Metalle
Die Metalle sind eine Gruppe von Reinstoffen, die aus nur einer Atomart(Element) bestehen. Sie sind Elementsubstanzen und bilden eine Gruppe von Stoffen mit sehr ähnlichen Eigenschaften.
Man findet alle Elemente (Atomarten) systematisch angeordnet im wichtigsten Arbeitsmittel des Chemikers, dem Periodensystem der Elemente (PSE).
Die Metalle findet man links der Bor-Astat-Linie.
Die Stoffgruppe der Metalle umfasst über 90 Elementsubstanzen und zeichnet sich durch Gemeinsamkeiten in ihren Eigenschaften und eine Systematik im chemischen Verhalten aus.
Wie fassen zusammen…
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Einige Beispiele:
Metalle1—(SSA)Tabelle zu Metallen, HA_Legierung
Magnesium
Magnesium wurde 1755 von Joseph Black entdeckt und wird seit 1886 großtechnisch in Deutschland gewonnen. Das silberglänzende Leichtmetall schützt sich an der Luft durch eine dichte Oxidschicht selbst vor Korrosion. Ab 500 °C verbrennt es mit einer intensiv weißen Flamme.
In der Natur bildet Magnesium das Zentrum des Chlorophylls (Pflanzengrün). Auch Menschen benötigen täglich etwa 400 mg, die sie über Milch oder Gemüse aufnehmen.
Wegen seiner geringen Dichte und hohen Starrheit ist Magnesium im Leichtbau für Fahrzeuge und Maschinen unverzichtbar. In Legierungen mit Aluminium oder Silicium spart es effektiv Gewicht ein. Zudem dient es als Reduktionsmittel bei der Gewinnung von Metallen wie Uran oder Chrom und wird zur Entschwefelung von Stahlschmelzen eingesetzt.
Aluminium
Das pulverisierte, leicht brennbare Aluminium verleiht Silvesterfeuerwerken ihren Glanz. Als dritthäufigstes Element der Erdkruste kommt das silberweiße Leichtmetall nur in Verbindungen wie Bauxit vor. An der Luft bildet es eine schützende Oxidschicht, die es vor weiterer Korrosion bewahrt.
Nach seiner Entdeckung 1825 war Aluminium so wertvoll, dass es zeitweise teurer als Gold gehandelt wurde. Napoleon III. ließ seinen Ehrengästen exklusiv Aluminiumbesteck eindecken. Durch optimierte Herstellungsverfahren sank der Preis jedoch rasch.
Heute ist das extrem leichte Metall unverzichtbar. In der Luft- und Raumfahrt sowie im Fahrzeugbau spart es Gewicht. Zudem dient es als Alltagsmaterial für Alufolie und Kochgeschirr. Dank seiner hervorragenden Leitfähigkeit wird es intensiv in der Elektro- und Wärmetechnik für Kabel und Heizkörper genutzt.
Alles über Aluminium (allesueberalu.de)
Recycling von Aluminium
Eisen
Eisen ist neben Kobalt und Nickel eines der drei ferromagnetischen Metalle. Als zentraler Baustein von Hämoglobin transportiert es Sauerstoff im Blut und muss über Nahrung wie Haferflocken, Nüsse oder Broccoli aufgenommen werden. Schon vor 5000 Jahren fertigten Menschen Dolche aus Meteoreisen.
Reines Eisen rostet an feuchter Luft jedoch zerstörerisch, da die rotbraune Schicht porös ist und das Metall zerfällt. Das macht es für feine Elektrokabel oder Kochtöpfe unbrauchbar.
Die Lösung ist Stahl: Eine Legierung aus Eisen und rund zwei Prozent Kohlenstoff. Dieser Werkstoff revolutionierte die Welt. Mit über 2000 Varianten ist Stahl heute unverzichtbar für tragende Hochhaus- und Brückenkonstruktionen sowie für präzise chirurgische Skalpelle.
Die 3 Metalle im Vergleich
| Eigenschaft | Eisen (Fe) | Aluminium (Al) | Magnesium (Mg) |
| Entdeckung / Geschichte | Seit 5000 Jahren genutzt (Meteoreisen) | 1825 entdeckt; war anfangs teurer als Gold | 1755 entdeckt; Großtechnisch seit 1886 |
| Biologische Bedeutung | Baustein von Hämoglobin (Sauerstofftransport) | Keine (Vorkommen in der Erdkruste) | Zentrum des Chlorophylls (Pflanzengrün) |
| Bedarf / Nahrung | Aus Haferflocken, Nüssen, Broccoli | Nicht essenziell | Ca. 400 mg täglich aus Milch und Gemüse |
| Verhalten an der Luft | Bildet porösen Rost; zerfällt zerstörerisch | Bildet glasartige Oxidschicht; geschützt | Bildet dichte Oxidschicht; geschützt |
| Besonderes Merkmal | Ferromagnetisch (mit Kobalt & Nickel) | Pulverisiert leicht brennbar (Silvesterfeuerwerk) | Verbrennt ab 500 °C mit weißer Flamme |
| Hauptanwendung | Als Stahl (mit Kohlenstoff) im Hoch- und Brückenbau | Leichtbau (Luftfahrt), Alufolie, Elektrotechnik | Leichtbau für Fahrzeuge, Metallgewinnung |
Die Untergruppen der Metalle
Metalle teilt man nach ihrer Dichte in Leicht- und Schwermetalle ein. Dabei wird eine Dichte von 5g/cm³ angesetzt.
Weiterhin unterteilt man die Gruppe in Edelmetalle und unedle Metalle. Dabei wird auf die unterschiedliche Reaktionswilligkeit eingegangen. „Edel“ heiß in der Chemie so viel wie „reaktionsträge“.
Arbeitsmaterial – Metalle 2—Untergruppen der Metalle
Wozu ein Metall benutzt wird hängt von seiner Verfügbarkeit aber vor allem auch von seinen Eigenschaften ab.
Arbeitsmaterial – Metalle 3—Eigenschaften bedingen die Verwendung
Beitrag: Die schwimmende Kanonenkugel und LERNPROGRAMM: Metalle
Über den Tellerrand geschaut:
VIDEO Indium
VIDEO Scandium
VIDEO Rubidium
Metalle bei smart-elements.com
Legierungen
Mischt man Metalle mit anderen Elementen (Metalle/Nichtmetalle), so entstehen Legierungen . Stoffgemische mit manchmal völlig überraschenden Eigenschaften. Hier!
Arbeitsmaterial – Metalle 4—Legierungen
Im LERNPROGRAMM: Metalle findest du auch offline verfügbare Informationen und Erklärungen.