Chemie - Metalle

Was ist Chemie?

Die Chemie ist eine Naturwissenschaft. Sie beschäftigt sich mit dem Aufbau, den Eigenschaften und der Umwandlung von Stoffen durch chemische Reaktionen.

Ein Ziel der Chemie besteht darin, in der Natur Zusammenhänge und Gesetze zu erkennen und mithilfe der Gesetzte Erscheinungen zu erklären oder vorherzusagen, die man in der belebten oder unbelebten Natur beobachten kann.

Die gewonnen Erkenntnisse werden genutzt, um Stoffe mit gewünschten Eigenschaften herzustellen, Energie zu erzeugen, die Umwelt zu beeinflussen oder Krankheiten zu heilen. Dazu werden in der Chemie chemische Reaktionen und Prozesse genau beobachtet und Experimente durchgeführt. Stoffe und Vorgänge in der Natur werden miteinander verglichen, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu erkennen und sie zu Klassen oder Gruppen zusammenzufassen.

Metallgewinnung

Einige wenige Metalle wie Kupfer, Gold und Platin kommen als reine Elemente vor. Die meisten anderen Metalle findet man in Form von Verbindungen, zum Beispiel als Oxide oder Sulfide. Hier muss man erst chemische Reaktionen durchführen, bevor man das Metall erhält.

Edelmetalle

Metalle wie Silber, Gold und Platin zählt man zu den Edelmetallen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie gegenüber Luft und Feuchtigkeit sehr beständig sind. Sie sind sehr reaktionsträge und behalten deshalb stets ihren metallischen Glanz. Man findet sie daher meistens in gediegener Form. Allerdings sind sie sehr selten und deshalb auch sehr teuer.

Unedelmetalle

Metalle wie Magnesium, Eisen und Zink zählt man zu den Unedelmetallen. Sie sind sehr reaktionsfähig und haben ein starkes Bindungsbestreben zu Sauerstoff. Wenn sie oxidiert werden, wird viel Wärme frei.

Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion

Oxidation: Bei einer Oxidation verbindet sich ein Stoff mit Sauerstoff.

Reduktion: Bei einer Reduktion wird einem Oxid Sauerstoff entzogen.

Redoxreaktion: Bei einer Redoxreaktion laufen gleichzeitig eine Oxidation und eine Reduktion ab.

Die meisten Metalle verbinden sich mit Sauerstoff und bilden Oxide. Nur die Edelmetalle Silber, Gold und Platin oxidieren an der Luft nicht. Zwischen den übrigen Metallen herrscht ein Wettbewerb um den Sauerstoff, bei dem es Gewinner und Verlierer gibt: Bei Redoxreaktionen zwischen einen unedleren Metall und dem Oxid eines edleren Metalls nimmt das unedlere Metall dem edleren Metall den Sauerstoff weg.

Siegerliste der Sauerstoffempfänger:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Magnesium Aluminium Zink Eisen Blei Zinn Kupfer

Reduktionsmittel und Oxidationsmittel

Um Kupfer aus Kupferoxid zu gewinnen, könnte man versuchen, das Oxid durch kräftiges Erhitzen mit dem Gasbrenner zu zerlegen. Silberoxid lässt sich tatsächlich auf diese Weise zerlegen, doch bei Kupferoxid und den meisten anderen Metalloxiden gelingt das nicht.

Erhitzt man dagegen Kupferoxid zusammen mit Eisenpulver, so setzt nach kurzer Zeit eine Reaktion ein. Das Gemisch glüht auf. Als Reaktionsprodukte findet man Kupfer und Eisenoxid.

Bei dieser Reaktion wird dem Kupferoxid der Sauerstoff entzogen. Man sagt, das Kupferoxid wird zu Kupfer reduziert.

Das Eisen nimmt den Sauerstoff auf, es wird oxidiert. Beide Reaktionen, Reduktion und Oxidation sind miteinander gekoppelt.

Das Kupferoxid gibt Sauerstoff ab und ermöglicht dadurch die Oxidation des Eisens. Kupferoxid ist das Oxidationsmittel. Das Eisen nimmt den Sauerstoff auf und ermöglicht dadurch die Reduktion des Kupferoxids. Eisen ist das Reduktionsmittel.

In der Technik wird oft Kohlenstoff als Reduktionsmittel verwendet.

Oxidationsmittel: Gib Sauerstoff ab.

Reduktionsmittel: Nimmt Sauerstoff auf.

Wortgleichung:

Kupferoxid + Eisen Kupfer + Eisenoxid

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