Lösungen zu den Teste-dich-Aufgaben
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Metalle sind glänzend, verformbar, elektrisch leitfähig und wärmeleitend.
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Die Edelmetalle Gold und Silber kommen in der Natur elementar (ungebunden) vor. Kupfer und Eisen liegen gebunden in Erzen vor und müssen erst durch chemische Reaktionen und unter Einsatz von Energie gewonnen werden.
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Metalle sind vielseitig einsetzbar.
Durch die teilweise glänzende Oberfläche, gute Verformbarkeit, Wärmeleitfähigkeit und da sie elektrischen Strom leiten können und teilweise magnetisch sind, sind Metalle wichtige Werkstoffe.
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Bei einer Redoxreaktion findet eine Sauerstoffübertragung statt. Dabei laufen Reduktion und Oxidation zur gleichen Zeit ab.
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Zur Reduktion von Zinkoxid muss ein unedleres Metall als Zink verwendet werden, beispielsweise Aluminium.
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Zinkoxid + Aluminium → Zink + Aluminiumoxid
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Ein Oxidationsmittel, ist der Stoff, der in einer chemischen Reaktion Sauerstoff an einen anderen Stoff abgibt.
Ein Reduktionsmittel, ist der Stoff, der in einer chemischen Reaktion einem anderen Stoff den Sauerstoff entzieht.
Zinkoxid + Aluminium → Zink + Aluminiumoxid
Zinkoxid ist das Oxidationsmittel, weil es Aluminium oxidiert. Dementsprechend ist Aluminium das Reduktionsmittel, weil es Zinkoxid reduziert.
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Je unedler ein Metall ist, umso größer ist sein Bestreben, mit Sauerstoff zu reagieren.
Kupfer ist ein edleres Metall als Nickel und Nickel ist ein edleres Metall als Eisen.
Eisen hat ein größeres Reaktionsbestreben mit Sauerstoff zu reagieren als Nickel. Deshalb entzieht das unedlere Eisen dem edleren Nickel den Sauerstoff. Das edlere Kupfer kann Nickeloxid nicht reduzieren.
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Man kann Magnesiumoxid nicht mit Holzkohle reduzieren, weil Magnesium ein stärkeres Reaktionsbestreben mit Sauerstoff hat als Kohlenstoff.
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Der beim Hochofenprozess eingesetzte Koks ist ein Brennstoff, der Energie liefert und ein Reduktionsmittel. Koks besteht aus Kohlenstoff und kann das Eisenoxid reduzieren.
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Kohlenstoff, Silicium, Mangan, Phosphor und Schwefel
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Der in den Roheisen enthaltene Kohlenstoff macht das Eisen hart und spröde. Das Roheisen ist nicht zum Schmieden geeignet, weil es schwer verformbar ist.
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1: Sauerstoff
2: Schlacke
3: Eisenschmelze
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Der gebrannte Kalk dient als Bindemittel für die festen Oxide in der Roheisenschmelze. Er verbindet sich mit Phosphoroxid und den anderen festen Oxiden zur Kalkschlacke.
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Das Sauerstoffaufblasverfahren ist eine Methode zur Stahlherstellung. Sauerstoff wird auf die Roheisenschmelze geblasen, wodurch der im Roheisen enthaltene Kohlenstoff und andere Verunreinigungen oxidiert werden. Die gasförmigen Oxide entweichen und die festen Oxide werden durch die Zuschläge gebunden. Neben dem Sauerstoff dient auch Eisenschrott als Oxidationsmittel.
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Der Schrott dient als zusätzliches Oxidationsmittel für die Verunreinigungen und bewirkt zudem eine Abkühlung der Schmelze, sodass diese nicht überhitzt.
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Durch die Wiederverwendung von Eisenschrott (Recycling) wird für den Eisenschrott kein Deponieraum benötigt. Zudem werden die Rohstoffvorkommen der Erde geschont. Weil für die Erzeugung von Metallen aus Erzen sehr viel Energie benötigt wird, ist der Einsatz von Eisenschrott auch aus ökonomischer Sicht sinnvoll.
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Eine Legierung ist die erstarrte Schmelze eines Metallgemisches.
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Bronze hat den Vorteil, dass es härter ist als Kupfer. Deshalb ist Bronze besser geeignet zur Herstellung von Werkzeugen und Schwertern.
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Unter anderem: Eisen, Silicium, Aluminium, Magnesium, Kupfer, Nickel, Zinn, Gold, Neodym, Gallium, Palladium, Platin
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Ein kaputtes Smartphone enthält viele Metalle, die wiederverwendet werden können. Deshalb sollte das Smartphone zu einem Recyclinghof oder zurück zum Handel gebracht werden. In Anjas Hausmüll würden die Rohstoffe verloren gehen. Es schont die Umwelt, Rohstoffe zu recyclen, da beispielsweise bei der Herstellung von Stahl Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird.