Drei Metallstücke ohne Etikett
AFB I–IIIn der Chemiesammlung liegen drei silbrig-graue Metallstücke. Die Etiketten sind abgefallen. Laut Liste sind es Nickel, Zink und Zinn. Frau Berger gibt der Klasse diese Tabelle:
| Stoff | Farbe | Schmelztemperatur | leitet Strom | magnetisch |
|---|---|---|---|---|
| Nickel | silbrig-grau, glänzend | 1455 °C | ja | ja |
| Zink | bläulich-grau, glänzend | 420 °C | ja | nein |
| Zinn | silbrig-weiß, glänzend | 232 °C | ja | nein |
Im Labor gibt es einen Magneten, einen Stromkreis mit Lampe und eine Heizplatte, die bis 300 °C heiß wird.
- Nenne drei Eigenschaften, die alle drei Metalle gemeinsam haben.
- Begründe, warum der Stromkreis mit Lampe hier nicht weiterhilft.
- Beschreibe ein Vorgehen mit Magnet und Heizplatte, mit dem die Klasse jedes Stück sicher bestimmen kann.
- Erstelle einen vollständigen Steckbrief für Zinn. Nutze die Tabelle und ergänze den Aggregatzustand bei 20 °C.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Alle drei sind bei 20 °C fest, glänzen metallisch und leiten elektrischen Strom (auch Wärme leiten sie gut).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Alle drei Metalle leiten Strom. Die Lampe leuchtet bei jedem Stück — der Test schließt keinen Stoff aus.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Zuerst hält man den Magneten an jedes Stück: Das Stück, das angezogen wird, ist Nickel. Dann legt man die beiden anderen auf die Heizplatte und heizt bis 300 °C: Das Stück, das schmilzt, ist Zinn (232 °C). Das Stück, das fest bleibt, ist Zink (420 °C).
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Steckbrief Zinn: Farbe: silbrig-weiß, glänzend · Aggregatzustand bei 20 °C: fest · Schmelztemperatur: 232 °C · elektrische Leitfähigkeit: leitet Strom · magnetisch: nein. (Weitere richtige Angaben wie „leitet Wärme gut“ sind zulässig.)
Der Schraubendreher der Elektrikerin
AFB II–IIIDie Elektrikerin Frau Aydın braucht einen neuen Schraubendreher. Er besteht aus einer Klinge und einem Griff. Ein Hersteller bietet diese Stoffe an:
| Stoff | leitet Strom | magnetisch | weitere Eigenschaft |
|---|---|---|---|
| Stahl | ja | ja | sehr hart |
| Messing | ja | nein | weicher als Stahl |
| Kunststoff | nein | nein | leicht zu formen |
| Holz | trocken: nein, feucht: etwas | nein | brennbar |
| Glas | nein | nein | zerbricht leicht |
- Ermittle mithilfe der Tabelle, welche Stoffe für den Griff infrage kommen.
- Vergleiche Stahl und Messing als Stoff für die Klinge.
- Bewerte die Wahl eines Holzgriffs im Vergleich zu einem Kunststoffgriff für eine Elektrikerin.
- Entwickle einen Versuch, mit dem du prüfst, ob ein Stoff für den Griff geeignet ist.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Der Griff darf keinen Strom leiten. Infrage kommen Kunststoff, trockenes Holz und Glas. Glas scheidet praktisch aus, weil es leicht zerbricht. Stahl und Messing leiten Strom und sind für den Griff ungeeignet.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Gemeinsam: Beide leiten Strom und sind fest und hart genug für eine Klinge. Unterschiede: Stahl ist magnetisch — kleine Schrauben aus Stahl bleiben an einer magnetischen Klinge hängen. Stahl ist außerdem härter, die Klinge verbiegt sich nicht so leicht. Messing ist nicht magnetisch und weicher.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Holz fühlt sich angenehm an und leitet im trockenen Zustand keinen Strom. Wird es aber feucht (z. B. durch Schweiß oder Regen), leitet es etwas Strom — das ist für eine Elektrikerin gefährlich. Kunststoff leitet auch feucht keinen Strom und lässt sich gut in Griffform bringen. Für die Arbeit an elektrischen Leitungen ist ein Kunststoffgriff deshalb die bessere Wahl. Andere begründete Abwägungen sind möglich, wenn sie die Sicherheit berücksichtigen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Man baut einen Stromkreis aus Batterie (Flachbatterie, 4,5 V), Lampe und Kabeln mit zwei Krokodilklemmen. Die Stoffprobe wird zwischen die Klemmen gesetzt. Leuchtet die Lampe, leitet der Stoff Strom und ist ungeeignet. Bleibt sie dunkel, leitet er nicht. Zur Kontrolle prüft man vorher mit einem Metallstück, dass der Stromkreis funktioniert. Niemals mit Netzstrom aus der Steckdose testen!