Die Stoffklasse der Metalle

Die Stoffgruppe der Metalle ist die größte Gruppe bei den chemischen Grundstoffen, den Elementen. 80% der bekannte Elemente sind Metalle.

Gemeinsamen habe Metalle die folgenden Eigenschaften:

Metalle leiten elektrischen Strom und Wärme gut, sind gut verformbar und haben im reinen Zustand Oberflächenglanz.

Auch historisch hatten Metalle eine wichtige Bedeutung. Metalle waren nach der Verwendung von Holz und Stein die wichtigsten Werkstoffe, die auch die Entwicklung der Menschheit weit vorangebracht haben. Deshalb gibt es ja auch nach der Steinzeit die Zeitalter Bronzezeit und Eisenzeit.

Gold war schon davor bekannt, denn es kommt als reines Metall in der Natur vor und ist aufgrund von seinen Eigenschaften leicht zu bearbeiten.

Hier eine kleine Übersicht von wichtigen Metalle, die dir vermutlich schon vom Namen her bekannt sind, und für was wir sie brauchen. Eine ausführliche Übersicht, für was die verschiedenen Metalle gebraucht werden, findest du auf der Wikipedia-Seite zu  Metallen .

• Einige wichtige Metalle
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  Ein Goldnugget. So etwas findet man nur mit viel Glück. Gold ist beliebt, da man es sehr gut bearbeiten kann und seinen schönen, goldenen Glanz immer behält.

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  Kupfer (bzw. Bronze) war das erste Metall, dass die Menschheit herstellen konnte. Es ist auch gut verarbeitbar und trotzdem resistent gegen Umwelteinflüsse. Wichtiger ist aber heute für uns seine gute Stromleitfähigkeit.

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  Hochreines Ein Stück hochreines Eisen (99,7 %) - sieht zwar ganz schön aus, aber so wird es nicht verwendet, da es viel zu spröde ist.

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  Hier ein künstlich hergestelltes Kristall aus Silber. Es wird als Schmuckmetall aber auch in der Elektronik-Industrie gebraucht, da es der beste Strom- und Wärmeleiter ist.

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  Blei ist ein weiches Schwermetall. Früher aber auch heute wurde es zum Beispiel zur Dachabdichtung verwendet, heute vor allem in den Starterbatterien von Autos.

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  Chrom hat sein Einsatz als Flächen-Überzug seinen Eigenschaften zu verdanken. Es ist nämlich ein silberweißes, korrosions- und anlaufbeständiges hartes Metall.

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  Wolfram ist ein Metall das zum Beispiel für die Glühwendel von Glühbirnen verwendet wird. Wolfram ist dafür ideal, denn es hat eine sehr hohe Schmelztemperatur von über 3500°C.

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  Das Aluminium ist vor allem wegen seiner geringen Dichte als leichtes Konstruktionsmetall bekannt um z.B. den Treibstoffverbrauch in der Luft- und Raumfahrt zu verringern. Im Bild sieht man Alu-Folie.

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  Quecksilber ist das einzige Metall, dass bei Zimmertemperatur flüssig ist. Hier ein Tropfen auf dem Quecksilber-Mineral Cinnabarit.

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  Zink ist ein wichtiges Metall, denn Überzüge davon schützen Eisen vor Korrosion und auch als Legierung (Gemisch) mit Kupfer kennt man es vom Messing.

Eigenschaften der Metalle

Verformbarkeit

Mit der Verformbarkeit bezeichnet man das Verhalten, dass Stoffe zeigen, wenn man versucht ihre Form mit Kraft zu verändern. Es gibt drei typische Varianten, wie sich ein Feststoff dabei verhalten kann: Er kann sich verformen lassen, er zerbricht bei dem Versuch ihn zu verformen oder kehrt nach der Verformung wieder in seine usprüngliche Form zurück.

Einige Stoffe, wie etwa Metalle, sind verformbar. Das heißt, man kann ihre Form ändern und sie bleibt dann auch bestehen. Dafür gibt es verschiedene Anwendungen. Beim sogenannten Treiben wird ein Blech meist im kalten Zustand verformt. Bereits im Altertum war diese Technik der Metallbearbeitung etwa vom Kupfer bekannt. Das Dengeln ist ein Verfahren zum Schärfen der Schneide einer Sense, die durch Hämmern ausgetrieben wird. Gold ist auch deshalb ein beliebtes Schmuckmetalle, da es leicht zu verformen ist.

Andere Stoffe lassen zwar verformen, aber sie behalten ihre neue Form nicht bei. Man bezeichnet dieses Verhalten als elastisch. Das kennt man vor allem von Gummi aber auch Federn bezeichnet man elastisch. Dabei kommt die große Elastizität nicht vom Werkstoff selber, sondern mehr von der Form, wie es auch bei Schaumstoff der Fall.

Zerbricht ein Stoff, wenn man ihn versucht zu verformen, dann nennt man ihn spröde. Das kennt man im Alltag von einigen Stoffen, wie altem Gummi oder einigen Plastiksorten. Aber auch Gestein und Kristalle sind spröde.

Aufgabe XX Überlege und probiere, wie die Verformbarkeit der folgenden Stoffe ist: :Kandiszucker, Radierer, Papier [Lösung zeigen][Lösung wieder verstecken] Bl

Härte

Als Härte bezeichnet man den Widerstand, den ein Stoff gegen die Eindringung eines Prüfkörpers entgegensetzt.

Weiche Stoffe lassen sich leicht auch mit dem Fingernagel eindrücken. Harte Stoff dagegen lassen sich nur mit sehr festen Gegenständen eindrücken.

Bei Mineralien nutzt man eine bestimmte Untersuchungsmethode um Mineralien nach ihrer Härte zu sortieren. Mit Hilfe der sogenannten  Mohsschen Härteskala  hat man einen einfache Untersuchungsmöglichkeit. Die Untersuchung folgt dabei dem Prinzip, dass harte Stoffe weiche ritzen können. Mohs war ein Geologe und er ritzte verschiedene Mineralien gegeneinander und ordnete sie so nach ihrer Härte. Er legte Zahlen für bestimmte Referenz-Mineralien fest, die es in einem Kasten zusammen zu kaufen gibt. So hat Diamant als härtestes Mineral die Mohs-Härte 10. Mehr Informationen dazu im Wikipedia-Artikel.

Aufgabe XX Diese Seite zeigt ein Kästchen zur Bestimmung der Mohsschen Härte und beschreibt auch kurz, wie man es benutzt und welche alternativen Testmöglichkeiten es gibt. Informiere dich und probiere es aus, falls du ein Mineral zu Hause hast, aber frage vorher deine Eltern, ob du es ankratzen darfst! Zum Vergleich findest du im Mineralienatlas die Werte von bekannten Mineralien. Kandiszucker ist eine womöglich billigere Alternative. [Lösung zeigen][Lösung wieder verstecken] Ein Kandiskritall hat nach der Mohsschen Härteskala eine Härte von ...