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Chemie · Klasse 8 · Kapitel

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Metalle – Schätze der Erde

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: Aus einem Gramm Gold kann man ein Blatt von rund einem Quadratmeter schlagen. Das Blatt ist dann nur etwa 50 millionstel Millimeter dick. Metalle sind dehnbar und verformbar, weil sich ihre Atomschichten gegeneinander verschieben lassen. Quelle: Rechnung mit der Dichte von Gold, 19,3 Gramm pro Kubikzentimeter

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich beschreibe typische Eigenschaften von Metallen.

EntdeckenFrage

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Aus einem Gramm Gold kann man ein Blatt von rund einem Quadratmeter schlagen. Das Blatt ist dann nur etwa 50 millionstel Millimeter dick. Metalle sind dehnbar und verformbar, weil sich ihre Atomschichten gegeneinander verschieben lassen.

MerkenMetalleigenschaften

Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom, sind verformbar.

Alle vier Eigenschaften kommen aus demselben Bau.

BeispielTypische Eigenschaften von Metallen

Ein Würfel aus Titan hat eine Kantenlänge von 4 cm und eine Masse von 288 g. Bestimme: Welche Dichte hat Titan?
Schritt für Schritt
  1. Volumen: 4 cm · 4 cm · 4 cm = 64 cm³
  2. Dichte: 288 g : 64 cm³ = 4,5 g/cm³
  1. Volumen: 4 cm · 4 cm · 4 cm = 64 cm³
  2. Dichte: 288 g : 64 cm³ = 4,5 g/cm³
Ergebnis:
4,5 g/cm³

AchtungMetallbau und Edelkeit verwechselt

So nicht
Gold glänzt, also reagiert es leicht
So richtig
Gold → edel, reagiert kaum
Magnesium → unedel, reagiert leicht mit Sauerstoff

Elektronengas erklärt Leiten und Verformen. Unedle Metalle reagieren leicht.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Ein Würfel aus Eisen hat eine Kantenlänge von 2 cm und eine Masse von 63,2 g. Bestimme: Welche Dichte hat Eisen?
    So fängst du an:
    Volumen: 2 cm · 2 cm · 2 cm = 8 cm³
    Lösung zeigen
    1. Volumen: 2 cm · 2 cm · 2 cm = 8 cm³
    2. Dichte: 63,2 g : 8 cm³ = 7,9 g/cm³
    Ergebnis:
    7,9 g/cm³
  2. ●2
    Ein Metallwürfel hat die Dichte 7,9 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
    2. Wert in der Tabelle suchen.
    3. 7,9 g/cm³: Eisen.
    Ergebnis:
    Eisen
  3. ★3
    Ist Quecksilber ein Metall, obwohl es flüssig ist?
    Lösung zeigen
    1. Kennzeichen eines Metalls: Glanz und Leitfähigkeit.
    2. Quecksilber hat beides.
    3. Flüssig bei Raumtemperatur ist nur eine Ausnahme.
    Ergebnis:
    Ja, es glänzt und leitet

2Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.

EntdeckenFrage

Warum bauen Flugzeuge aus Aluminium und nicht aus Eisen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Aluminium hat eine Dichte von 2,7 Gramm pro Kubikzentimeter, Eisen von 7,9. Gleich große Bauteile sind aus Aluminium fast dreimal so leicht. Das spart Treibstoff. Reines Aluminium ist weich, deshalb nimmt man Legierungen.

MerkenDichte 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.

BeispielMetall über die Dichte bestimmen

Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 158 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Schritt für Schritt
  1. Formel: ρ = m : V
  2. ρ = 158 g : 20 cm³ = 7,9 g/cm³
  3. Tabelle: Das ist Eisen.
  1. Formel: ρ = m : V
  2. ρ = 158 g : 20 cm³ = 7,9 g/cm³
  3. Tabelle: Das ist Eisen.
Ergebnis:
ρ = 7,9 g/cm³ → Eisen

AchtungDichte falsch herum

So nicht
m = 27 g, V = 10 cm³ → ρ = 10 : 27 = 0,37 g/cm³
So richtig
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.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 135 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    So fängst du an:
    Formel: ρ = m : V
    Lösung zeigen
    1. Formel: ρ = m : V
    2. ρ = 135 g : 50 cm³ = 2,7 g/cm³
    3. Tabelle: Das ist Aluminium.
    Ergebnis:
    ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  2. ●5
    Ein Metallstück hat das Volumen 10 cm³ und die Masse 27 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★6
    Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 142 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    1. Formel: ρ = m : V
    2. ρ = 142 g : 20 cm³ = 7,1 g/cm³
    3. Tabelle: Das ist Zink.
    Ergebnis:
    ρ = 7,1 g/cm³ → Zink

3Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.

EntdeckenFrage

Warum leitet Kupfer den Strom, obwohl seine Atome festsitzen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Die Außenelektronen der Kupferatome gehören nicht einem Atom, sondern bilden eine Wolke, die sich frei durch das Metall bewegt. Diese beweglichen Elektronen tragen den Strom. Paul Drude beschrieb das 1900 als Elektronengas.

MerkenElektronengas

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.

BeispielDas Elektronengasmodell

Warum leiten Metalle den Strom?
Schritt für Schritt
  1. Metallatome geben ihre Außenelektronen ab.
  2. Die Elektronen bilden ein Elektronengas.
  3. Bewegliche Ladungen: Strom.
  1. Metallatome geben ihre Außenelektronen ab.
  2. Die Elektronen bilden ein Elektronengas.
  3. Bewegliche Ladungen: Strom.
Ergebnis:
Ihre Elektronen sind frei beweglich

AchtungMetallatome glänzen und leiten einzeln

So nicht
Kupfer leitet, weil jedes Kupferatom leitet.
So richtig
Kupfer leitet, weil sich die Elektronen zwischen den Atomrümpfen frei bewegen.

Denk an das Elektronengas: Was bewegt sich, wenn Strom fließt?

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Warum leitet Kupfer den elektrischen Strom?
    So fängst du an:
    Metallatome geben Außenelektronen ab.
    Lösung zeigen
    1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
    2. Sie bilden ein Elektronengas.
    3. Bewegliche Ladungen leiten.
    Ergebnis:
    Seine Elektronen sind frei beweglich
  2. ●8
    Warum leitet Gold den elektrischen Strom?
    Lösung zeigen
    1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
    2. Sie bilden ein Elektronengas.
    3. Bewegliche Ladungen leiten.
    Ergebnis:
    Seine Elektronen sind frei beweglich
  3. ★9
    Was ist ein Atomrumpf?
    Lösung zeigen
    1. Außenelektronen gehen ins Elektronengas.
    2. Übrig bleibt der Rest des Atoms.
    3. Er hat mehr Protonen als Elektronen: positiv.
    Ergebnis:
    Ein Metallatom ohne Außenelektronen

4Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.

EntdeckenFrage

Warum ist Gold in über 3.000 Jahre alten Gräbern noch glänzend, Eisen aber nicht?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Gold ist ein edles Metall und reagiert kaum mit Sauerstoff oder Wasser. Die Goldmaske des Pharaos Tutanchamun ist über 3.300 Jahre alt und glänzt noch. Unedle Metalle wie Eisen reagieren dagegen leicht mit Sauerstoff.

MerkenReaktionsfähigkeit

Unedle Metalle reagieren leicht mit Sauerstoff, edle kaum.

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

BeispielEdle und unedle Metalle

Magnesiumpulver wird mit Kupferoxid erhitzt. Was entsteht?
Schritt für Schritt
  1. Magnesium ist unedler als Kupfer.
  2. Das unedlere Metall nimmt den Sauerstoff.
  3. Mg + CuO → MgO + Cu.
  1. Magnesium ist unedler als Kupfer.
  2. Das unedlere Metall nimmt den Sauerstoff.
  3. Mg + CuO → MgO + Cu.
Ergebnis:
Kupfer und Magnesiumoxid

AchtungEdel und unedel vertauscht

So nicht
Magnesiumpulver wird mit Kupferoxid erhitzt. Was entsteht → Nichts, keine Reaktion
So richtig
Magnesiumpulver wird mit Kupferoxid erhitzt. Was entsteht → Kupfer und Magnesiumoxid

Frag dich: Findet man das Metall in der Natur als Metall oder nur als Erz?

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Eisen wird mit Goldoxid erhitzt. Entscheide: Läuft eine Reaktion ab, und was entsteht?
    So fängst du an:
    Eisen ist unedler als Gold.
    Lösung zeigen
    1. Eisen ist unedler als Gold.
    2. Das unedlere Metall nimmt den Sauerstoff.
    3. Es entstehen Gold und Eisenoxid.
    Ergebnis:
    Gold und Eisenoxid
  2. ●11
    In 81 g Zinkoxid stecken 65 g Zink. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 405 g Zinkoxid vollständig reduziert?
    Lösung zeigen
    1. Sauerstoff in 81 g: 81 g − 65 g = 16 g
    2. In 405 g: 16 g · 5 = 80 g
    Ergebnis:
    80 g
  3. ★12
    Kupferpulver wird mit Magnesiumoxid erhitzt. Was passiert?
    Lösung zeigen
    1. Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht wegnehmen.
    2. Kupfer ist edler.
    3. Keine Reaktion.
    Ergebnis:
    Nichts, Kupfer ist edler

5Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.

EntdeckenFrage

Wann hat der Mensch zum ersten Mal Kupfer aus Gestein gewonnen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Schon vor rund 7.000 Jahren. In Belovode in Serbien fand man Schlacke und Kupferperlen aus der Zeit um 5000 vor Christus. Dabei wird Kupferoxid mit Kohle erhitzt, der Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff weg: Das ist eine Reduktion.

MerkenReduktion

Ein Metalloxid gibt Sauerstoff ab: Das ist Reduktion.

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

BeispielOxidation und Reduktion zuordnen

Ordne in der Reaktion Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2 zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
Schritt für Schritt
  1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoffmonoxid (CO) nimmt Sauerstoff auf.
  2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
  3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoffmonoxid.
  4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Eisenoxid.
  1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoffmonoxid (CO) nimmt Sauerstoff auf.
  2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
  3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoffmonoxid.
  4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Eisenoxid.
Ergebnis:
Oxidiert wird Kohlenstoffmonoxid, reduziert wird Eisenoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoffmonoxid.

AchtungReduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt

So nicht
CuO + Fe → Cu + FeO
Eisen wird reduziert, also ist Eisen das Reduktionsmittel
So richtig
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.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Ordne in der Reaktion 2 CuO + C → 2 Cu + CO2 zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
    So fängst du an:
    Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoff (C) nimmt Sauerstoff auf.
    Lösung zeigen
    1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Kohlenstoff (C) nimmt Sauerstoff auf.
    2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Kupferoxid (CuO) gibt Sauerstoff ab.
    3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Kohlenstoff.
    4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Kupferoxid.
    Ergebnis:
    Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
  2. ●14
    Ordne in der Reaktion 2 Mg + CO2 → 2 MgO + C zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Oxidation heißt Aufnahme von Sauerstoff: Magnesium nimmt Sauerstoff auf.
    2. Reduktion heißt Abgabe von Sauerstoff: Kohlenstoffdioxid gibt Sauerstoff ab.
    3. Wer ihn aufnimmt, ist das Reduktionsmittel: Magnesium.
    4. Wer ihn abgibt, ist das Oxidationsmittel: Kohlenstoffdioxid.
    Ergebnis:
    Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.

6Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.

EntdeckenFrage

Wie schweißt man Eisenbahnschienen mitten im Gleis, ohne Strom?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Mit Thermit: Aluminium und Eisenoxid reagieren heftig, das Aluminium nimmt dem Eisen den Sauerstoff weg, und es entsteht flüssiges Eisen bei über 2.000 Grad Celsius. Es fließt in die Lücke zwischen den Schienen. Hans Goldschmidt erfand das 1895.

MerkenOxidations- 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.

BeispielOxidationsmittel und Reduktionsmittel

In Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃: Welcher Stoff wird reduziert?
Schritt für Schritt
  1. Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
  2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
  3. Also wird Eisenoxid reduziert.
  1. Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
  2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
  3. Also wird Eisenoxid reduziert.
Ergebnis:
Eisenoxid

AchtungReduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt

So nicht
In Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃: Welcher Stoff wird reduziert → Aluminium
So richtig
In Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃: Welcher Stoff wird reduziert → Eisenoxid

Frag wie beim Waschmittel: Ein Waschmittel wird nicht gewaschen, es wäscht.

ÜbenJetzt du

  1. ○15
    In 2 CuO + C → 2 Cu + CO₂: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    So fängst du an:
    Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff auf.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Kohlenstoff
  2. ●16
    In 2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Magnesium nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Kohlenstoffdioxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Magnesium
  3. ★17
    In CuO + H₂ → Cu + H₂O: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Wasserstoff nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Wasserstoff

7Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.

EntdeckenFrage

Wie wird im Hochofen aus Erde Eisen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Man schichtet Eisenerz (Eisenoxid) und Koks hinein, heizt auf bis zu 2.000 Grad Celsius und bläst Luft ein. Der Koks liefert Wärme und Kohlenstoffmonoxid, das dem Eisenerz den Sauerstoff entzieht. Unten fließt das flüssige Roheisen heraus.

MerkenHochofen

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

Das Kohlenstoffmonoxid nimmt den Sauerstoff auf.

BeispielEisen aus dem Hochofen

Welches Gas entweicht oben aus dem Hochofen in großer Menge?
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoffmonoxid nimmt Sauerstoff auf.
  2. Es wird zu Kohlenstoffdioxid.
  3. Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.
  1. Kohlenstoffmonoxid nimmt Sauerstoff auf.
  2. Es wird zu Kohlenstoffdioxid.
  3. Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.
Ergebnis:
Kohlenstoffdioxid

AchtungMasse verschwindet bei der Reaktion

So nicht
Welches Gas entweicht oben aus dem Hochofen in großer Menge → Sauerstoff aus dem Erz
So richtig
Welches Gas entweicht oben aus dem Hochofen in großer Menge → Kohlenstoffdioxid

Frag dich: Ist ein Gas entstanden oder dazugekommen? Zähl es mit.

ÜbenJetzt du

  1. ○18
    In CuO + Mg → Cu + MgO: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    So fängst du an:
    Magnesium nimmt den Sauerstoff auf.
    Lösung zeigen
    1. Magnesium nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Magnesium
  2. ●19
    1000 kg Eisenerz enthalten 60 % Eisen. Der Hochofen gewinnt davon 80 %. Bestimme: Wie viel Eisen entsteht?
    Lösung zeigen
    1. Eisen im Erz: 1000 kg · 60 : 100 = 600 kg
    2. Gewonnen: 600 kg · 80 : 100 = 480 kg
    Ergebnis:
    480 kg
  3. ★20
    In CuO + H₂ → Cu + H₂O: Welcher Stoff wird reduziert?
    Lösung zeigen
    1. Kupferoxid gibt den Sauerstoff ab.
    2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
    3. Also wird Kupferoxid reduziert.
    Ergebnis:
    Kupferoxid

8Ich beurteile Recycling von Metallen.

EntdeckenFrage

Wie viel Energie spart man, wenn man Aluminium recycelt?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Bis zu 95 Prozent der Energie, die man zur Herstellung aus Bauxit bräuchte. Beim Recycling wird das Metall nur eingeschmolzen und muss nicht aus dem Oxid neu gewonnen werden. Aluminium lässt sich fast unbegrenzt wiederverwenden.

MerkenRecycling

Recycling spart den größten Teil der Energie.

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

BeispielMetalle recyceln

Ein Wasserhahn aus Messing liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
Schritt für Schritt
  1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
  2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
  3. Also nein – sie werden anders getrennt.
  1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
  2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
  3. Also nein – sie werden anders getrennt.
Ergebnis:
Nein, das Metall ist nicht magnetisch

AchtungEin Stoff an einer Eigenschaft erkannt

So nicht
Weiß und körnig – das ist Kochsalz.
So richtig
Weiß und körnig sind Salz und Zucker. Erst Schmelztemperatur und Leitfähigkeit der Lösung unterscheiden sie.

Such eine Eigenschaft, in der sich die beiden Stoffe unterscheiden. Prüfe genau diese.

ÜbenJetzt du

  1. ○21
    Eine Konservendose aus Stahl liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
    So fängst du an:
    Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
    Lösung zeigen
    1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
    2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
    3. Also ja.
    Ergebnis:
    Ja, Eisen ist magnetisch
  2. ●22
    Ein Kupferrohr liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
    Lösung zeigen
    1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
    2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
    3. Also nein – sie werden anders getrennt.
    Ergebnis:
    Nein, das Metall ist nicht magnetisch
  3. ★23
    Was ist der Unterschied zwischen Recycling und Downcycling?
    Lösung zeigen
    1. Recycling: gleiche Qualität.
    2. Downcycling: schlechtere Qualität, etwa gemischter Stahl.
    3. Sortenrein sammeln erhält die Qualität.
    Ergebnis:
    Downcycling liefert schlechtere Qualität

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●24
    Ein Metallwürfel hat die Dichte 4,5 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
    2. Wert in der Tabelle suchen.
    3. 4,5 g/cm³: Titan.
    Ergebnis:
    Titan
  2. ●25
    Warum leitet Silber den elektrischen Strom?
    Lösung zeigen
    1. Metallatome geben Außenelektronen ab.
    2. Sie bilden ein Elektronengas.
    3. Bewegliche Ladungen leiten.
    Ergebnis:
    Seine Elektronen sind frei beweglich
  3. ●26
    Kupfer wird mit Eisenoxid erhitzt. Entscheide: Läuft eine Reaktion ab?
    Lösung zeigen
    1. Das edlere Metall kann dem unedleren den Sauerstoff nicht nehmen.
    2. Kupfer ist edler als Eisen.
    3. Keine Reaktion.
    Ergebnis:
    Nichts, Kupfer ist edler
  4. ●27
    In CuO + Mg → Cu + MgO: Welcher Stoff wird reduziert?
    Lösung zeigen
    1. Kupferoxid gibt den Sauerstoff ab.
    2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
    3. Also wird Kupferoxid reduziert.
    Ergebnis:
    Kupferoxid
  5. ●28
    In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffmonoxid nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Eisenoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Kohlenstoffmonoxid
  6. ●29
    Gleiche die Reaktionsgleichung aus: Fe + S → FeS
    Lösung zeigen
    1. Zähle die Atome jeder Sorte links und rechts.
    2. Links 1 Fe und 1 S, rechts 1 Fe und 1 S.
    3. Die Gleichung ist bereits ausgeglichen – auch das kommt vor.
    4. Ergebnis: Fe + S → FeS
    Ergebnis:
    Fe + S → FeS

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Metalleigenschaften
Metalle glänzen, leiten Wärme und Strom, sind verformbar.
Dichte bestimmt das Metall
Die Dichte ρ = m : V ist eine Stoffeigenschaft.
Elektronengas
Im Metall geben die Atome ihre Außenelektronen ab.
Reaktionsfähigkeit
Unedle Metalle reagieren leicht mit Sauerstoff, edle kaum.
Reduktion
Ein Metalloxid gibt Sauerstoff ab: Das ist Reduktion.
Oxidations- und Reduktionsmittel
Das Reduktionsmittel nimmt den Sauerstoff auf und wird dabei oxidiert.
Hochofen
Eisenerz wird mit Koks reduziert: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂.
Recycling
Recycling spart den größten Teil der Energie.

AchtungIndizes statt Koeffizienten geändert

So nicht
H₂ + O₂ → H₂O₂
So richtig
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.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich beschreibe typische Eigenschaften von Metallen.

    30
    Ein Metallstück hat ein Volumen von 4 cm³ und eine Masse von 31,6 g. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Eisen

  2. Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.

    31
    Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 565 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ρ = 11,3 g/cm³ → Blei

  3. Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.

    32
    Warum leitet Gold den elektrischen Strom?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Seine Elektronen sind frei beweglich

  4. Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.

    33
    Welches Metall reagiert am leichtesten mit Sauerstoff?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Magnesium

  5. Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.

    34
    Ordne in der Reaktion Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2 zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Oxidiert wird Kohlenstoffmonoxid, reduziert wird Eisenoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoffmonoxid.

  6. Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.

    35
    In CuO + H₂ → Cu + H₂O: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Wasserstoff

  7. Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.

    36
    Woraus wird Eisen im Hochofen gewonnen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Aus Eisenerz, also Eisenoxid

  8. Ich beurteile Recycling von Metallen.

    37
    Ein Wasserhahn aus Messing liegt auf dem Schrottplatz. Entscheide: Holt der große Magnet es heraus?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, das Metall ist nicht magnetisch

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wie dünn lässt sich Gold schlagen?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

Aus einem Gramm Gold kann man ein Blatt von rund einem Quadratmeter schlagen. Das Blatt ist dann nur etwa 50 millionstel Millimeter dick. Metalle sind dehnbar und verformbar, weil sich ihre Atomschichten gegeneinander verschieben lassen.

Lösungen

  1. 7,9 g/cm³
  2. Eisen
  3. Ja, es glänzt und leitet
  4. ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  5. ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  6. ρ = 7,1 g/cm³ → Zink
  7. Seine Elektronen sind frei beweglich
  8. Seine Elektronen sind frei beweglich
  9. Ein Metallatom ohne Außenelektronen
  10. Gold und Eisenoxid
  11. 80 g
  12. Nichts, Kupfer ist edler
  13. Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
  14. Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.
  15. Kohlenstoff
  16. Magnesium
  17. Wasserstoff
  18. Magnesium
  19. 480 kg
  20. Kupferoxid
  21. Ja, Eisen ist magnetisch
  22. Nein, das Metall ist nicht magnetisch
  23. Downcycling liefert schlechtere Qualität
  24. Titan
  25. Seine Elektronen sind frei beweglich
  26. Nichts, Kupfer ist edler
  27. Kupferoxid
  28. Kohlenstoffmonoxid
  29. Fe + S → FeS
  30. Eisen
  31. ρ = 11,3 g/cm³ → Blei
  32. Seine Elektronen sind frei beweglich
  33. Magnesium
  34. Oxidiert wird Kohlenstoffmonoxid, reduziert wird Eisenoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoffmonoxid.
  35. Wasserstoff
  36. Aus Eisenerz, also Eisenoxid
  37. Nein, das Metall ist nicht magnetisch