center dubai burj al arab

metalle und metallgewinnung exkurs metalle überall der einsatz von aluminium ermöglicht unter schiedliche fensterformen und -farben ein nachteil beim aluminiumfenster ist seine im vergleich zum holzfenster schlechtere wärmeisolierung dies lässt sich aber durch die kombination von verschiedenen rahmenprofilen mit isolierstücken ausgleichen so ergibt sich eine außenund innenschale die durch breite isolierelemente zwar verbunden sind aber dennoch eine optimale isolierung ermöglichen b6 kupfer in der hausinstallation über die hälfte aller bauherren in deutschland ent scheiden sich für kupferrohre bei der trinkwasserinstallation b5 bei der heizungsinstallation sind es sogar mehr als zwei drittel der bauherren kupferrohre bieten einige vorteile sie lassen sich wegen ihrer leichten verformbarkeit gut verarbeiten und werden mit dem alter nicht brüchig an der luft bildet sich rasch eine dünne schützende oxidschicht die eine weitere re aktion unterbindet ist kupfer über lange zeit feuchter luft ausgesetzt dachrinnen kupferdächer bildet sich ein belag von kupfer salzen der als grüne patina sichtbar wird b7 die patinaschicht schützt das metall vor korrosion die patinabildung wird aus diesem grund bei kupferplatten auf dächern künst lich beschleunigt viele bakterien werden durch kupfer im wachstum gehemmt daher wird kupfer als kupfer-zink-legierung messing in öffentlichen gebäuden und verkehrsmitteln für haltegriffe und türklinken eingesetzt um die übertragung von krankheitskeimen zu verhindern scharfe messer japanische messer b4 ge nießen unter köchen höchstes ansehen diese messer besitzen eine besonders scharfe klinge das geheimnis der schärfe japanischer messer liegt nicht nur in der speziellen fertigung sondern auch in dem verwendeten stahl der besonders hart ist harter stahl ist aber spröde schon beim kleinsten verkanten würde ein solches messer brechen um dieses problem zu umgehen verwendet man für japanische messer in der regel mehrere schichten unter schiedlichen stahls der extrem harte und scharfe stahl befindet sich in der mitte und wird meist mit mehreren schichten aus weichem stahl verschweißt so erhält das messer zusätzlich zu seiner schärfe auch noch die nötige flexibilität fenster aus aluminium aluminium bildet an der luft eine sehr dünne aber auch sehr dichte oxidschicht diese passivierung macht das aluminium korrosionsbeständig und somit zu einem vielseitig einsetzbaren metall im modernen hausbau werden häufig aluminiumfenster eingesetzt sie sind leicht äußerst stabil und erfordern bei langer lebensdauer nur geringe wartung b4 stahlklinge eines japanischen küchenmessers a1 nenne einige gegenstände aus deiner umgebung die ganz oder teil weise aus stahl bestehen a2 erläutere die vorzüge des werkstoffs kupfer a3 nenne einige metalle und metalllegierungen die du im haushalt und am haus antriffst b5 installation von kupferleitungen b6 profil eines aluminiumfensters b7 patina auf einem kupferdach korrosion oxidation von metallen durch umgebungseinflüsse

metalle und metallgewinnung 4.14 praktikum untersuchung von getränkedosen getränkedosen sind beliebt und bestandteil unseres alltags andererseits sind sie quelle für ein ständiges ärgernis wenn die leeren dosen einfach weggeworfen werden besser ist es sie einer wiederverwertung recycling zuzuführen das ist allerdings problematisch bei dosen die aus verschiedenen materialien bestehen v1 prüfung des materials einer getränkedose geräte und materialien schutzbrille getränke dose magnet schere kombizange tiegelzange gasbrenner durchführung berühre boden zylinder und deckel einer getränkedose mit einem magneten schneide aus einem nicht magnetisierbaren teil eine probe des materials prüfe das verhalten der probe beim erhitzen in der rauschenden brennerflamme abzug auswertung erläutere welche hinweise auf die materialien sich aus den untersuchungen ergeben v2 einwirkung von sauren lösungen auf das material einer getränkedose saure lösungen reagieren mit unedlen metallen eisen b2 dabei entstehen gelöste verbindungen dieser metalle gelöste eisenverbindungen kann man mit einem speziellen nachweismittel erkennen geräte materialien chemikalien schutz brille erlenmeyerkolben reagenzgläser reagenzglasständer tropfpipette spatel streifen vom magnetisierbaren material der getränkedose ca cm cm schmirgelpapier lösung von rotem blutlaugensalz g/(100 lösung eisen(ii)-sulfat verdünnte salzsäure zitronensaft essig durchführung löse einige kristalle eisensulfat in einem reagenzglas in wenig wasser und gib einen tropfen der lösung des roten blutlaugen salzes hinzu schmirgle drei der sechs metallstreifen fülle zwei reagenzgläser zu je einem viertel mit verdünnter salzsäure füge zu jedem ca tropfen der lösung des roten blutlaugensalzes hinzu und schüttle gib in das eine reagenzglas einen angeschmirgelten in das andere einen unbehandelten streifen der getränkedose verfahre mit den anderen sauren lösungen zitronensaft essig in entsprechender weise beobachte die im verlauf von minuten auftretenden veränderungen lass den reagenzglasständer mit den reagenzgläsern bis zur nächsten chemiestunde stehen und beobachte wieder auswertung beschreibe und deute deine beobachtungen aufgaben erläutere die erkenntnisse über die mate ria lien aus denen die untersuchten dosen be stehen welcher nachteil beim recycling ergibt sich wenn eine getränkedose aus verschiedenen materialien besteht exkurs schutzschicht für eisen eisen rostet an feuchter luft und reagiert mit sauren lösungen es ist deshalb ungeeignet zur aufbewahrung von getränken und lebensmitteln erst nach der erfindung des weißblechs war es möglich konservendosen einzusetzen weißblech ist ein mit einer dünnen zinnschicht überzogenes eisenbzw stahlblech es wird nicht von sauren lösungen angegriffen und rostet nicht solange die oberfläche unbeschädigt ist konservenund getränkedosen sind innen zusätzlich noch mit einem elastischen kunstharz überzogen es verhindert dass der geschmack des inhaltes durch kontakt mit dem weißblech verändert wird eine äußere lackierung dient als zusätzlicher rostschutz und um verletzungen der zinnschicht durch stöße zu vermeiden b1 getränkedosen in bunter vielfalt b2 magnesium reagiert mit salzsäure kupfer jedoch nicht

metalle und metallgewinnung 4.15 rosten b1 eisen rostet oxidation ohne flammenerscheinung werden gegenstände aus eisen ungeschützt der luft und feuchtigkeit ausgesetzt bildet sich eine rotbraune schicht aus rost b1 korrodiert also eisen so nennt man diesen vorgang rosten eisen hat mit dem sauerstoff aus der luft re agiert die genaue zusammensetzung des da bei entstandenen rosts ist kompliziert da es sich um ein gemisch aus verschiedenen eisenoxiden feo und fe und wasser han delt rost hat nichts mehr von der festig keit oder dem glanz des eisens er ist weder magnetisch noch leitet er den elektrischen strom rost ist ein neuer stoff mit völlig an de ren eigenschaften die oxidation von eisen findet ohne erkennbare lichtund wärmeabgabe statt man bezeichnet sie deshalb als langsame oxidation die rostschicht ist locker und spröde wie die mikroaufnahme zeigt b2 sauerstoff und feuchtigkeit können sie leicht durchdringen und an das darunter liegende metall gelangen dadurch können im laufe der zeit selbst dicke eisenteile durch rosten rostschutz um eisenteile vor rost zu schüt zen muss der zutritt von luft und wasser ver hindert werden autos werden lackiert eisen gitter -tore und schiffe mit rostschutzfarbe gestrichen b3 oder mit kunststoff überzogen eiserne kochtöpfe emailliert und gartengeräte wie spaten und harken eingeölt auch andere metalle verändern sich an der luft dabei überziehen sie sich zum teil mit einer festen dichten oxidschicht die vor weiterer oxidation schützt so bewahrt eine oxidschicht blei aluminium und zink vor weiterer oxidation glas gasvolumen rostbildung b4 versuchsaufbau geräte und materialien schutzbrille reagenzgläser passende gummistopfen bechergläser ml gleiche portionen entfettete stahlwolle klebeband filzsschreiber stofflappen oder papier zinkstaub nähmaschinenoder paraffinöl kunststoffspritze ml mit schlauch glas versuchsansatz trockene stahlwolle mit luft trockene stahlwolle mit sauerstoff feuchte stahlwolle mit luft feuchte stahlwolle mit sauerstoff angefeuchtete stahlwolle mit zinkstaub eingerieben mit lappen oder papier trockene eisenwolle mit öl gefettet lappen oder papier drücke das gas zügig in glas und verschließe sofort mit den gummistopfen stelle die reagenzgläser jeweils mit der öffnung nach unten in ein mit wasser gefülltes becherglas b4 ziehe unter wasser die stopfen ab auswertung übernimm die tabelle ins heft und ergänze sie vergleiche nach einigen tagen das gasvolumen und den umfang des rostens notiere deine ergebnisse in der tabelle praktikum dem rost auf der spur der begriff korrosion kommt von lat corrodere zernagen beschreibe anhand deiner versuchsergebnisse warum diese bezeichnung für das rosten von eisen zutrifft durchführung folgende versuchsreihe wird erstellt schiebe die vorbereiteten stahlwolleportionen jeweils bis zum boden in die reagenzgläser lass die kunststoffspritze mit sauerstoffgas befüllen wasser eisenwolle b2 mikroaufnahme von rost b3 rostschutz kann ganz schön mühselig sein b4 rostschutz kann ganz schön mühselig sein

metalle und metallgewinnung 4.16 durchblick zusammenfassung und übung b1 reduktionsvermögen einiger metalle b2 die redoxreaktion leichtund schwermetalle metalle deren dichte größer als g/cm ist gehören zu den schwermetallen alle übrigen zu den leichtmetallen die meisten metalle sind schwermetalle metallbindung die metallbindung wird durch die anziehung zwischen positiv geladenen atomrümpfen und negativ geladenen elektronen elektronengas bewirkt oxidation und reduktion eine oxidation ist eine chemische reaktion bei der sauerstoff aufgenommen wird elektronen abgegeben werden bei einer reduktion wird sauerstoff abgegeben werden elektronen aufgenommen reduktionsmittel und oxidationsmittel ein stoff der in der lage ist andere stoffe zu reduzieren wird dabei selbst oxidiert ist ein reduktionsmittel ein stoff der in der lage ist andere stoffe zu oxidieren wird dabei selbst reduziert ist ein oxidationsmittel redoxreaktion reaktion bei der reduktion und oxidation gleichzeitig stattfinden stahl eisen-kohlenstoff-legierung mit einem kohlenstoffanteil von weniger als korrosion zerstörung eines werkstoffs durch reaktion mit stoffen in seiner umgebung rosten von eisen erze rohstoffe aus metallverbindungen und ge stein gangart der metallanteil ist entscheidend für die ausbeutung der erzlager stätten metalle stoffe die den elektrischen strom leiten eine gute wärmeleitfähigkeit aufweisen und als stücke glänzen gehören zu den metallen viele metalle lassen sich leicht verformen und damit bearbeiten legierung ein metallischer stoff der aus mindestens zwei metallen oder je einem metall und einem nichtmetall besteht gehört zu den legierungen legierungen haben andere eigenschaften als die metalle und nichtmetalle aus denen sie bestehen recycling wiederverwertung bereits benutzter rohstoffe gold reduktionsvermögen nimmt zu edelmetalle unedle metalle calcium kupfer eisen aluminium silber blei zink magnesium reduktion oxidation kupferoxid eisen kupfer eisenoxid

metalle und metallgewinnung durchblick zusammenfassung und übung bleioxid blei sauerstoff blei sauerstoff 3,712 3,445 4,885 4,536 5,778 5,364 6,422 5,962 nr des versuchs rohstoffverbrauch aus neuem stahl aus recyclingstahl eisenerz 15,60 kg zinnerz 0,72 kg weißblechschrott 0,80 kg 8,50 kg kalk 1,85 kg 0,06 kg wasser 106,50 83,50 abfälle schlacke 2,50 kg 0,30 kg staub 0,40 kg 0,10 kg abraum beim abbau der erze 721,50 kg luftschadstoffe kohlenstoffdioxid 19,20 kg 8,20 kg stickstoffoxide 0,03 kg 0,02 kg energieeinsatz verfahrensenergie 212,60 mj 126,30 mj transportenergie 19,90 mj 5,60 mj a1 welche metalle sind es zeichen pb schmelztemperatur sm 1535 °c dichte 19,32 g/cm siedetemperatur sd °c a2 setze aus dem buchstabensalat b4 fünf fachbegriffe zusammen ein bruchstück darf nur einmal eingesetzt werden a3 suche aus der tabelle der chemischen elemente im anhang das schwermetall mit der höchsten und das mit der geringsten dichte a4 früher hatten alle fahrräder einen stahlrahmen heute haben viele einen rahmen aus aluminium welche vorteile hat aluminium gegenüber stahl nenne weitere beispiele dafür dass aluminium stahl zumindest teilweise abgelöst hat a5 in der tabelle findest du die daten zum recycling von weißblech die angaben der tabelle beziehen sich auf die herstellung von weißblechdosen bewerte das recycling von weißblech a6 in einem tiegel werden holzkohlepulver und gelbes bleioxid pbo übereinander geschichtet erhitzt man den tiegel mit der nicht leuchtenden brennerflamme so bildet sich im tiegel ein blaugrauer metallisch glänzender flüssiger stoff der beim abkühlen erstarrt gleichzeitig entweicht ein gasförmiger stoff der kalkwasser trübt formuliere das reaktionsschema kennzeichne die oxidation und die reduktion wird die reaktion quantitativ durchgeführt erhält man die folgenden messwerte übertrage die tabelle in dein heft vervollständige und werte sie grafisch aus a7 lege auf das kammrätsel eine folie oder klarsichthülle und trage die fehlenden begriffe und namen ein die buchstaben der markierten felder ergeben das lösungswort legierung für glocken und skulpturen verläuft unter energieabgabe ist also reaktion mit sauerstoff rötliches weiches biegsames metall legierungsbestandteil für rostfreie bestecke verläuft unter andauernder wärmezufuhr ist also fließt aus dem hochofen wird im hochofen eingesetzt viele dosen sind aus diesem metall b4 zu aufgabe buchstabensalat oxi ofen schwer reak re tion tion hoch tall dox re da duk me tion b3 zu aufgabe gelbes bleioxid holzkohlepulver

metalle und metallgewinnung durchblick zusammenfassung und übung metalle und metallgewinnung a8 vergleiche ionenverbindungen und metalle im hinblick auf die bindungsart und deren einfluss auf einige charakteristische eigenschaften übertrage dazu die tabelle in b5 in dein heft und ergänze sie a9 im folgenden sind mischungen aus je einem metall und einem metalloxid ange geben überlege ob eine reaktion zu erwarten ist wenn man die mischung erhitzt formuliere jeweils die reaktionsgleichung oder be gründe weshalb keine reaktion abläuft eisen/kupferoxid cu eisen/calciumoxid cao aluminium/eisenoxid feo b5 tabellarischer vergleich zwischen salzen und metallen im www world wide web findest du sehr ak tuelles wissen auf weit mehr als einer milliarde webseiten findest du nützliche informationen für deine hausaufgaben oder ein referat sich in diesem gigantischen angebot zurechtzufinden ist nicht einfach dafür gibt es im internet findige helfer die suchmaschinen diese führen dich durch das labyrinth der webseiten wähle zuerst einen sinnvollen suchbegriff thermitverfahren” wenn du feststellst dass deine abfrage eine zu große zahl an gefundenen seiten ergibt musst du genauer fragen verknüpfe dazu zwei begriffe diese müssen nur durch ein leerzeichen getrennt sein oder man setzt ein +” bzw und” oder and” zwischen die begriffe gibt man beispielsweise die begriffe thermitverfahren erfinder” ein werden nur noch seiten angezeigt die beide suchworte gleichzeitig enthalten suche im internet mithilfe der verknüpfungsfunktion nach anwendungsmöglichkeiten für das thermitverfahren clever suchen im internet salze metalle kurzbeschreibung der bindungsart ionenbindung metall-kationen positiv geladen und nichtmetallanionen negativ geladen ziehen sich in einem ionengitter gegenseitig an elektrische leitfähigkeit des reinstoffs keine weil die ionen sich im feststoff nicht frei bewegen können verformbarkeit

bildquellenverzeichnis u1.1 thinkstock jacek chabraszewski münchen u1.2 shutterstock.com chepko danil vitalevich new york ny u1.3 istockphoto papabear calgary alberta 117.1 getty images mario lalich münchen 117.2 avenue images gmbh corbis/rf hamburg 117.3 fotocent.de wedemark 117.4 getty images jitalia17 münchen 117.5 thyssenkrupp rasselstein gmbh 117.6 mauritius images age mittenwald 118.1a 118.1c ulrike medenbach wissenschaftliche fotografie witten 118.1b klett-archiv aribert jung stuttgart 118.1d 118.3 thomas seilnacht bern 119.4 f1 online digitale bildagentur r.b.m.photoart frankfurt 119.5 klett-archiv stuttgart 119.6a klett-archiv eberhard theophel stuttgart 119.6b 119.7 mev verlag gmbh augsburg 120.1 shutterstock.com new york ny 120.2 argum falk heller münchen 120.3 getty images jfb münchen 120.4 bmw ag münchen 121.6 picture-alliance zb/andreas lander frankfurt 121.7 bosch rexroth ag 121.8 klett-archiv toni wiedemann stuttgart 122.2 klett-archiv seilnacht stuttgart 123.3 klett-archiv zuckerfabrik digital stuttgart 124.1 124.3 wolfram schmidt fotografie regensburg 124.2 elmar hahn studios veitshöchheim und mainfränkisches museum würzburg 125.4 hermann huber giengen 125.6 ullstein bild gmbh kpa berlin 126.1 127.1 klett-archiv stuttgart 127.2 ulrike medenbach wissenschaftliche fotografie witten 127.3 getty images the image bank/jack ambrose münchen 128.1 harald kaiser alfdorf-vordersteinenberg 129.4 elektro-thermit gmbh co kg halle 129.6 129.7 130.1 130.2 klett-archiv stuttgart 131.1a 131.1b hermann eisenbeiss bad kohlgrub 131.1c thomas seilnacht bern 132.1 landespolizeidirektion tirol anton koler sölden innsbruck 132.2 südtiroler archäologiemuseum www.iceman it augustin ochsenreiter bozen 132.3 südtiroler archäologiemuseum www.iceman.it 132.4 römisch-germanisches zentralmuseum christian beck mainz 133.5 klett-archiv aribert jung stuttgart 133.6 arco images gmbh diez lünen 134.1 hermann eisenbeiss bad kohlgrub 134.2 klett-archiv stuttgart 134.3 joachim schumacher gelsenkirchen 134.4 focus martin bond hamburg 135.5 picturealliance dpa frankfurt 137.2 picture-alliance dpa/felix heyder frankfurt 138.1 istockphoto tcp calgary alberta 138.2 picture-alliance dpa frankfurt 138.3 cc-by-sa-4.0 störfix mountain view 139.4 panthermedia gmbh knut niehus münchen 139.5 istockphoto nsj-images calgary alberta 139.6 istockphoto onilmilk calgary alberta 139.7 mauritius images lindner mittenwald 140.1 creativ collection verlag gmbh freiburg 140.2 klett-archiv stuttgart 141.1 mauritius images age mittenwald 141.2 klett-archiv stuttgart 141.3 getty images stone/paul hurd münchen 142.2a 142.2c klett-archiv thomas seilnacht stuttgart 142.2b 142.2d hermann eisenbeiss bad kohlgrub gestaltung bildperiodensystem normaldesign schwäbisch gmünd sollte es in einem einzelfall nicht gelungen sein den korrekten rechteinhaber ausfindig zu machen so werden berechtigte ansprüche selbstverständlich im rahmen der üblichen regelungen abgegolten anhang

min re li na rb cs fr be mg ca sr ba ra sc ti zr hf rf nb ta db cr mo sg mn tc re bh fe ru os hs co rh ir mt la ac ce pr nd pm sm eu th pa np pu am mittlere atommasse in ordnungszahl metalle halbmetalle nichtmetalle elementname elementsymbol fest gasförmig flüssig periodensystem der elemente 57–71 89–103 lanthanoide actinoide lanthanoide actinoide øøø nebengruppen øøø 8/9/10 øø øø 1600 min min 17,7 7370 kalium calcium scandium titan vanadium chrom mangan eisen cobalt ruthenium rhodium yttrium zirconium niob molybdän technetium rubidium strontium iridium osmium hafnium tantal wolfram rhenium caesium barium francium radium rutherfordium dubnium seaborgium meitnerium hassium bohrium lanthan actinium cer praseodym neodym promethium thorium protactinium uran neptunium samarium plutonium europium americium wasserstoff lithium beryllium natrium magnesium rhenium 23,0 39,1 85,5 132,9 137,3 87,6 40,1 24,3 45,0 47,9 50,9 52,0 88,9 91,2 92,9 178,5 180,9 183,8 95,9 54,9 186,2 190,2 101,1 55,8 58,9 102,9 192,2 140,9 140,1 138,9 144,2 150,4 152,0 186,2

ds ni pd pt cu ag au zn cn cd hg al ga in tl si ge sn pb as sb bi se te po fl lv cl br at he ne ar kr xe rn gd tb dy ho er tm yb lu cm bk cf es fm md no lr ds rg nukleonenzahl des langlebigsten isotops radioaktives element halbwertszeit des langlebigsten isotops øø øøø øø øøø 0,97 0,053 1380 min helium neon fluor sauerstoff stickstoff kohlenstoff bor schwefel argon phosphor silicium aluminium chlor arsen selen nickel kupfer zink gallium germanium brom krypton xenon iod tellur indium zinn antimon palladium silber cadmium radon astat thallium livermorium bismut flerovium platin gold copernicium polonium blei quecksilber holmium erbium gadolinium terbium dysprosium einsteinium fermium curium berkelium californium lutetium ytterbium thulium lawrencium nobelium mendelevium darmstadtium darmstadtium roentgenium 195,1 106,4 58,7 107,9 197,0 63,5 112,4 114,8 200,6 204,4 65,4 69,7 118,7 207,2 72,6 126,9 127,6 121,8 209,0 131,3 83,8 79,9 79,0 74,9 158,9 157,3 162,5 164,9 175,0 173,0 168,9 167,3 10,8 27,0 28,1 31,0 19,0 20,2 16,0 14,0 12,0 32,1 35,5 39,9

elemente chemie ist ein lernund arbeitsbuch das die chemie anschaulich und verständlich erklärt elemente chemie gesamtband rheinland-pfalz enthält alle inhalte zu den zwölf themenfeldern des lehrplans das buch bietet grundwissenseiten mit den grundlegenden fachwissenschaftlichen inhalten aufgaben und experimenten kontextseiten auf denen verschiedene themen des kapitels kurz aufgezeigt werden und zur weiteren beschäftigung mit dem thema anregen exkursseiten mit weiterführenden bzw fächerverbindenden inhalten praktikumseiten auf denen schülerversuche für chemieübungen ausführlich beschrieben sind durchblickseiten mit den wichtigsten lerninhalten und fachbegriffen des kapitels zudem sind aufgaben zum gesamten kapitel auf diesen seiten zu finden