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Oxidation von Metallen

Wunderkerzen, Feuerwerk und Pulverlöscher: Metalle und Sauerstoff im Alltag.

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Die Wunderkerze

AFB I–II

Eine Wunderkerze enthält Eisenpulver und Aluminiumpulver in einer Masse aus Bindemittel und Sauerstoff abgebendem Salz. Beim Abbrennen sprühen helle Funken.

  1. Nenne die Produkte, die beim Abbrennen aus den beiden Metallen entstehen.
  2. Stelle die Wortgleichungen für beide Reaktionen auf.
  3. Erkläre, warum in Wunderkerzen Metallpulver und keine Metallstücke verwendet werden.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Welche Metalle sind enthalten? Welches Produkt entsteht jeweils mit Sauerstoff?
Hinweis zu Aufgabe b)
Schema: Metall + Sauerstoff → Metalloxid.
Hinweis zu Aufgabe c)
Denke an die Oberfläche, an der der Sauerstoff angreift.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Eisenoxid und Aluminiumoxid.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Eisen + Sauerstoff → Eisenoxid; Aluminium + Sauerstoff → Aluminiumoxid.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Pulver hat eine sehr große Oberfläche. Viele Metallteilchen kommen gleichzeitig mit Sauerstoff in Kontakt, deshalb reagieren sie schnell und hell (Funken). Ein kompaktes Stück würde kaum reagieren.

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Ein Streit am Lagerfeuer

AFB II–III

Tim behauptet: „Wenn man Stahlwolle verbrennt, wird sie leichter — genau wie Holz im Lagerfeuer.“ Lea widerspricht. Die beiden hängen Stahlwolle an eine Balkenwaage und zünden sie an.

  1. Stelle eine Vermutung auf, was die Waage anzeigen wird, und begründe sie.
  2. Widerlege Tims Aussage mithilfe des Teilchenmodells.
  3. Entwickle einen Versuch, mit dem man zeigen kann, dass auch beim Holz keine Masse verloren geht.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Was kommt beim Verbrennen eines Metalls dazu?
Hinweis zu Aufgabe b)
Wohin gelangen die Atome beim Holz, wohin beim Eisen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Wie verhindert man, dass Gase entweichen?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Die Seite mit der Stahlwolle senkt sich: Eisen verbindet sich mit Sauerstoff aus der Luft, das Eisenoxid ist schwerer als das Eisen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Beim Eisen werden Sauerstoffatome an die Eisenatome gebunden und bleiben im Feststoff — die Masse steigt. Beim Holz entstehen gasförmige Oxide (Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf), die entweichen. Holz und Metall verhalten sich also verschieden; in keinem Fall gehen Atome verloren.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Holzspäne in einem verschlossenen Glaskolben (mit Luftballon als Druckausgleich) auf der Waage durch Erhitzen verbrennen. Die Waage zeigt vorher und nachher dieselbe Masse — die Gase bleiben im Kolben.