Der Unterschied von Metallen zu anderen Stoffklassen

Der Unterschied von Metallen zu anderen Stoffklassen Übung

• Bestimme im folgenden Text die richtigen Eigenschaften von Metallen.

  Tipps

  Stelle dir ein Metall bildlich vor. Welche Eigenschaft lässt sich schon vom Äußeren her erkennen?

  Metalle werden z.B. bei Strommasten eingesetzt.

  Manche Metalle haben schon von Natur aus die gesuchte Eigenschaft, andere Metalle müssen erst etwas erhitzt werden, damit die Eigenschaft zustande kommt.

  Lösung

  Metalle besitzen viele nützliche Eigenschaften, durch die sie sich von den Nichtmetallen unterscheiden. Da ist z.B. die gute Verformbarkeit von Metallen. Metalle (wie Aluminium oder Gold) sind sehr weich und lassen sich schon bei Raumtemperatur verformen. Schwerere Metalle wie Eisen müssen erst erhitzt werden, damit man sie gut formen kann. Weiterhin ist es natürlich falsch, dass Metalle nicht den elektrischen Strom leiten können. Sie können dies durchaus und das wird von uns Menschen auch genutzt. Ohne Metalle könntest du diese Aufgaben hier gerade nicht lösen. Weiterhin leiten Metalle die Wärme, was beim Heizen ausgenutzt wird. Und Metalle glänzen! Diese Eigenschaft nutzt man vor allem bei Schmuck oder Kunstgegenständen aus.

• Bestimme die Metalle, die zu einer bestimmten Legierung führen.

  Tipps

  Der Name Neusilber ist irreführend, denn diese Legierung enthält gar kein Silber.

  Die Legierung Weißgold besteht neben Gold aus dem Element, das an 46. Stelle im Periodensystem steht.

  Beachte den Unterschied zwischen Zinn und Zink.

  Lösung

  Legierungen sind feste, homogene Gemische aus Metallen. Man nutzt Legierungen, um die Eigenschaften eines Metalls zu verbessern. In manchen Fällen ist das Metall vielleicht zu weich oder zu brüchig. Durch eine Legierung können Metalle viel härter oder biegsamer werden. Die Legierung Bronze wird aus etwa 60% Kupfer und 40 % Zinn hergestellt. Die Legierung ist sehr dehnbar, verschließfest, rostfest und gut bearbeitbar. Deshalb wird Kupfer z.B. in Glocken, Medaillen oder auch bei Kunstgegenständen verwendet. Messing ist auch eine Legierung mit Kupfer. Zweiter Bestandteil ist hier aber Zink, also nicht zu verwechseln mit Zinn. Messing wird aufgrund der guten Verformbarkeit und Rostfreiheit für Armaturen, Türklinken und Kunstgegenstände verwendet. Neusilber besteht aus ca. 45-67% Kupfer, 10-26% Nickel und der Rest ist Zink. Die Legierung ist aufgrund der Festigkeit und seiner silbernen Farbe optimal für Tafelgeräte und Bestecke. Weißgold, welches aus Gold und Palladium besteht, wird vor allem in der Schmuckindustrie eingesetzt, da es härter als reines Gold ist.

• Erstelle eine Übersicht über Metalle und Nichtmetalle.

  Tipps

  Nutze als Hilfe das Periodensystem der Elemente.

  Quecksilber hat eine spezielle Eigenschaft. Es ist bei Raumtemperatur flüssig.

  Lösung

  Metalle und Nichtmetalle lassen sich nicht nur aufgrund ihrer Eigenschaften gut trennen. Auch das Periodensystem trennt die beiden Gruppen räumlich voneinander ab. So sind alle Elemente der 1. und 2. Gruppe Metalle, wobei die 1. Hauptgruppe die Alkalimetalle enthält und die 2. Hauptgruppe die Erdalkalimetalle. Auch alle Elemente in den Nebengruppen sind Metalle. Dazu gehört auch Quecksilber. Es ist zwar im Gegensatz zu allen anderen Metallen bei Raumtemperaturen flüssig, aber es gehört dennoch zur Gruppe der Metalle. Etwas im hinteren Teil des PSE von Gruppe 3-6 wird es schwieriger. Dort gibt es eine diagonale Linie, die die Metalle und Nichtmetalle trennt. Diese Linie wird durch Bor, Silicium, Germanium, Arsen, Antimon, Tellur und Polonium realisiert. Alle Stoffe, die sich links dieser Linie befinden, sind Metalle, und alle Stoffe rechts der Linie Nichtmetalle. Die Elemente der Linie selbst stellen Halbmetalle dar.

• Leite ab, warum Quecksilber früher oft als Thermometer verwendet wurde.

  Tipps

  Mit einem Quecksilberthermometer misst man vor allem bei Fieber die Körpertemperatur. Überlege, was passiert, wenn die Körpertemperatur hoch ist.

  Ist die Temperatur des Körpers höher als die Temperatur des Quecksilbers, dann steigt dieses im Thermometer an.

  Lösung

  Früher nutzte man Quecksilberthermometer, weil man zwei ganz bestimmte Eigenschaften des Metalls ausnutzte. Zum einem ist Quecksilber flüssig und zum anderen dehnt es sich bei Wärmezufuhr aus. Ist also bei Fieber die Körpertemperatur sehr hoch, dann wird das Quecksilber erwärmt und es dehnt sich schlagartig aus. Im Gegensatz zu den anderen Metallen leitet Quecksilber weder elektrischen Strom noch Wärme gut. Dies hängt unter anderem auch damit zusammen, dass es bei Raumtemperatur flüssig vorliegt. Heute findet man kaum noch Quecksilber im Thermometern, denn man fand heraus, dass das Metall giftig ist.

• Benenne das Material, aus dem Metalle hergestellt werden.

  Tipps

  Das Material wird vor allem im Gebirge und unter Tage abgebaut.

  Es muss erst verarbeitet werden, damit daraus Metall entsteht.

  Lösung

  Metalle werden aus ihren jeweiligen Erzen hergestellt. So braucht man also Eisenerz, um Eisen herzustellen, oder Kupfererz, um Kupfer herzustellen. Das gilt aber meist nur für unedle Metalle. Edle Metalle wie Gold, findet man in der Natur eher weniger in Erzen, dafür aber in gediegener (reiner) Form vor. Die Herstellung von Metallen ist, ebenso wie das Recycling, sehr energieaufwendig. Der hohe Energieaufwand beruht darauf, dass die Herstellung aus vielen Schritten besteht und man viel Wärme braucht, um das Metall zu Schmelzen, zu Walzen oder zu Pressen.

• Erkläre, wie ein Metallgitter aufgebaut ist.

  Tipps

  Das Natrium-Ion sieht so aus: $Na^+$.

  Beziehe das Bild im Kopfteil in deine Überlegungen über die Anordnung der Ionen mit ein.

  Erinnere dich an die bereits gelernten Eigenschaften.

  Lösung

  Das Metallgitter ist eine Darstellung dazu, wie die Teilchen in einem Metall angeordnet sind. Die drei Teilchen sind die positiv geladenen Metall-Ionen, die negativ geladenen Außenelektronen und die ungeladenen Metallatome. Es gibt zwischen den positiv geladenen und negativ geladenen Ionen elektrostatische Anziehungskräfte. Diese wird auch als Metallbindung bezeichnet. Die Außenelektronen sind beweglich und werden deshalb auch als Elektronengas bezeichnet. Es hält sich zwischen den Metall-Ionen auf. Chemiker sprechen hier von einer Elektronengaswolke. Es handelt sich dabei aber nur um eine Modellvorstellung, denn bewiesen werden konnte das bisher nicht.