Dieses Quiz als Battle spielen: Deutsch, Klasse 7-8, G-Niveau

Metalle und Legierungen - Chemie

Einleitung

Metalle und Legierungen prägen unseren Alltag. Stromkabel, Fahrräder, Werkzeuge, Autos und Smartphones enthalten metallische Werkstoffe. In diesem aiMOOC lernst Du typische Metalleigenschaften, die Metallbindung, wichtige Legierungen und ihre Anwendungen kennen.

Metalle

Typische Eigenschaften

Viele Metalle glänzen, leiten elektrischen Strom und Wärme und lassen sich verformen. Diese Eigenschaften hängen mit ihrem Aufbau zusammen.

Elektrische Leitfähigkeit: Bewegliche Elektronen transportieren Ladung.
Wärmeleitfähigkeit: Energie wird schnell weitergegeben.
Verformbarkeit: Teilchenschichten können sich gegeneinander verschieben.
Metallischer Glanz: Die Oberfläche reflektiert Licht.

Metallbindung

In einem Metall sind positive Atomrümpfe regelmäßig angeordnet. Die Außenelektronen sind zwischen ihnen frei beweglich. Die Anziehung zwischen positiven Atomrümpfen und Elektronen hält das Metall zusammen. Dieses Modell heißt Elektronengasmodell.

Legierungen

Definition

Eine Legierung ist ein metallischer Werkstoff aus mindestens zwei chemischen Elementen. Mindestens eines davon ist ein Metall. Legierungen werden hergestellt, um Eigenschaften gezielt zu verändern.

Warum Legierungen oft härter sind

In einem reinen Metall sind gleichartige Atome regelmäßig angeordnet. Fremdatome in einer Legierung stören diese Ordnung. Dadurch können sich Teilchenschichten schlechter verschieben. Viele Legierungen sind deshalb härter und fester als reine Metalle.

Herstellung

Häufig werden die Ausgangsstoffe geschmolzen, gemischt und wieder abgekühlt. Beim Erstarren entsteht ein neuer metallischer Werkstoff.

Wichtige Legierungen

Messing

Messing besteht hauptsächlich aus Kupfer und Zink. Es ist gut formbar und wird für Armaturen, Schrauben und Musikinstrumente verwendet.

Bronze

Bronze besteht im Schulmodell hauptsächlich aus Kupfer und Zinn. Sie ist härter als Kupfer und wird für Glocken, Skulpturen und Lager verwendet.

Stahl

Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff. Schon ein kleiner Kohlenstoffanteil verändert Härte und Festigkeit deutlich.

Nichtrostender Stahl

Nichtrostender Stahl enthält Chrom. An seiner Oberfläche entsteht eine dünne schützende Oxidschicht. Diese Passivierung bremst die Korrosion.

Aluminiumlegierungen

Reines Aluminium ist leicht, aber relativ weich. Legierungszusätze wie Magnesium oder Silicium erhöhen seine Festigkeit.

Zusammensetzung berechnen

Der Massenanteil eines Bestandteils wird so berechnet:

$w = \frac{m_{B e s t a n d t e i l}}{m_{L e g i e r u n g}}$

Für Prozentwerte gilt:

$w_{%} = \frac{m_{B e s t a n d t e i l}}{m_{L e g i e r u n g}} \cdot 100 %$

Eine Legierung enthält 15 g Zink und 35 g Kupfer. Ihre Gesamtmasse beträgt 50 g.

$w_{Z i n k} = \frac{15 g}{50 g} \cdot 100 % = 30 %$

Korrosion und Recycling

Korrosion ist die Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung. Schutz bieten zum Beispiel Lackieren, Verzinken oder Legieren.

Metallrecycling spart Rohstoffe. Dafür müssen verschiedene Metalle und Legierungen möglichst gut getrennt werden.

Sicherheit

Beim Erhitzen von Metallen entstehen hohe Temperaturen. Trage eine Schutzbrille und arbeite nur nach Anweisung der Lehrkraft. Metallpulver dürfen nicht eingeatmet werden.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was ist eine Legierung? (Ein metallischer Werkstoff aus mindestens zwei Elementen) (!Ein reines chemisches Element) (!Eine Lösung aus Wasser und Salz) (!Ein Gemisch aus zwei Gasen)

Welche Teilchen sind im Elektronengasmodell beweglich? (Die Elektronen) (!Die Atomkerne) (!Die Protonen) (!Die Neutronen)

Woraus besteht Messing hauptsächlich? (Kupfer und Zink) (!Kupfer und Zinn) (!Eisen und Kohlenstoff) (!Aluminium und Sauerstoff)

Woraus besteht Bronze im Schulmodell hauptsächlich? (Kupfer und Zinn) (!Kupfer und Zink) (!Eisen und Nickel) (!Aluminium und Magnesium)

Welches Element ist neben Eisen besonders wichtig für Stahl? (Kohlenstoff) (!Chlor) (!Helium) (!Brom)

Warum sind viele Legierungen härter als reine Metalle? (Fremdatome behindern das Gleiten der Teilchenschichten) (!Alle Elektronen verschwinden) (!Die Atome verlieren ihre Masse) (!Die Legierung wird gasförmig)

Welche Eigenschaft macht Kupfer für Stromkabel geeignet? (Gute elektrische Leitfähigkeit) (!Sehr hohe Sprödigkeit) (!Geringe Schmelztemperatur von Wasser) (!Fehlender metallischer Glanz)

Was bewirkt die Oxidschicht auf Aluminium? (Sie schützt vor weiterer Korrosion) (!Sie löst das Metall sofort auf) (!Sie verhindert jede Wärmeleitung) (!Sie macht Aluminium zu einem Nichtmetall)

Wie groß ist der Zinkanteil bei 15 g Zink in 50 g Legierung? (30 Prozent) (!15 Prozent) (!35 Prozent) (!50 Prozent)

Welche Aussage ist richtig? (Wärmebehandlung kann Werkstoffeigenschaften verändern) (!Alle Legierungen haben gleiche Eigenschaften) (!Metalle bestehen nur aus Neutronen) (!Korrosion ist immer vollständig vermeidbar)

Memory

Messing	Kupfer und Zink
Bronze	Kupfer und Zinn
Stahl	Eisen und Kohlenstoff
Metallbindung	Atomrümpfe und Elektronen
Passivierung	Schützende Oxidschicht
Korrosion	Reaktion mit der Umgebung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Messing	Kupfer-Zink-Legierung
Bronze	Kupfer-Zinn-Legierung
Stahl	Eisen-Kohlenstoff-Werkstoff
Passivierung	Schutz durch Oxidschicht
Recycling	Wiedergewinnung von Rohstoffen

Kreuzworträtsel

Messing	Welche Legierung besteht aus Kupfer und Zink?
Bronze	Welche Legierung besteht aus Kupfer und Zinn?
Elektronen	Welche Teilchen bewegen sich im Metall frei?
Korrosion	Wie heißt die Reaktion mit der Umgebung?
Legierung	Wie heißt ein metallischer Werkstoff aus mehreren Elementen?
Passivierung	Wie heißt die Bildung einer Schutzschicht?

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Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Metalle im Alltag: Fotografiere vier Metallgegenstände und notiere ihre wichtigen Eigenschaften.
Werkstoff-Steckbrief: Erstelle einen Steckbrief zu Kupfer, Aluminium, Eisen oder Zink.
Legierungs-Memory: Gestalte eigene Karten zu vier Legierungen.
Sicherheitsplakat: Erstelle Regeln für den sicheren Umgang mit Metallen im Unterricht.

Standard

Materialvergleich: Vergleiche einen Gegenstand aus reinem Metall mit einem aus einer Legierung.
Massenanteil: Entwickle drei eigene Rechenaufgaben und löse sie.
Korrosionsversuch: Plane mit der Lehrkraft einen Versuch zur Rostbildung.
Recyclingweg: Stelle den Recyclingweg einer Aluminiumdose dar.

Schwer

Legierungsdesign: Entwickle eine Legierung für ein Fahrradbauteil.
Teilchenmodell: Zeichne ein reines Metall und eine Legierung im Teilchenmodell.
Experteninterview: Befrage eine Person aus Metallbau oder Recycling.
Werkstoffentscheidung: Vergleiche Stahl, Aluminiumlegierung und Titanlegierung für ein Bauteil.

Lernkontrolle

Werkstoffwahl: Begründe, warum Kupfer für Kabel und Stahl für Bohrer geeignet ist.
Teilchenmodell: Erkläre den Zusammenhang zwischen Elektronen und Leitfähigkeit.
Legierungswirkung: Leite aus einem Teilchenmodell die höhere Härte vieler Legierungen ab.
Korrosionsschutz: Wähle eine Schutzmaßnahme für ein Geländer und begründe sie.
Recyclingproblem: Erkläre, warum Legierungen beim Recycling getrennt werden sollten.

Lernnachweis

Für den Lernnachweis solltest Du:

typische Metalleigenschaften erklären,
Metallbindung und Elektronengasmodell beschreiben,
reine Metalle und Legierungen unterscheiden,
Messing, Bronze und Stahl zuordnen,
Massenanteile berechnen,
eine Werkstoffwahl begründen können.

OERs zum Thema

Verknüpfte Lernbereiche

Metalle und Legierungen - Chemie

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Schulfach+

Prüfungsliteratur 2026
Bundesland	Bücher	Kurzbeschreibung
Baden-Württemberg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Mittlere Reife Der Markisenmann - Jan Weiler oder Als die Welt uns gehörte - Liz Kessler Ein Schatten wie ein Leopard - Myron Levoy oder Pampa Blues - Rolf Lappert	Abitur Dorfrichter-Komödie über Wahrheit/Schuld; Roman über einen Ort und deutsche Geschichte. Mittlere Reife Wahllektüren (Roadtrip-Vater-Sohn / Jugendroman im NS-Kontext / Coming-of-age / Provinzroman).
Bayern	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Lustspiel über Machtmissbrauch und Recht; Roman als Zeitschnitt deutscher Geschichte an einem Haus/Grundstück.
Berlin/Brandenburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Der Biberpelz - Gerhart Hauptmann Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Gerichtskomödie; soziales Drama um Ausbeutung/Armut; Komödie/Satire um Diebstahl und Obrigkeit; Roman über Erinnerungsräume und Umbrüche.
Bremen	Abitur Nach Mitternacht - Irmgard Keun Mario und der Zauberer - Thomas Mann Emilia Galotti - Gotthold Ephraim Lessing oder Miss Sara Sampson - Gotthold Ephraim Lessing	Abitur Roman in der NS-Zeit (Alltag, Anpassung, Angst); Novelle über Verführung/Massenpsychologie; bürgerliche Trauerspiele (Moral, Macht, Stand).
Hamburg	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun	Abitur Justiz-/Machtkritik als Komödie; Großstadtroman der Weimarer Zeit (Rollenbilder, Aufstiegsträume, soziale Realität).
Hessen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Prozess - Franz Kafka	Abitur Gerichtskomödie; Fragmentdrama über Gewalt/Entmenschlichung; Erinnerungsroman über deutsche Brüche; moderner Roman über Schuld, Macht und Bürokratie.
Niedersachsen	Abitur Der zerbrochene Krug - Heinrich von Kleist Das kunstseidene Mädchen - Irmgard Keun Die Marquise von O. - Heinrich von Kleist Über das Marionettentheater - Heinrich von Kleist	Abitur Schwerpunkt auf Drama/Roman sowie Kleist-Prosatext und Essay (Ehre, Gewalt, Unschuld; Ästhetik/„Anmut“).
Nordrhein-Westfalen	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Komödie über Wahrheit und Autorität; Roman als literarische „Geschichtsschichtung“ an einem Ort.
Saarland	Abitur Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Furor - Lutz Hübner und Sarah Nemitz Bahnwärter Thiel - Gerhart Hauptmann	Abitur Erinnerungsroman an einem Ort; zeitgenössisches Drama über Eskalation/Populismus; naturalistische Novelle (Pflicht/Überforderung/Abgrund).
Sachsen (berufliches Gymnasium)	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Woyzeck - Georg Büchner Irrungen, Wirrungen - Theodor Fontane Der gute Mensch von Sezuan - Bertolt Brecht Heimsuchung - Jenny Erpenbeck Der Trafikant - Robert Seethaler	Abitur Mischung aus Klassiker-Drama, sozialem Drama, realistischem Roman, epischem Theater und Gegenwarts-/Erinnerungsroman; zusätzlich Coming-of-age im historischen Kontext.
Sachsen-Anhalt	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Themenfelder)	Abitur Schwerpunktsetzung über Themenfelder (u. a. Literatur um 1900; Sprache in politisch-gesellschaftlichen Kontexten), ohne feste Einzeltitel.
Schleswig-Holstein	Abitur Der zerbrochne Krug - Heinrich von Kleist Heimsuchung - Jenny Erpenbeck	Abitur Recht/Gerechtigkeit und historische Tiefenschichten eines Ortes – umgesetzt über Drama und Gegenwartsroman.
Thüringen	Abitur (keine fest benannte landesweite Pflichtlektüre veröffentlicht; Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool)	Abitur In der Praxis häufig Orientierung am gemeinsamen Aufgabenpool; landesweite Einzeltitel je nach Vorgabe/Handreichung nicht einheitlich ausgewiesen.
Mecklenburg-Vorpommern	Abitur (Quelle aktuell technisch nicht abrufbar; Beteiligung am gemeinsamen Aufgabenpool bekannt)	Abitur Land beteiligt sich am länderübergreifenden Aufgabenpool; konkrete, veröffentlichte Einzeltitel konnten hier nicht ausgelesen werden.
Rheinland-Pfalz	Abitur (keine landesweit einheitliche Pflichtlektüre; schulische Auswahl)	Abitur Keine landesweite Einheitsliste; Auswahl kann schul-/kursbezogen erfolgen.