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Verwendung von Metallen 10:10 min

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Transkript Verwendung von Metallen

Guten Tag und herzlich willkommen!

In diesem Video geht es um Verwendung von Metallen. Der Film gehört zur Reihe "Metalle". An Vorkenntnissen solltest du schon eine erste Bekanntschaft mit dem Periodensystem der Elemente geschlossen haben. Du weißt, was Ordnungszahlen sind und du kennst einige wichtige Elementesymbole.

Im Video gebe ich dir eine Übersicht über wichtige Anwendungen der Metalle bis zur Ordnungszahl 50. Der Film besteht aus 5 Abschnitten: 1. So viele Metalle 2. Einige Begriffe 3. Schwerpunkte 4. Die Metalle und 5. Auswertung

  1. So viele Metalle

Schaut man sich das Periodensystem der Elemente an, so stellt man fest, dass es viel mehr Metalle (hier rot untersetzt) gibt, als Nichtmetalle (blau untersetzt). Wir stellen uns im Video die Frage, wofür man die Metalle eigentlich benötigt. Wir werden in dem Film Eigenschaften von einigen Dutzend Metallen nennen.

  1. Einige Begriffe

Wenn man ein Metall hat, das man aus dem Periodensystem der Elemente ablesen kann, so spricht man von einem reinen Metall oder Reinmetall. Wird ein bestimmtes Metall mit einem anderen Metall in einer Schmelze vermischt, so erhält man im Ergebnis eine Legierung. Reagiert ein Metall hingegen mit einem Nichtmetall, so ergibt sich eine Verbindung. Ein Reinmetall ist zum Beispiel Kalium. Das 1. Metall kann Kupfer sein, das 2. Metall Zinn. Dann erhalten wir als Legierung der beiden Bronze. Ein Beispiel für "Metall + Nichtmetall ergibt Verbindung" wäre: Natrium reagiert mit Chlor zu Kochsalz.

  1. Schwerpunkte

Es ist klar, dass ich mich in einem Video auf bestimmte Schwerpunkte der Eigenschaften konzentrieren muss. Damit viele Metalle zu Worte kommen, werde ich für die meisten nur eine Anwendung angeben. Damit ihr die Metalle im PSE besser findet, werde ich sie nach steigender Ordnungszahl betrachten. Die besprochenen Metalle haben Ordnungszahlen von 1 bis 50. Ich versuche überall eine Anwendung für das reine Metall zu finden. Gelingt mir dies nicht, so nehme ich ein Beispiel für eine Legierung. Und erst wenn das nicht gelingt, werde ich ein Beispiel für eine Verbindung des Metalles anführen. Ich werde im Stillen zählen, inwiefern dieses Metall als Baumaterial, Konstruktionsmaterial, in der Elektrotechnik/Elektronik, in der Naturwissenschaft und Technik oder in Chemie und Medizin verwendet wird.

  1. Die Metalle

Ordnungszahl 3 hat Lithium. Lithium wird in Lithiumbatterien verwendet. Die Ordnungszahl 4 hat Beryllium: Beryllium kommt als Legierung zusammen mit Kupfer in Werkzeug zum Einsatz. Ordnungszahl 11 - Natrium: Natrium benötigt man für die Herstellung von Kautschuk, aus dem man Gummireifen fertigt. Ordnungszahl 12 - Magnesium: Aus Magnesium stellt man leichte Legierungen her. Ordnungszahl 13 - Aluminium: Unter anderem dient Aluminium als Baumaterial. Ordnungszahl 19 - Kalium: Als Legierung mit Natrium dient Kalium als Kühlflüssigkeit. Ordnungszahl 20 - Kalzium: Man verwendet es in der Metallurgie als Reduktionsmittel. Ordnungszahl 21 - Scandium: Es kommt in Quecksilberdampflampen zum Einsatz. Ordnungszahl 22 - Titan: Man benötigt es für die berühmten Titanstahl-Legierungen. Ordnungszahl 23 - Vanadium: Werkzeug wird aus Chrom-Vanadium-Stahl gefertigt. Die Ordnungszahl 24 hat Chrom: Das Metall verwendet man für Installationsmaterial. Ordnungszahl 25 - Mangan: Aus ihm fertigt man Manganstahl. Ordnungszahl 26 - Eisen: Aus Eisen stellt man Stahl her. Ordnungszahl 27 - Cobalt: Cobaltbohrer haben sehr große Härte. Ordnungszahl 28 - Nickel: Die Legierung Invar dehnt sich beim Erwärmen nicht aus. Nickelapparaturen werden von Fluor nicht angegriffen. Ordnungszahl 29 - Kupfer: Die meisten elektrischen Kabel bestehen aus Kupfer. Ordnungszahl 30 - Zink: Im Kampf gegen den Rost stellt man verzinkte Bleche her. Ordnungszahl 31 - Gallium: Es siedet niedrig und schmilzt hoch, ist für Hochtemperaturmessungen gut geeignet. Ordnungszahl 37 - Rubidium: Man verwendet Rubidium in Vakuumröhren. Ordnungszahl 38 - Strontium: Strontium wird in Kathodenstrahlröhren genutzt. Ordnungszahl 40 - Zirkonium: Das gute Konstruktionsmaterial findet man in Wärmeaustauschern und Pumpen. Ordnungszahl 41 - Niobium: Es ist Bestandteil von einem bestimmten Edelstahl. Ordnungszahl 42 - Molybdän: Aus der Molybdänlegierung Hastelloy stellt man zum Beispiel Motorräder her. Ordnungszahl 43 - Technetium: Das radioaktive Metall wird für medizinische Untersuchungen verwendet. 44 - Ruthenium: Das teure Edelmetall wird für perpendicular recording bei Festplatten eingesetzt. Das führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit um den Faktor 10. 45 - Rhodium: Rhodium, das teuerste Metall, dient zum Rhodinieren von Silber, damit Silber nicht schwarz anläuft. Ordnungszahl 46 - Palladium: Das Metall ist in der Chemie ein guter Katalysator. Ordnungszahl 47 - Silber: Hauptanwendung ist der Silberschmuck. Ordnungszahl 48 - Cadmium: Das nicht rostende Metall wird hin und wieder als Rostschutz in Legierungen verwendet. Ordnungszahl 49 - Indium: Ohne sein Oxid kann man keine Flüssigkristallbildschirme bauen. Und schließlich Ordnungszahl 50 - Zinn: Mit Kupfer bildet es die Legierung Bronze, aus der man Skulpturen gießt.

  1. Auswertung

Ich habe während des Videos mitgezählt: 3 Anwendungen für Baumaterial, 10 für Konstruktionsmaterial, 7 für Elektrotechnik/Elektronik, 19 - Naturwissenschaft und Technik und 3 für Chemie und Medizin. Wir stellen somit fest: Metalle findet man in allen Bereichen der Zivilisation. Ohne sie wäre das menschliche Leben nicht möglich.

Ich hoffe, ihr habt etwas Interessantes erfahren. Ich wünsche euch alles Gute. Auf Wiedersehen!

Verwendung von Metallen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Verwendung von Metallen kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne den Namen für edles Eisen.

    Tipps

    Bohrer werden daraus gefertigt.

    Auch Brücken werden daraus gebaut.

    Lösung

    Aus Eisenerz gewinnt man Roheisen. Dieses besteht aber noch nicht zu 100% aus Eisen und wird durch Einblasen von Sauerstoff von Begleitelementen befreit und somit veredelt. Die Eigenschaften des erhaltenen Stahls können nun durch Legierungen mit bestimmten anderen Metallen wie Molybdän, Nickel oder Chrom noch verbessert werden. Diese Legierungsmetalle werden auch Stahlveredler genannt. Der so entstandene Edelstahl ist vielseitig einsetzbar und wird so unter anderem für Brücken, Gerüste und Hochspannungsmasten eingesetzt.

  • Bestimme das Verhältnis von Metallen und Nichtmetallen im PSE.

    Tipps

    Zähle selbst Metalle auf, die chemische Elemente sind. Vergleiche die Anzahl mit der Zahl dir bekannter Nichtmetalle.

    Schau dir das Periodensystem der Elemente an und erinnere dich, wie groß der Bereich ist, in dem du die Nichtmetalle findest.

    Lösung

    Die Nichtmetalle findet man im Periodensystem der Elemente nur in einem Gebiet, das sich hauptsächlich rechts oben befindet. Die Anzahl der Metalle ist dagegen viel größer. Die gesamte erste und zweite Hauptgruppe besteht aus Metallen, du findest hier die Alkali- und Erdalkalimetalle. Auch in der dritten bis sechsten Hauptgruppe findest du einige Metalle. Der gesamte Mittelteil, die Nebengruppen, besteht auch aus Metallen.

  • Erkläre, welche Metalle bei der Stromversorgung helfen.

    Tipps

    Metalle leiten den elektrischen Strom gut.

    Werkstoffe müssen gegenüber Luft und Wasser beständig sein.

    Ein Metall, das in der Hand schmilzt, steht in der III. Hauptgruppe des PSE.

    Die bedeutsamsten elektrischen Leiter findest du in der I. Nebengruppe des PSE.

    Das Metall in manchen Batterien findest du in der I. Hauptgruppe des PSE.

    Lösung

    Metalle leiten den elektrischen Strom. Am besten tun das die beiden bekanntesteten Edelmetalle Silber und Gold und ein lachsrosafarbener Vertreter ihrer Zunft, das Kupfer. Das Metall sollte dabei beständig gegen Wasser und Luft sein, da es diesen ständig ausgesetzt ist. Gold, der König der Metalle, ist besonders gut leitfähig und sehr beständig. Es wird in kleinen Mengen in Computern verwendet. Hochspannungskabel werden meist aus Kupfer hergestellt, da dieses preiswerter ist und bei großen Mengen daher eine gute Alternative darstellt. Bestimmte Batterien benutzen das leichteste aller Metalle, das Lithium.

  • Erkenne die wichtigen Einsatzgebiete von Metallen.

    Tipps

    Stahlbeton heißt nicht etwa so, weil er aus Stahl besteht. Er enthält Stahl.

    Die gute elektrische Leitfähigkeit von Metallen wird in der Elektrotechnik und Elektronik ausgenutzt.

    Im Dünger befinden sich Salze.

    Lösung

    Metalle finden in vielen Bereichen zahlreiche Anwendung, allerdings nicht in allen. Die Anwendung beruht auf den besonderen Eigenschaften von Metallen. So sind sie z.B. elektrisch leitend und können deshalb gut in der Elektronik eingesetzt werden. Aus Metallen werden aber auch Brücken und Hochspannungsmasten gebaut. Grundsätzlich lassen sich Metalle in Naturwissenschaft, Medizin und Technik finden. Für Speisen und im Dünger kommen Metalle nicht in ihrer Reinform vor, sondern als Ionen in Salzen.

  • Bestimme die korrekte Anwendung für die angegebenen Metalle.

    Tipps

    Den Zusatz zu Kautschuk findest du versteckt im Namen „Buna“.

    Alkalimetalle sind leicht zu verflüssigen.

    Das Metall kennt kaum jemand, doch jede Quecksilberdampflampe enthält es.

    Das Metall leitet sehr gut den elektrischen Strom. Und farbig ist es auch.

    Das Metall schmilzt in der Hand und siedet hoch.

    Lösung

    Was wären wir alle, ganz ohne Metalle?
    Im Salz ist es drin
    und gibt dem Gummi einen Sinn.
    Mit nackter Hand sollt ihr's nicht fühlen,
    in der Legierung kann es kühlen.
    Such Dreiundzwanzig nicht in Pampe,
    zum Leuchten braucht es eine Lampe.
    Es glänzt nicht nur und funkelt rot,
    es ist der Stromversorgung Brot.
    Nach deutschem Nachbarland benannt,
    in Thermometer fest verbannt.
    Der Schein erinnert an Bengalen,
    manch' Bildschirm bringt es fein zum Strahlen.
    Latein für Russland im Namen ich hab,
    die Festplattendrehung bring ich auf Trab.
    Künstlich ich bin, wie man erkennen kann,
    in der Medizin steh ich meinen Mann.

    André Otto

  • Entscheide, ob es sich bei dem Metall um ein Reinmetall oder eine Legierung handelt.

    Tipps

    Überlege dir, ob du unter den genannten Metallen Vertreter kennst, die ein chemisches Element sind.

    Ein chemisches Element, das ein Metall ist, nennt man Reinmetall.

    Lösung

    Schaue im PSE nach, ob du Bronze findest. Du wirst dabei erfolglos bleiben. Wenn du die Stoffe im Periodensystem findest, handelt es sich um Reinmetalle.

    Um die Eigenschaften von Metallen noch zu verbessern, werden oft zwei oder mehr Metalle miteinander vermischt. Es entstehen dann sogenannte „Legierungen“.

    • Bronze besteht aus Zinn und Kupfer.
    • Stahl enthält als Hauptbestandteil Eisen und als Zusätze Mangan, Chrom oder Cobalt.
    • Invar ist eine Eisen-Nickel-Legierung.