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Metalle und ihre Affinität zu Sauerstoff 08:08 min

Textversion des Videos

Transkript Metalle und ihre Affinität zu Sauerstoff

Hallo und herzlich Willkommen. Das Video heißt "Affinitätsreihe: Metalle und ihre Affinität zu Sauerstoff". Du kennst bereits Metalle, Sauerstoff, die Verbrennung, die Oxidation und Oxide. Nachher kannst du die Metalle hinsichtlich ihrer Fähigkeit mit Sauerstoff zu reagieren in einer Rangfolge anordnen. Der Film besteht aus sechs Abschnitten. Metalle verbrennen. Oder etwa nicht? Die Idee der Affinitätsreihe. Edle und unedle Metalle. Wenn es knifflig wird. Die Affinitätsreihe. Metalle verbrennen: Hier habe ich ein Stück Magnesium. Ich versuche nun, das Metall mit der Kerze zu entzünden und tatsächlich, es gelingt. Zurück bleiben Magnesiumreste und ein weißes Pulver. Wir können formulieren: Magnesium plus Sauerstoff reagieren zu Magnesiumoxid. Wir verallgemeinern: Metall plus Sauerstoff reagieren zu Metalloxid. Ein Beispiel haben wir nun, wo ein Metall verbrennt. Verbrennen nun alle Metalle? Oder nicht? Nun versuche ich, ein Stückchen Silber zu entzünden, aber so sehr ich mich auch bemühe, es will mir einfach nicht gelingen. Rußig wird das Silber, aber es brennt nicht. Wir halten fest: Silber reagiert nicht mit Sauerstoff. Wir verallgemeinern: Nicht alle Metalle reagieren mit Sauerstoff. Die Idee der Affinitätsreihe: Was bedeutet Affinität? Affinität heißt Verwandtschaft. Ein Metall ist mit Sauerstoff verwandt. Es sucht den Sauerstoff, möchte mit ihm reagieren. Die Idee der Affinitätsreihe besteht darin, die Affinität der einzelnen Metalle an einem großen Pfeil anzuordnen. Es geht hier, wie schon gesagt, um die Affinität zu Sauerstoff. Links soll sie niedrig sein und an der Pfeilspitze hoch. Es gibt sehr viele Metalle auf unserer Erde und wir fragen uns, wie müssen wir die Metalle in der Affinitätsreihe anordnen? Edle und unedle Metalle: Es zeigte sich, dass zwei Metalle eine sehr niedrige Affinität zu Sauerstoff aufweisen. Das sind Gold und Silber. Eine recht hohe Affinität zu Sauerstoff besitzen die Metalle Aluminium, Eisen und Zink. Wir merken uns: Edle Metalle haben eine niedrige Affinität zu Sauerstoff, unedle Metalle dagegen eine hohe. Wenn es knifflig wird: Der Begriff der Stabilität ist fest verbunden mit dem Begriff der Affinität zu Sauerstoff. Die Stabilität eines Elements oder eines Oxids kann hoch oder niedrig sein. Quecksilber, das eine relativ niedrige Affinität zu Sauerstoff besitzt, hat eine hohe Stabilität. Sein Oxid hingegen hat eine niedrige Stabilität. Bei Magnesium ist es umgekehrt. Magnesium hat eine hohe Affinität zu Sauerstoff, das Oxid hat eine hohe Stabilität, das Magnesium selbst ist weniger stabil. Wie sind nun zum Beispiel Aluminium und Eisen anzuordnen? Um das zu entscheiden, hilft uns die Thermitreaktion. Bei dieser Reaktion reagieren Aluminium und Eisenoxid zu Aluminiumoxid und Eisenoxid. Aus dem Eisenoxid entsteht Eisen und Aluminium bildet Aluminiumoxid. Folglich hat Aluminium eine höhere Affinität zu Sauerstoff als Eisen. Frage: Spricht der Rost denn nicht dagegen? Nein, denn auch Aluminium bildet eine Oxidschicht. Sie schützt das Metall und blättert nicht ab, wie beim Eisen. Niedrige Affinität zu Sauerstoff heißt edel. Hohe Affinität zu Sauerstoff bedeutet unedel. Im Vergleich zum Aluminium ist Eisen edel. Im Vergleich zum Eisen ist Aluminium unedel. Die Affinitätsreihe: Von edel bis unedel sind wichtige Metalle in etwa so angeordnet. Gold und Platin sind sehr edel, darauf folgen die Halbedelmetalle Quecksilber und Kupfer. Dann kommen Zinn und Blei, sie sind schon unedler, Zink und Eisen, gefolgt von Aluminium, Magnesium und Natrium. Um mehr Übersichtlichkeit zu erzielen, möchte ich nun chemische Symbole verwenden. Wir beginnen wieder mit den sehr edlen Metallen Gold und Platin, darauf folgen die Halbedelmetalle Quecksilber und Kupfer. Danach kommen Zinn, Blei, Zink und Eisen. Aluminium und Magnesium sind schon recht unedel. Die höchsten Affinitäten zu Sauerstoff besitzen Calcium, Natrium und Kalium. Dabei handelt es sich um sehr unedle Metalle. Achtung: Diese Reihe ist im Wesen richtig. Über vereinzelte Anordnungen lässt sich streiten. Ich hoffe, ihr hattet wie immer etwas Spaß bei meinem Video. Ich wünsch euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

9 Kommentare
  1. @Biro Kirbach,

    Silber ist im Vergleich zu einem Metall wie Eisen, edel. Das bedeutet es ist reaktionsträge, hat damit auch eine niedrige Affinität zu Sauerstoff.

    Von Karsten Schedemann, vor etwa einem Jahr
  2. Reagiert das Silber nicht , da es eine zu niedriege Sauerstoff Affinität hat ?

    Von Biro Kirbach, vor etwa einem Jahr
  3. Ich schreibe (fast) jeden Tag Chemie.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als einem Jahr
  4. Schreibe morgen chemie

    Von Roman049, vor mehr als einem Jahr
  5. @Telmen,
    ja, das hat hier die gleiche Bedeutung.

    Von Karsten Schedemann, vor mehr als einem Jahr
  1. bei uns in der schule heißt es nicht affinität sondern bindungsbestreben, ist das das gleiche ??

    Von Telmen, vor mehr als einem Jahr
  2. Korrektur
    Richtig muss es heißen: Kollateralschaden
    A. O.

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  3. Der Begriff "Affinität" ist von der Semantik eine Mogelpackung. Ich denke, Schüler sollten auch mit derartigen Problemen umgehen können. Warum der Begriff allerdings überhaupt in der Schule benutzt werden MUSS (Rahmenlehrplan), bedarf einer Erklärung. Besser ist es sicher von "edlen" und "unedlen" Metallen zu sprechen.Meine Vermutung ist, dass durch den Hang zur unkritischen Rationalisierung im Fach Chemie fast alles auf eingängige "Fachbegriffe" heruntergebrochen wird. Als Kolateralschaden erwächst chemisches Unverständnis wohl eher durch die neue "Wissenschaftlichkeit" als vergleichsweise durch, zugegebenermaßen, schwammige deutsche "Erklärwörter".
    Eine Tatsache jedoch verblüfft mich immer wieder: Wie leicht doch der moderne Schüler zu verwirren ist!
    Mit freundlichen Grüßen
    André Otto

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  4. Die Affinität würde ich - schon aus didaktischen Gründen (siehe Elementfamilien) - nicht als Verwandschaft von Metallen zu Sauerstoff beschreiben, das ist für den Schüler eher verwirrend.

    Von Schule 21, vor mehr als 4 Jahren
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Metalle und ihre Affinität zu Sauerstoff Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Metalle und ihre Affinität zu Sauerstoff kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die allgemeine Gleichung für die Reaktion von Metallen und Sauerstoff.

    Tipps

    Überlege, wie die Stoffe heißen, die bei einer Reaktion mit Sauerstoff entstehen.

    Recherchiere den lateinischen Begriff für Sauerstoff.

    Lösung

    Manche Metalle besitzen die Eigenschaft, dass sie mit Sauerstoff, z.B. aus der Luft, reagieren können. Unterschiedliche Metalle haben auch unterschiedliche Formelzeichen. Chemiker haben deshalb eine allgemeine Reaktionsgleichung entwickelt, die man auf alle Metalle anwenden kann, ohne jede spezielle Gleichung zu formulieren zu müssen. Die allgemeine Gleichung für Reaktionen zwischen Metall und Sauerstoff lautet:

    Metall + Sauerstoff $\longrightarrow$ Metalloxid.

    Daraus lässt sich ableiten, dass alle Produkte, die durch die Reaktion mit Sauerstoff gebildet werden, Oxide sind.

  • Erkläre folgenden Sachverhalt.

    Tipps

    Überlege, was der Begriff Affinität bedeutet.

    Affinität bedeutet, dass ein Metall mit dem Sauerstoff verwandt ist und mit ihm reagieren möchte.

    Lösung

    Das Experiment zeigt ganz deutlich: Es gibt Metalle, die mit Sauerstoff reagieren, aber es gibt auch Metalle, die keine Reaktion mit Sauerstoff eingehen. Magnesium gehört zu den Metallen, die eine sehr hohe Affinität zu Sauerstoff haben, d.h. Magnesium ist mit dem Sauerstoff verwandt und möchte mit ihm reagieren. Ein weiterer Grund, warum Magnesium gern diese Reaktion eingeht, liegt in der Stabilität begründet. Das Magnesiumoxid ist viel stabiler als reines Magnesium. Silber hingegen besitzt eine sehr niedrige Affinität zu Sauerstoff. Weiterhin ist das reine Silber viel stabiler als das zugehörige Oxid.

  • Ordne die Metalle nach ihrer Affinität zu Sauerstoff.

    Tipps

    Links vom Pfeil stehen die Metalle, die eine sehr geringe bzw. keine Affinität zu Sauerstoff haben.

    An der Pfeilspitze befinden sich die Metalle, die eine sehr hohe Affinität zu Sauerstoff haben.

    Überlege, welche Art von Metallen sehr affin zu Sauerstoff sind.

    Lösung

    Mithilfe der Affinitätsreihe kann man darstellen, wie gern ein bestimmtes Metall mit Sauerstoff reagiert. Dazu kann man z.B. einen Pfeil als Darstellung nutzen. Dabei befinden sich an der Pfeilspitze all diejenigen Metalle, die sehr gut mit Sauerstoff reagieren, und am anderen Ende befinden sich die Metalle, die kaum oder gar nicht mit Sauerstoff reagieren. Alle Metalle, die eine hohe Affinität zu Sauerstoff haben, sind sehr unedle Metalle. Im Gegensatz dazu heißen alle Metalle edel, wenn sie nicht mit Sauerstoff reagieren. Ob ein Metall mit Sauerstoff reagiert, hängt auch mit dem Begriff der Stabilität zusammen. So stellt sich immer die Frage, ob das reine Metall oder das Oxid stabiler ist. Bei Metallen mit hoher Affinität zu Sauerstoff sind daher die Oxide stabiler als die reinen Metalle.

  • Bilde die Reaktionsgleichung aus den folgenden Elementen.

    Tipps

    Die Verhältnisformeln für Sauerstoff und die entstehenden Produkte dürfen nicht verändert werden.

    Auf der linken und auf der rechten Seite des Reaktionspfeiles muss die gleiche Anzahl an Mol vorhanden sein.

    Nutze, wenn nötig, die Option des kleinsten gemeinsamen Vielfachen.

    Lösung

    Reaktionsgleichungen stellen einen wichtigen Teil in der Chemie dar. Sie verdeutlichen, was bei einer Reaktion geschieht und welcher Stoff mit welchem reagiert, damit das Produkt entsteht. Bei der Oxidationsreaktion von Metallen reagiert immer ein Metall mit dem Sauerstoff ($O_2$). Zu beachten ist dabei, dass auf Edukt- und auf Produktseite die gleiche Molzahl vorhanden ist. Schaue dir nochmal das erste Beispiel an:

    Magnesium bildet mit Sauerstoff Magnesiumoxid $MgO$. Sauerstoff kommt auf der linken Seite zwei Mal vor, deshalb muss das gesamte Oxidmolekül auf der rechten Seite verdoppelt werden. Dadurch verdoppelt sich auch die Molzahl von Mangesium auf der rechten Seite. Dies wird ausgeglichen, indem man eine 2 vor das Magnesium auf der rechten Seite schreibt. Etwas schwieriger war es mit der letzten Aufgabe. Aluminiumoxid hat die festgelegte Formel $Al_2O_3$. Diese darf nicht verändert werden. Es liegen also drei Mal Sauerstoff auf der rechten Seite vor. Auf der linken aber nur zwei. Deshalb muss hier das kleinste gemeinsame Vielfache von 2 und 3 gefunden werden. Das ist 6. Man schreibt also vor das $O_2$ auf der linken Seite eine 3 und vor das gesamte Oxidmolekül eine 2. Jetzt muss nur noch das Aluminium ausgeglichen werden.

  • Erstelle eine Übersicht über Edelmetalle, Halbedelmetalle, undedle Metalle und sehr unedle Metalle.

    Tipps

    Überlege, ob Edelmetalle eine hohe oder niedrige Affinität zu Sauerstoff haben.

    Lösung

    Wenn du den Begriff Edelmetalle hörst, dann weißt du jetzt, dass sie eine sehr niedrige Affinität zu Sauerstoff haben. Das bedeutet, sie reagieren kaum oder gar nicht mit dem Element. Je unedler die Metalle werden, umso höher wird die Affinität der Metalle zu Sauerstoff. So sind unedle Metalle also sehr affin, was die Reaktion mit Sauerstoff angeht. Dazwischen gibt es noch die Halbedelmetalle, wie Quecksilber und Kupfer. Bei diesen kommt es auch immer auf die Umstände an, ob sie mit Sauerstoff reagieren oder nicht. Unedle Metalle neigen auf jeden Fall dazu, mit Sauerstoff zu reagieren. Sie sind ihm gegenüber also sehr affin.

  • Erschließe, ob das Metall oder das Metalloxid stabiler ist.

    Tipps

    Überlege, mit welcher Eigenschaft die Stabilität im Zusammenhang steht.

    Kategorisiere die Metalle in zwei Gruppen.

    Ordne die Metalle in edle und unedle Metallen ein.

    Lösung

    Der Begriff Affinität ist mit einem anderen Begriff stark verbunden. Die Stabilität eines Stoffes spielt dabei nämlich auch eine große Rolle. Ein Stoff wird dann als stabil bezeichnet, wenn er über eine lange Zeit unverändert vorliegt. Was hat das also mit der Affinität zu tun? Ist ein Metall sehr affin zu Sauerstoff, dann ist er in der oxidierten Form stabiler als in der reinen Form. So sind also unedle Metalle, wie Kalium, Calcium und Magnesium, sehr affin zu Sauerstoff und liegen deshalb in der oxidierten Form stabiler vor. Im Gegensatz dazu gibt es die Edelmetalle, bei denen die Affinität zu Sauerstoff sehr gering ist. Das heißt für sie, dass die stabilere Form die reine Form ist. Deshalb wird man auch kaum Gold-, Silber- oder Platinoxid antreffen.