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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 Metallstück hat ein Volumen von 5 cm³ und eine Masse von 13,5 g. Entscheide: Welches Metall ist es?
Schritt für Schritt
  1. Dichte = Masse : Volumen.
  2. 13,5 g : 5 cm³ = 2,7 g/cm³.
  3. In der Tabelle: Aluminium.
  1. Dichte = Masse : Volumen.
  2. 13,5 g : 5 cm³ = 2,7 g/cm³.
  3. In der Tabelle: Aluminium.
Ergebnis:
Aluminium

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 Kupfer hat eine Kantenlänge von 4 cm und eine Masse von 569,6 g. Bestimme: Welche Dichte hat Kupfer?
    So fängst du an:
    Volumen: 4 cm · 4 cm · 4 cm = 64 cm³
    Lösung zeigen
    1. Volumen: 4 cm · 4 cm · 4 cm = 64 cm³
    2. Dichte: 569,6 g : 64 cm³ = 8,9 g/cm³
    Ergebnis:
    8,9 g/cm³
  2. ●2
    Ein Metallstück hat ein Volumen von 5 cm³ und eine Masse von 22,5 g. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    1. Dichte = Masse : Volumen.
    2. 22,5 g : 5 cm³ = 4,5 g/cm³.
    3. In der Tabelle: Titan.
    Ergebnis:
    Titan
  3. ★3
    Ein Metallwürfel hat die Dichte 7,1 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    1. Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft.
    2. Wert in der Tabelle suchen.
    3. 7,1 g/cm³: Zink.
    Ergebnis:
    Zink

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 10 cm³ und die Masse 113 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
Schritt für Schritt
  1. Formel: ρ = m : V
  2. ρ = 113 g : 10 cm³ = 11,3 g/cm³
  3. Tabelle: Das ist Blei.
  1. Formel: ρ = m : V
  2. ρ = 113 g : 10 cm³ = 11,3 g/cm³
  3. Tabelle: Das ist Blei.
Ergebnis:
ρ = 11,3 g/cm³ → Blei

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 565 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 = 565 g : 50 cm³ = 11,3 g/cm³
    3. Tabelle: Das ist Blei.
    Ergebnis:
    ρ = 11,3 g/cm³ → Blei
  2. ●5
    Ein Metallstück hat das Volumen 20 cm³ und die Masse 54 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    1. Formel: ρ = m : V
    2. ρ = 54 g : 20 cm³ = 2,7 g/cm³
    3. Tabelle: Das ist Aluminium.
    Ergebnis:
    ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  3. ★6
    Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 355 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    1. Formel: ρ = m : V
    2. ρ = 355 g : 50 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 lässt sich Gold biegen, ohne zu brechen?
Schritt für Schritt
  1. Beim Biegen gleiten Schichten.
  2. Die Elektronen gehen mit.
  3. Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.
  1. Beim Biegen gleiten Schichten.
  2. Die Elektronen gehen mit.
  3. Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.
Ergebnis:
Das Elektronengas hält die Schichten

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 Eisen 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 lässt sich Aluminium biegen, ohne zu brechen?
    Lösung zeigen
    1. Beim Biegen gleiten Schichten.
    2. Die Elektronen gehen mit.
    3. Kein Abstoßen – das Metall bleibt ganz.
    Ergebnis:
    Das Elektronengas hält die Schichten
  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

In 81 g Zinkoxid stecken 65 g Zink. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 405 g Zinkoxid vollständig reduziert?
Schritt für Schritt
  1. Sauerstoff in 81 g: 81 g − 65 g = 16 g
  2. In 405 g: 16 g · 5 = 80 g
  1. Sauerstoff in 81 g: 81 g − 65 g = 16 g
  2. In 405 g: 16 g · 5 = 80 g
Ergebnis:
80 g

AchtungReduktionsmittel und reduzierter Stoff verwechselt

So nicht
Kohlenstoff ist das Reduktionsmittel, also wird Kohlenstoff reduziert.
So richtig
Kohlenstoff reduziert das Kupferoxid und wird dabei selbst oxidiert.

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

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    In 40 g Magnesiumoxid stecken 24 g Magnesium. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 80 g Magnesiumoxid vollständig reduziert?
    So fängst du an:
    Sauerstoff in 40 g: 40 g − 24 g = 16 g
    Lösung zeigen
    1. Sauerstoff in 40 g: 40 g − 24 g = 16 g
    2. In 80 g: 16 g · 2 = 32 g
    Ergebnis:
    32 g
  2. ●11
    Warum findet man Gold als Metall in der Natur, Eisen aber nur als Erz?
    Lösung zeigen
    1. Edle Metalle reagieren kaum mit Sauerstoff.
    2. Unedle bilden Oxide und Erze.
    3. Gold liegt deshalb als Metall vor.
    Ergebnis:
    Gold ist edel, Eisen ist unedel
  3. ★12
    Eisen wird mit Kupferoxid erhitzt. Entscheide: Läuft eine Reaktion ab, und was entsteht?
    Lösung zeigen
    1. Eisen ist unedler als Kupfer.
    2. Das unedlere Metall nimmt den Sauerstoff.
    3. Es entstehen Kupfer und Eisenoxid.
    Ergebnis:
    Kupfer und Eisenoxid

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 CuO + Mg → Cu + MgO: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
Schritt für Schritt
  1. Magnesium nimmt den Sauerstoff auf.
  2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
  3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
  1. Magnesium nimmt den Sauerstoff auf.
  2. Damit reduziert es das Kupferoxid.
  3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
Ergebnis:
Magnesium

AchtungNoch einmal: Reduktionsmittel 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. ○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. Er reduziert damit das Kupferoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Kohlenstoff
  2. ●16
    In Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Aluminium nimmt den Sauerstoff auf.
    2. Damit reduziert es das Eisenoxid.
    3. Wer reduziert, ist das Reduktionsmittel.
    Ergebnis:
    Aluminium
  3. ★17
    Im Hochofen reagiert Fe₂O₃ mit CO. Welcher Stoff ist das Oxidationsmittel?
    Lösung zeigen
    1. Eisenoxid gibt Sauerstoff ab.
    2. Damit oxidiert es das Kohlenstoffmonoxid.
    3. Wer oxidiert, ist das Oxidationsmittel.
    Ergebnis:
    Eisenoxid

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

2000 kg Eisenerz enthalten 70 % Eisen. Der Hochofen gewinnt davon 90 %. Bestimme: Wie viel Eisen entsteht?
Schritt für Schritt
  1. Eisen im Erz: 2000 kg · 70 : 100 = 1400 kg
  2. Gewonnen: 1400 kg · 90 : 100 = 1260 kg
  1. Eisen im Erz: 2000 kg · 70 : 100 = 1400 kg
  2. Gewonnen: 1400 kg · 90 : 100 = 1260 kg
Ergebnis:
1260 kg

AchtungEdel und unedel vertauscht

So nicht
Gold reagiert gern mit Sauerstoff, deshalb glänzt es.
So richtig
Gold reagiert kaum – es ist edel. Deshalb findet man es als Metall in der Natur.

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

ÜbenJetzt du

  1. ○18
    2000 kg Eisenerz enthalten 50 % Eisen. Der Hochofen gewinnt davon 90 %. Bestimme: Wie viel Eisen entsteht?
    So fängst du an:
    Eisen im Erz: 2000 kg · 50 : 100 = 1000 kg
    Lösung zeigen
    1. Eisen im Erz: 2000 kg · 50 : 100 = 1000 kg
    2. Gewonnen: 1000 kg · 90 : 100 = 900 kg
    Ergebnis:
    900 kg
  2. ●19
    In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff wird reduziert?
    Lösung zeigen
    1. Eisenoxid gibt den Sauerstoff ab.
    2. Sauerstoff abgeben heißt Reduktion.
    3. Also wird Eisenoxid reduziert.
    Ergebnis:
    Eisenoxid
  3. ★20
    Warum kann man Eisen nicht wie Gold einfach aus dem Boden holen?
    Lösung zeigen
    1. Unedel: reagiert mit Sauerstoff.
    2. In der Natur als Erz.
    3. Reduktion nötig.
    Ergebnis:
    Es liegt als Oxid vor und muss reduziert werden

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

Eine Schraube aus Stahl 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 ja.
  1. Magnetisch sind Eisen, Stahl, Nickel und Cobalt.
  2. Aluminium, Kupfer und Messing nicht.
  3. Also ja.
Ergebnis:
Ja, Eisen ist 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
    Ein Kronkorken 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
    Eine Bratpfanne aus Gusseisen 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 ja.
    Ergebnis:
    Ja, Eisen ist 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 Metallstück hat ein Volumen von 2 cm³ und eine Masse von 3,4 g. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    1. Dichte = Masse : Volumen.
    2. 3,4 g : 2 cm³ = 1,7 g/cm³.
    3. In der Tabelle: Magnesium.
    Ergebnis:
    Magnesium
  2. ●25
    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. ●26
    In 40 g Magnesiumoxid stecken 24 g Magnesium. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 160 g Magnesiumoxid vollständig reduziert?
    Lösung zeigen
    1. Sauerstoff in 40 g: 40 g − 24 g = 16 g
    2. In 160 g: 16 g · 4 = 64 g
    Ergebnis:
    64 g
  4. ●27
    Welche Aufgabe hat der Koks im Hochofen?
    Lösung zeigen
    1. Koks ist fast reiner Kohlenstoff.
    2. Er verbrennt zu Kohlenstoffmonoxid.
    3. Das nimmt dem Eisenoxid den Sauerstoff.
    Ergebnis:
    Er liefert das reduzierende Kohlenstoffmonoxid
  5. ●28
    Gleiche die Reaktionsgleichung aus: Mg + O2 → MgO
    Lösung zeigen
    1. Zähle die Atome jeder Sorte links und rechts.
    2. Rechts steht 1 O, links 2 O – also rechts 2 MgO.
    3. Damit stehen rechts 2 Mg, also links auch 2 Mg.
    4. Ergebnis: 2 Mg + O2 → 2 MgO
    Ergebnis:
    2 Mg + O2 → 2 MgO
  6. ●29
    Eine Konservendose aus Stahl 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 ja.
    Ergebnis:
    Ja, Eisen ist magnetisch

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 Metallwürfel hat die Dichte 8,9 g/cm³. Entscheide: Welches Metall ist es?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kupfer

  2. Ich bestimme Metalle über ihre Dichte.

    31
    Ein Metallstück hat das Volumen 50 cm³ und die Masse 355 g. Bestimme die Dichte und ordne das Metall zu.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    ρ = 7,1 g/cm³ → Zink

  3. Ich erkläre die Metallbindung mit dem Elektronengasmodell.

    32
    Warum leiten Metalle den Strom?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ihre Elektronen sind frei beweglich

  4. Ich ordne Metalle nach ihrer Reaktionsfähigkeit.

    33
    In 81 g Zinkoxid stecken 65 g Zink. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird frei, wenn man 162 g Zinkoxid vollständig reduziert?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    32 g

  5. Ich deute die Reduktion von Metalloxiden.

    34
    Ordne in der Reaktion 2 Mg + CO2 → 2 MgO + C zu: Was wird oxidiert, was wird reduziert? Wer ist Reduktionsmittel, wer Oxidationsmittel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.

  6. Ich unterscheide Oxidations- und Reduktionsmittel.

    35
    In Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂: Welcher Stoff ist das Reduktionsmittel?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kohlenstoffmonoxid

  7. Ich beschreibe die Gewinnung von Eisen im Hochofen.

    36
    In 2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C: Welcher Stoff wird reduziert?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kohlenstoffdioxid

  8. Ich beurteile Recycling von Metallen.

    37
    Warum spart Recycling von Aluminium viel Energie?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es muss nur geschmolzen, nicht reduziert werden

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. 8,9 g/cm³
  2. Titan
  3. Zink
  4. ρ = 11,3 g/cm³ → Blei
  5. ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  6. ρ = 7,1 g/cm³ → Zink
  7. Seine Elektronen sind frei beweglich
  8. Das Elektronengas hält die Schichten
  9. Ein Metallatom ohne Außenelektronen
  10. 32 g
  11. Gold ist edel, Eisen ist unedel
  12. Kupfer und Eisenoxid
  13. Oxidiert wird Kohlenstoff, reduziert wird Kupferoxid, Reduktionsmittel ist Kohlenstoff.
  14. Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.
  15. Kohlenstoff
  16. Aluminium
  17. Eisenoxid
  18. 900 kg
  19. Eisenoxid
  20. Es liegt als Oxid vor und muss reduziert werden
  21. Ja, Eisen ist magnetisch
  22. Ja, Eisen ist magnetisch
  23. Downcycling liefert schlechtere Qualität
  24. Magnesium
  25. ρ = 2,7 g/cm³ → Aluminium
  26. 64 g
  27. Er liefert das reduzierende Kohlenstoffmonoxid
  28. 2 Mg + O2 → 2 MgO
  29. Ja, Eisen ist magnetisch
  30. Kupfer
  31. ρ = 7,1 g/cm³ → Zink
  32. Ihre Elektronen sind frei beweglich
  33. 32 g
  34. Oxidiert wird Magnesium, reduziert wird Kohlenstoffdioxid, Reduktionsmittel ist Magnesium.
  35. Kohlenstoffmonoxid
  36. Kohlenstoffdioxid
  37. Es muss nur geschmolzen, nicht reduziert werden