MINT lernen

Atomkreisläufe

Vom Blatt bis zur Getränkedose — Atome wandern weiter.

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Ein Kohlenstoffatom erzählt

AFB I–II

„Vor 300 Millionen Jahren steckte ich in einem Farn. Dann lag ich lange in einem Kohleflöz. Letztes Jahr wurde ich in einem Kraftwerk verbrannt. Heute bin ich Teil eines Apfels.“

  1. Beschreibe die Stationen des Kohlenstoffatoms und die Verbindungen, in denen es jeweils steckt.
  2. Stelle die Wortgleichung für den Schritt im Kraftwerk auf.
  3. Erläutere, warum das Verbrennen fossiler Kohle den Kohlenstoffkreislauf aus dem Gleichgewicht bringt.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Pflanze, Kohle, Luft, Apfel.
Hinweis zu Aufgabe b)
Verbrennung von Kohlenstoff.
Hinweis zu Aufgabe c)
Wie lange war der Kohlenstoff gespeichert — wie schnell wird er frei?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Im Farn als Teil organischer Stoffe (z. B. Zucker), in der Kohle als Kohlenstoff, nach der Verbrennung als Kohlenstoffdioxid in der Luft, im Apfel wieder in Zucker (über Fotosynthese).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid (C + O₂ → CO₂).

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Der Kohlenstoff war Millionen Jahre gebunden. Beim Verbrennen gelangt er in kurzer Zeit in großen Mengen als Kohlenstoffdioxid in die Luft — schneller, als Pflanzen und Meere ihn wieder aufnehmen. Der Anteil in der Luft steigt, der Treibhauseffekt verstärkt sich.

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Die Aluminiumdose

AFB II–III

Eine Aluminiumdose wiegt 15 g. Für neues Aluminium wird Aluminiumoxid aus dem Erz Bauxit mit viel elektrischer Energie reduziert. Recycelte Dosen werden nur eingeschmolzen.

  1. Erkläre, warum für neues Aluminium so viel Energie nötig ist.
  2. Begründe mit dem Atombegriff, warum Aluminium „unendlich oft“ recycelt werden kann.
  3. Bewerte das Pfandsystem für Getränkedosen aus Sicht der Chemie.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Denke an die Affinitätsreihe.
Hinweis zu Aufgabe b)
Was passiert beim Einschmelzen mit den Atomen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Energie, Rohstoffe, Atome.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Aluminium hat eine sehr große Affinität zu Sauerstoff. Um dem Aluminiumoxid den Sauerstoff zu entziehen, muss sehr viel Energie aufgewendet werden (mit Kohlenstoff gelingt es nicht, man braucht Strom).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Beim Einschmelzen bleiben die Aluminiumatome erhalten und verbinden sich nicht mit anderen Stoffen — das Metall bleibt Aluminium. Es kann immer wieder neu geformt werden.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Pfand sorgt dafür, dass Dosen gesammelt und eingeschmolzen werden. Das spart etwa 95 % der Energie und schont Bauxitvorräte. Aus chemischer Sicht sehr sinnvoll; noch besser sind Mehrwegflaschen, die gar nicht eingeschmolzen werden müssen.