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Chemie · Jahrgang 8 · Basiswissen

Metalle – Schätze der Erde

Das lernst du

  1. Ich beschreibe typische Eigenschaften von Metallen.
  2. Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.
  3. Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.
  4. Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.
  5. Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.
  6. Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.
  7. Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.
  8. Ich beurteile Recycling von Metallen.

Merksätze

Metalleigenschaften

Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom, sind verformbar.

Alle vier Eigenschaften kommen aus demselben Bau.

Dichte bestimmt das Metall

Die Dichte ρ = m : V ist eine Stoffeigenschaft.

Aluminium hat 2,7 g/cm³, Eisen 7,9 g/cm³, Gold 19,3 g/cm³.

Elektronengas

Im Metall geben die Atome ihre Außenelektronen ab.

Die Elektronen bewegen sich frei zwischen den Rümpfen – deshalb leitet Metall. Beim Biegen hält das Elektronengas die Schichten zusammen.

Reaktionsfähigkeit

Unedle Metalle reagieren leicht mit Sauerstoff, edle kaum.

Unedel sind Magnesium und Zink, edel sind Kupfer, Silber und Gold.

Reduktion

Ein Metalloxid gibt Sauerstoff ab: Das ist Reduktion.

Wer den Sauerstoff aufnimmt, wird oxidiert – und ist das Reduktionsmittel.

Oxidations- und Reduktionsmittel

Das Reduktionsmittel nimmt den Sauerstoff auf und wird dabei oxidiert.

Das Oxidationsmittel gibt ihn ab und wird reduziert. Beides geschieht gleichzeitig: eine Redoxreaktion.

Hochofen

Eisenerz wird mit Koks reduziert: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.

Das Kohlenstoffmonoxid nimmt den Sauerstoff auf.

Recycling

Recycling spart den größten Teil der Energie.

Aus Schrott muss das Metall nicht mehr reduziert, nur geschmolzen werden.

Selbst abfragen

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Metalle – Schätze der ErdeMetalleigenschaftenWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

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So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Typische Eigenschaften von Metallen

Ein Metallwürfel hat die Dichte 4,5 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?

  1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
  2. Wert in der Tabelle suchen.
  3. 4,5 g/cm³: Titan.

Ergebnis: Titan

Metall über die Dichte bestimmen

Ein Metallstück hat das Volumen 10 cm³ und die Masse 27 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.

  1. Formel: ρ = m : V
  2. ρ = 27 g : 10 cm³ = 2,7 g/cm³
  3. Tabelle: Das ist Aluminium.

Ergebnis: ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium

Das Elektronengasmodell

Warum lässt sich Gold biegen, ohne zu brechen?

  1. Beim Biegen gleiten Schichten.
  2. Die Elektronen gehen mit.
  3. Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.

Ergebnis: Das Elektronengas hält die Schichten

Edle und unedle Metalle

Gold wird mit Silberoxid erhitzt. Entscheide: Läuft eine Reaktion ab?

  1. Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht nehmen.
  2. Gold ist edler als Silber.
  3. Keine Reaktion.

Ergebnis: Nichts, Gold ist edler

Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig

Reduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt
CuO + Fe → Cu + FeO
Eisen wird reduziert, also ist Eisen das Reduktionsmittel
CuO + Fe → Cu + FeO
Eisen nimmt den Sauerstoff auf = wird oxidiert = Reduktionsmittel
CuO gibt ihn ab = wird reduziert = Oxidationsmittel

Das Reduktionsmittel wird selbst oxidiert – es reduziert den anderen.

Dichte falsch herum
m = 27 g, V = 10 cm³ → ρ = 10 : 27 = 0,37 g/cm³
ρ = m : V = 27 g : 10 cm³ = 2,7 g/cm³  (Aluminium)

ρ = m : V. Wer V : m rechnet, bekommt Werte unter 1 und wundert sich nicht.

Metallbau und Edelkeit verwechselt
Gold glänzt, also reagiert es leicht
Gold → edel, reagiert kaum
Magnesium → unedel, reagiert leicht mit Sauerstoff

Elektronengas erklärt Leiten und Verformen. Unedle Metalle reagieren leicht.

Indizes statt Koeffizienten geändert
H₂ + O₂ → H₂O₂
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
(Zahlen VOR die Formel, nie in den Index)

Ausgleichen heißt: Zahlen VOR die Formel schreiben. Wer H₂O zu H₂O₂ macht, hat einen anderen Stoff.

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