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Dichte 6: Dichtereihe der Metalle

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Die Autor*innen
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André Otto
Dichte 6: Dichtereihe der Metalle
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse

Grundlagen zum Thema Dichte 6: Dichtereihe der Metalle

Inhalt

Dichtereihe der Metalle – Chemie

Natrium hat mit $\pu{0,97 g//cm3}$ eine ähnliche Dichte wie Wasser ($\pu{0,997 g//cm3}$), während Gold eine Dichte von fast $\pu{20 g//cm3}$ aufweist. In diesem Text geht es einfach erklärt um die Dichte verschiedener Metalle. Du kannst dabei die Dichte von Metallen berechnen, indem du die Masse durch das Volumen teilst ($\rho = \frac{m}{V}$). Die Dichte der Metalle kann in der Einheit $\pu{g//cm3}$ oder in $\pu{kg//dm3}$ angegeben werden.
In der folgenden Übersicht sind alle Metalle mit ihren Elementsymbolen nach ihren Dichten aufgeführt. Aufgrund ihrer Dichte kann man sie in Leichtmetalle, leichte Schwermetalle, schwere Schwermetalle und sehr schwere Schwermetalle einteilen.

Dichtereihe der Metalle

Legierungen wie Stahl und Messing sind besondere Metalle. Stahl besteht überwiegend aus Eisen mit einem Kohlenstoffanteil. Messing dagegen besteht aus Kupfer und Zink. Stahl hat dabei eine Dichte von etwa $\pu{7,87 g//cm3}$ und Messing hat eine Dichte von etwa $\pu{8,41 g//cm3}$. Die genaue Dichte ist dabei abhängig von der genauen Zusammensetzung der beiden Metalle. Da Legierungen nicht rein und somit keine Elemente sind, werden sie nicht im Periodensystem der Elemente aufgeführt.

Im Folgenden schauen wir uns nun die Dichtetabellen von Metallen genauer an. Zur besseren Übersicht sind die Tabellen der Metalle auch hier in Leichtmetalle, leichte Schwermetalle, schwere Schwermetalle und sehr schwere Schwermetalle eingeteilt. In den Tabellen ist dir außerdem angegeben, in welcher Gruppe sich das Metall im Periodensystem befindet. Das $a$ steht für eine Hauptgruppe und das $b$ steht für eine Nebengruppe. Zum Beispiel befindet sich Natrium in der ersten Hauptgruppe $Ia$.

Dieses Video und dieser Lerntext beantworten dir folgende Fragen:

  • Welches Metall hat eine hohe Dichte?
  • Welche Metalle haben die kleinste Dichte?
  • Was ist die Dichte von Eisen?
  • Was hat eine höhere Dichte als Gold?
  • Welches Metall hat welche Dichte?
  • Was ist das leichteste Metall der Welt?

Leichtmetalle

Als Leichtmetalle werden Metalle bezeichnet, die eine Dichte zwischen $0$ und $5\pu{g//cm3}$ haben. Was denkst du, ist das leichteste Metall der Welt? Also welches Metall hat die kleinste Dichte? Dabei handelt es sich um das Leichtmetall Lithium.

Leichtmetalle Dichte in $\pu{g//cm3}$ Haupt- und Nebengruppe
Periodensystem
Weiterführende Informationen
Lithium $\ce{Li}$ 0,53 $\text{Ia}$ Lithium – Eigenschaften
Kalium $\ce{K}$ 0,86 $\text{Ia}$ Kalium – Chemie
Natrium $\ce{Na}$ 0,97 $\text{Ia}$ Natrium – Chemie
Calcium $\ce{Ca}$ 1,55 $\text{IIa}$ Calcium – Element
Magnesium $\ce{Mg}$ 1,74 $\text{IIa}$ Magnesium – Element
Strontium $\ce{Sr}$ 2,63 $\text{IIa}$
Aluminium $\ce{Al}$ 2,7 $\text{IIIa}$ Aluminium – Formel
Titan $\ce{Ti}$ 4,5 $\text{IVb}$ Titan – Element

Leichte Schwermetalle

Als leichte Metalle werden Metalle bezeichnet, die eine Dichte zwischen $5$ und $10\pu{g//cm3}$ haben. Welche Dichte zum Beispiel Eisen, Zink, Chrom oder Nickel haben, kannst du in der Tabelle nachlesen.

Leichte Schwermetalle Dichte in $\pu{g//cm3}$ Haupt- und Nebengruppe
Periodensystem
Weiterführende Informationen
Gallium $\ce{Ga}$ 5,9 $\text{IIIa}$
Vanadium $\ce{V}$ 6,1 $\text{Vb}$
Zirkonium $\ce{Zr}$ 6,6 $\text{IVb}$
Antimon $\ce{Sb}$ 6,7 $\text{Va}$
Zink $\ce{Zn}$ 7,1 $\text{IIb}$ Zink – Chemie, Zink – Eigenschaften, Zink – Steckbrief
Chrom $\ce{Cr}$ 7,2 $\text{VIb}$ Chrom – Element
Indium $\ce{In}$ 7,3 $\text{IIIa}$
Zinn $\ce{Sn}$ 7,3 $\text{IVa}$ Zinn
Mangan$\ce{Mn}$ 7,5 $\text{VIIb}$
Eisen $\ce{Fe}$ 7,9 $\text{VIIIb}$ Eisen – Steckbrief
Niob $\ce{Nb}$ 8,6 $\text{Vb}$
Cobalt $\ce{Co}$ 8,9 $\text{VIIIb}$
Nickel $\ce{Ni}$ 8,9 $\text{VIIIb}$
Kupfer $\ce{Cu}$ 8,9 $\text{Ib}$ Kupfer
Polonium $\ce{Po}$ 9,3 $\text{VIa}$
Bismut $\ce{Bi}$ 9,8 $\text{Va}$

Schwere Schwermetalle

Als schwere Schwermetalle werden Metalle bezeichnet, die eine Dichte zwischen $10$ und $15\pu{g//cm3}$ haben.

Schwere Schwermetalle Dichte in $\pu{g//cm3}$ Haupt- und Nebengruppe
Periodensystem
Weiterführende Informationen
Molybdän $\ce{Mo}$ 10,3 $\text{VIb}$
Silber $\ce{Ag}$ 10,5 $\text{Ib}$ Silber – Chemie
Blei $\ce{Pb}$ 11,3 $\text{IVa}$
Palladium $\ce{Pd}$ 12,0 $\text{VIIIb}$
Ruthenium $\ce{Ru}$ 12,4 $\text{VIIIb}$
Rhodium $\ce{Rh}$ 12,4 $\text{VIIIb}$
Hafnium $\ce{Hf}$ 13,3 $\text{IVb}$
Quecksilber $\ce{Hg}$ 13,6 $\text{Ib}$

Sehr schwere Metalle

Als sehr schwere Schwermetalle werden Metalle bezeichnet, die eine Dichte zwischen $15$ und $20 \pu{g//cm3}$ haben. In der Tabelle kannst du Metalle mit hoher Dichte sehen. Du erkennst sicher, dass Gold das schwerste sehr schwere Metall ist, jedoch gibt es noch schwerere Metalle als Gold. Diese sind im nächsten Abschnitt Die schwersten Metalle zusammengefasst.

Sehr schwere Schwermetalle Dichte in $\pu{g//cm3}$ Haupt- und Nebengruppe
Periodensystem
Weiterführende Informationen
Tantal $\ce{Ta}$ 16,7 $\text{Vb}$
Uran $\ce{U}$ 19,2 $\text{VIb}$
Wolfram $\ce{W}$ 19,3 $\text{VIb}$
Gold $\ce{Au}$ 19,3 $\text{VIb}$ Gold – Chemie

Die schwersten Metalle

Als die schwersten Schwermetalle werden Metalle bezeichnet, die eine Dichte über $20 \pu{g//cm3}$ haben. Das schwerste aller Metalle ist Osmium.

Schwerste Schwermetalle Dichte in $\pu{g//cm3}$ Haupt- und Nebengruppe
Periodensystem
Weiterführende Informationen
Rhenium $\ce{Re}$ 21 $\text{VIIb}$
Platin $\ce{Pt}$ 21,4 $\text{VIIIb}$ Platin – Steckbrief
Iridium $\ce{Ir}$ 22,6 $\text{VIIIb}$
Osmium $\ce{Os}$ 22,7 $\text{VIIIb}$

Dieses Video

In diesem Video geht es um die Dichtereihe der Metalle. Dazu werden zuerst noch einmal die Einheiten und die Bedeutung der Dichte erklärt. Du erfährst die Dichte von Aluminium, Eisen, Blei, Zink und Zinn. Außerdem lernst du die Metalle mit hoher und höchster Dichte kennen.

Wenn du mehr darüber erfahren möchtest, wo sich die Metalle und Nichtmetalle im Periodensystem der Elemente befinden, kannst du dir dieses Video anschauen: Nichtmetalle, Metalle und Nichtmetalle.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript Dichte 6: Dichtereihe der Metalle

Hallo und ganz herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die “Dichte, Teil 6 - Dichtereihe der Metalle”. Du kennst bereits die Video “Dichte, Teil eins bis fünf” oder du bist in der Ausbildung oder du studierst. Nachher kannst du den Bereich der Dichte für Metalle benennen und Beispiele für Metalle mit niedriger, mittlerer und hoher Dichte aufzählen. Der Film besteht aus sieben Abschnitten: Erstens: Einheiten und Bedeutung der Dichte, Zweitens: Leichtmetalle 0 – 5, Drittens: leichte Schwermetalle 5 – 10, Viertens: schwere Schwermetalle 10 – 15, Fünftens: sehr schwere Metalle 15 – 20, Sechstens: die schwersten Brummer 20+ und Siebtens, alle in einer Übersicht. Erstens: Einheiten und Bedeutung der Dichte. Eine geläufige Einheit der Dichte ist Gramm pro Kubikzentimeter, wir werden diese Einheit durchgängig im Video verwenden, genauso wie die Dichteeinheit Kilogramm pro Kubikdezimeter. Beide Einheiten entsprechen gleichen Maßzahlen. Am Beispiel des Messings möchte ich das einmal erklären: Gramm pro Kubikzentimeter heißt, ein Würfel der Kantenlänge ein Zentimeter hat eine Masse von acht Gramm, Kilogramm pro Kubikdezimeter heißt, ein Würfel der Kantenlänge zehn Zentimeter, das ist ein Dezimeter, hat eine Masse von acht Kilogramm. Die Dichte gibt an, wie schwer, genauer gesagt, wie schwer bezogen auf ein bestimmtes Volumen, ein Stoff ist. Daraus folgt, dass die Dichte ϱ eine Stoffeigenschaft ist. Zweitens: Leichtmetalle 0 – 5. Die Einheiten sind Gramm pro Kubikzentimeter, was das Gleiche ist wie Kilogramm pro Kubikdezimeter. Lithium hat mit 0,53 die kleinste Dichte aller Metalle, es steht in der ersten Hauptgruppe, Ia. Kalium, K, hat eine Dichte von 0,86, es steht ebenfalls in der ersten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Auch Natrium, Na, hat mit 0,97 eine geringere Dichte als Wasser, es ist ebenfalls ein Element der ersten Hauptgruppe. Calcium, Ca, ist mit 1,55 schwerer als Wasser und steht in der zweiten Hauptgruppe. Magnesium ist mit 1,74 ebenfalls noch sehr leicht und steht auch in der zweiten Hauptgruppe. Zur gleichen Hauptgruppe zählt Strontium, mit einer Dichte von 2,63. Aluminium ist mit 2,7 nur etwas schwerer, es steht in der dritten Hauptgruppe. Titan hat eine Dichte von 4,5 und steht in der vierten Nebengruppe. Drittens: leichte Schwermetalle mit einer Dichte von 5 – 10. Gallium hat eine Dichte von fast 6 und steht in der dritten Hauptgruppe. Vanadium liegt mit 6,1 nur wenig darüber, es ist ein Element der fünften Nebengruppe. Zirkonium hat einen Wert von 6,6 und steht in der vierten Nebengruppe. In enger Nachbarschaft dazu befindet sich Antimon, Sb, es ist ein Element der fünften Hauptgruppe. Dicht aufeinander folgen nun die Elemente Zink, Chrom, Indium und Zinn. Mit Mangan und Eisen folgen noch zwei weitere Elemente aus dem Siebenerbereich. Niob ist das erste Element mit einer Dichte von mehr als 8. Die Dichten von Cobalt, Nickel und Kupfer sind fast gleich. Es folgt das radioaktive Polonium aus der sechsten Hauptgruppe. Den Schluss bildet Bismut mit einer Dichte von 9,8. Viertens: schwere Schwermetalle 10 – 15. Bedenkt bitte, dass die Dichten dieser Metalle mindestens zehnmal so groß wie die Dichte von Wasser sind. Die Reihe beginnt mit Molybdän, einem Metall aus der sechsten Nebengruppe. Silber liegt mit 10,5 etwas darüber, es steht in der ersten Nebengruppe. Dann kommt Blei, mit 11,3. Die sehr edlen Metalle Palladium, Ruthenium und Rhodium haben fast gleiche Dichten und stehen in der achten Nebengruppe. Das strategisch wichtige Harfnium zeigt einen Wert von 13,3 und Quecksilber, obwohl es flüssig ist, weist eine Dichte von 13,6 auf. Fünftens: sehr schwere Metalle 15 – 20. In diesem Bereich muss man unbedingt Tantal mit 16,7 nennen, es steht in der fünften Nebengruppe. Mit Werten von etwas über 19 haben Uran, Wolfram und Gold etwa gleiche Dichten. Sechstens: die schwersten Brummer. Das sind die Metalle, die eine Dichte von mehr als 20 besitzen. Hier muss man nur vier kennen: Rhenium mit 21,0, aus der siebten Nebengruppe sowie Platin, Iridium und Osmium, alle aus der achten Nebengruppe. Die beiden letzten Vertreter erreichen Dichten von fast 23, sind also 23mal schwerer als Wasser, das sind wirklich die schwersten Brummer. Siebtens: alle in einer Übersicht. Hierfür müssen wir eine Skala von 0 bis reichlich 20 vorbereiten. Wir werden die Dichte ϱ in Kilogramm pro Kubikdezimeter abtragen. Die Steigung der roten Gerade soll andeuten, dass auch die Dichte steigt. Das leichteste Metall ist Lithium, das schwerste Osmium. Kurz darunter Iridium. Platin und Rhenium haben ähnliche Dichten. Dazwischen liegt Silber und zwischen Silber und Osmium liegt Tantal. Zwischen Tantal und Platin befinden sich Gold, Wolfram und Uran. Quecksilber liegt zwischen Silber und Tantal. Titan ist mit knapp 5 ein schweres Leichtmetall. Eisen hat einen Wert von knapp 8. Die Dichten von Cobalt, Nickel und Kupfer sind mit knapp 9 fast gleich. Und nun noch die Bilder dazu. Schön haben das unsere Cutter wieder hingekriegt; ich bin auf sie, euch und mich heute ganz besonders stolz. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

1 Kommentar

1 Kommentar
  1. schleeeeeecht44444

    Von Waegnerevelyn, vor etwa 2 Jahren
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