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Gold

Gold

Gold (von indogermanisch ghel: glänzend, (gelb) ) ist ein chemisches Element und ein so genanntes Edelmetall, das chemische Kürzel Au für Gold ist auf die lateinische Bezeichnung Aurum zurückzuführen. Gold besteht aus nur einem stabilen Isotop. Das Schwermetall ist weich wie Zinn und von bemerkenswerter Farbigkeit. Es wird von Säuren im Allgemeinen nicht angegriffen; eine Ausnahme bildet das Säuregemisch „Königswasser“, eine Mischung aus Salzsäure und Salpetersäure. In wässrigen Cyanidlösungen ist Gold leicht unter Aufnahme von Sauerstoff als Komplexverbindung löslich. In sauren hydrothermalen Lösungen ist Gold relativ gut physikalisch löslich. Des Weiteren löst es sich leicht in vielen Metallen zu Legierungen. Einige der ungewöhnlichen Eigenschaften wie die goldgelbe Farbe und hohe Duktilität, lassen sich nach neueren Berechnungen am besten mit dem relativistischen Effekt erklären. Gold wird seit Jahrtausenden für Schmuck und in Form von Goldmünzen als Zahlungsmittel verwendet. Es gehört zu den Münzmetallen.

Goldsynthese

Gold entsteht bei Kernverschmelzungsprozessen in Supernovae. Die seit Mitte des 20. Jahrhunderts von Menschenhand initiierten Kernverschmelzungs- und -spaltungsprozesse bestätigen die Machbarkeit des langgehegten Traumes der Alchimisten. Die Ausführung der Goldsynthese ist jedoch in Anbetracht der Ausbeute und Kosten vollkommen unwirtschaftlich. So bezeichnet die Gewinnung von Gold eigentlich das Konzentrieren der natürlichen Vorkommen.

Gold als Mineral

Gold kommt in der Natur als gediegenes Mineral vor. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem, hat eine Härte von 2,5 bis 3, eine sattgelbe Farbe, die entsprechend als "goldgelb" bekannt ist, und ebensolche Strichfarbe. In feiner Verteilung ist es je nach Korngröße gelblich, ockerbraun bis purpurviolett und wird dann als Goldpurpur bezeichnet. Mit zunehmender Temperatur verliert Feingold an Farbintensität und ist hellgelb glühend, bevor es schmilzt. Das geschmolzene Metall ist zitronengelb, leicht grünlich und erhält seine intensive gelborange Farbe erst wieder, wenn es vollständig abgekühlt ist. Beimengungen von Kupfer lassen es rosa oder rötlich erscheinen, senken die Schmelztemperatur und steigern zugleich Härte, Festigkeit und Polierbarkeit beträchtlich. Steigende Silberanteile verändern die Farbe des reinen Goldes über hellgelb nach hellgrün und schließlich zu weiß; Schmelztemperatur und Härte verändern sich dabei nur sehr wenig. Die meisten Metalle, so auch die bekannten Platinmetalle, Quecksilber und die Eisenmetalle führen als Beimischungen dagegen in steigenden Anteilen zu einer Entfärbung in Form einer eher schmutziggelbgrauen bis grauweißen Legierung. Zugleich tragen sie aber auch zu einer erheblich größeren Härte und Festigkeit bei. Da Gold ein relativ reaktionsträges Element ist, behält es gewöhnlich seinen Glanz und Farbe und ist daher in der Natur leicht zu erkennen. Es wird manchmal mit Quarz vergesellschaftet in Hydrothermaladern gefunden, zuweilen auch zusammen mit Kupfererzen. Verwitterung und Erosion goldhaltiger Gesteine führen oft zur Ablagerung des relativ schweren Metalls am Boden fließender Gewässer. Dies kann zu relativ ausgedehnten Lagerstätten führen, die aus jedem geologischen Zeitalter stammen können. Der Bestandteil an der Erdkruste ist mit etwa 0,01 ppm (entsprechend 0,000001 Prozent) extrem gering. Aufgrund des hohen Preises, der für echtes Gold gezahlt wird, lohnt sich die Ausbeutung jedoch schon bei relativ niedrigem Goldgehalt.

Vorkommen

Die Vorkommen sind über die ganze Welt verstreut; circa 40 Prozent des heute bergmännisch geförderten Golderzes kommen aus den USA, Südafrika und Australien. Bisher wurden etwa 2/3 der bekannten Goldvorräte ausgebeutet. Die jährliche Förderung beträgt heute etwa 2300 Tonnen, etwa hundertmal mehr als im letzten Jahrhundert. Dies ist insbesondere auf die Verbesserung der Fördertechnik zurückzuführen, die wiederum durch die große Nachfrage nach Gold getrieben wurde. Inzwischen lohnt sich der Abbau von Gestein, das nur ein Gramm Gold pro Tonne Gestein enthält. So wurden auch alte Abraumhalden mittels neuer verfeinerter Goldgewinnungsmethoden nochmals ausgebeutet. Bedeutende Goldmengen fallen bei der Raffination anderer Metalle, wie Kupfer, Nickel oder der anderen Edelmetalle an, so dass unter Umständen erst diese "Verunreinigungen" ein Vorkommen interessant machen. In kleinen Mengen kommt Gold auch in Deutschland vor. So kann man zum Beispiel in Theuern im Thüringer Wald noch heute Gold waschen. Auch auf den Geröllbänken des Hoch- und Oberrheines wie beispielsweise bei Istein finden sich geringe Mengen, insbesondere Flitter. Deutschlands größte Goldlagerstätte mit historischem Goldbergwerk befindet sich im nordhessischen Korbach. Des weiteren sind in den Klärschlämmen der Städte bemerkenswerte Goldspuren enthalten, die von der Nutzung, Verarbeitung und Verschleiß von Goldlegierungen, (Abrieb von Zahnfüllungen, Schmuckkettenglieder, Verlust, etc.) stammen. Klärschlämmen In Europa sind die rumänischen Golderzvorkommen heute von wirtschaftlicher Bedeutung. Fast alle europäischen Flüsse führen Spuren von Gold mit sich. Die größte verfügbare Goldreserve ist jedoch das Salzwasser der Ozeane, worin es in geringsten Konzentrationen als Chlorid-Komplex gelöst ist. Dieses gigantische Volumen im Kubikkilometer-Maßstab stellt eine nicht uninteressante Größe dar und übertrifft das bisher bergmännisch geförderte Gold bei weitem. Nach dem ersten Weltkrieg versuchten einige deutsche Forscher, dieses Gold unter anderem durch elektrolytische Verfahren zu gewinnen. Wegen Unwirtschaftlichkeit wurden diese Versuche allerdings eingestellt. Nicht zu vergessen ist eine wichtige Quelle des Edelmetalls die Wiederverwendung aus alten edelmetallhaltigen Materialien, wie Elektronikschrott, Galvanikschlämmen, Pigmenten, Filterstäuben, Schlacken, Dental- und Schmuckverarbeitungsabfälle. Das Angebot an Gold unterliegt starken Schwankungen, zum Beispiel ist die Balance von Angebot und Nachfrage auch durch spekulative Erscheinungen ständig in Bewegung. Auf internationale Entwicklungen zum Beispiel die Öffnung des Ostblocks, kriegerische Spannungen, aktuell die wirtschaftliche Entwicklung Asiens oder Änderung der Währungsparitäten zueinander, reagiert das Goldangebot/Nachfrage-Verhältnis dynamisch, zum Teil mit erheblichen Preisveränderungen.

Verwendung

Asien Gold dient in Form von Goldmünzen und Barrengold als internationales Zahlungsmittel und wird von vielen Zentralbanken der Welt eingelagert, auch wenn heute die Stabilität einer Währung nicht mehr auf der Deckung durch Goldreserven beruht. Eine natürliche Anwendung findet Gold darüberhinaus in der Schmuckindustrie, die es zu Ringen, Ketten, Armbändern und anderem Schmuck verarbeitet. Der Edelmetallgehalt wird durch die Repunze beglaubigt. Wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und ästhetischen Qualitäten wird es in der Zahnheilkunde als Füll- oder Ersatzmaterial für kariöse Zähne eingesetzt. Auch die Elektronikindustrie setzt Gold aufgrund der Zuverlässigkeit der Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und guten Verarbeitbarkeit ein: So werden Verbindungsdrähtchen zwischen Chips und ihren Gehäusebeinchen aus hochraffiniertem Feingold gefertigt, wobei sich beispielsweise ein Gramm des Edelmetalls problemlos zu einem Drähtchen von mehr als drei Kilometer Länge ausziehen lässt. Goldfolie, auch Blattgold genannt, wird seit der Antike verwendet. Hergestellt aus hochgoldhaltigen Legierungen, wird es dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes gewalzt und geschlagen. Im Auflicht glänzt es goldgelb, im Gegenlicht scheint grünlich-blau die Lichtquelle durch und bildet auch das Schlagmuster des Metalls ab, weshalb es auch meistens auf einer entsprechend präparierten Unterlage aufgetragen wird. Verwendet wird es, um nichtmetallischen Gegenständen, hier Bilderrahmen, Büchern (Goldschnitt), Mobiliar, Figuren, Architekturelementen, Stuck, Ikonen etc., das Aussehen von echtem Gold zu verpassen. Gold reflektiert infrarote, rote und gelbe Wellenlängen des Lichts bedeutend besser als die energiereicheren blauen blauvioletten und ultravioletten Lichtstrahlen; deshalb werden wärmereflektierende Beschichtungen, Gläser, Optiken und Spiegel damit bedampft. Im Speisenbereich dient es in Form von Blattgold und Blattgoldflocken als Lebensmittelfarbe E 175 zum Vergolden von Speisen, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren und zur Verzierung von Pralinen, und in Getränken, zum Beispiel Goldwasser. Metallisches Gold gilt als ungiftig. Goldwasser Goldverbindungen können zum Teil sehr giftig wirken. Die farblosen Goldcyanide und die zitronengelbe Tetrachlorogoldsäure zählen dazu. Einige Goldsalze werden heilend zur Rheumatherapie eingesetzt. Goldinjektionen wurden früher gegen Rheuma verabreicht; in neuerer Zeit jedoch verdrängen preigünstigere Medikamente eine Behandlung mit Gold. Allerdings hat med. Gold nebenwirkungen - es schädigt die Leber, das Blut und die Nieren, bei unsachgemäßer, bzw. nicht ärztlich-kontrollierter Einnahme. Dekorativ findet Gold vielfältige Anwendungen, zum Beispiel in galvanischen Beschichtungen von Metallen und Kunststoffen. Auf Porzellanglasuren, Zahnersatzkeramiken und Glas lassen sich Goldpigmente einbrennen. Historisch war die Feuervergoldung von Metallen mit Hilfe der Gold-Quecksilber-Legierungen, so genannter Amalgame, nachweislich schon in der Antike die einzig brauchbare Methode, um dauerhafte Vergoldungen auf Silber, Bronze, oder anderen Unedelmetallen herzustellen. Diese Methode scheidet heute aufgrund der starken Giftwirkung der Quecksilberdämpfe aus. Die Feuervergoldung ist mittlerweile auf Grund gesetzlicher Bestimmungen zum Umwelt- und Gesundheitsschutz auch zur Restaurierung verboten. Mit der Entwicklung galvanischer Vergoldungsbäder im späten 19. Jahrhundert und 20. Jahrhundert wurde dieser Bereich in den Möglichkeiten qualitativ erweitert und ersetzt. Goldpigmente wurden historisch in der Glasherstellung seit dem 16. Jahrhundert eingesetzt (Goldrubinglas), sind allerdings heute weitgehend durch preiswertere Verfahren ersetzt.

Geschichte

galvanischer galvanischer Gold zählt zu den ersten Metallen, die von Menschen verarbeitet wurden. Dies liegt einerseits daran, dass Gold die auffallende gelbe Farbe zeigt, sehr oft gediegen, also als Element in der Natur vorkommt und nicht erst aus Erzen chemisch isoliert werden muss. Außerdem lässt sich Gold sehr gut mechanisch bearbeiten. Die leichte Legierbarkeit mit vielen Metallen, die moderaten Schmelztemperaturen und die günstigen Eigenschaften der Legierungen machten Gold als Werkstoff sehr attraktiv. Aufgrund seiner Farbigkeit, der Korrosionsbeständigkeit, der der Beständigkeit des Glanzes zugrunde liegt, und Seltenheit und auffallender Schwere, wurde es in vielen Kulturen vor allem für rituelle Gegenstände verwendet. Die Goldgewinnung begann vermutlich in der Kupferzeit. In Mitteleuropa lassen sich goldene Gegenstände seit dem Zweitem Jahrtausend vor Christus nachweisen. Es wurde etwa im Goldenen Hut von Schifferstadt oder der Himmelsscheibe von Nebra verarbeitet. Seit alters her war Gold in Europa, Asien und Afrika sehr begehrt. Die Fahrt der Argonauten zum Goldenen Vlies nach Kolchis stellt die wohl früheste dokumentierte weite Seefahrt der Griechen dar. Das Alte Testament spricht vom Goldenen Kalb, das sich die Israeliten als Götzenbild herstellten, während Moses die Zehn Gebote empfing, und vom Goldland Ophir. Die Gier nach Gold wurde zum Grund für Kriege und Eroberungszüge. Die Ägypter beuteten Vorkommen in Oberägypten und Nubien aus. Die Römer ihrerseits nutzten Fundstätten in Kleinasien, Spanien, Rumänien und Germanien. Der Traum der Alchemisten des Mittelalters war die Herstellung von Gold. Auch in Südamerika und Mesoamerika begannen die Menschen schon früh mit der Goldgewinnung und Goldverarbeitung. So verfügten beispielsweise die Mochica in Peru bereits Anfang des 1. Jahrtausends über eine hochentwickelte Kultur der Goldverarbeitung, die die Legierungsbildung (Tumbago und Vergoldung) einschloss. Für rituelle Zwecke wurden Gegenstände von mehreren Kilogramm Gold hergestellt. Die ersten Goldfunde in Mittel- und Südamerika lockten nach den Fahrten von Christoph Kolumbus europäische, insbesondere spanische Eroberer an, die die indigenen Kulturen zerstörten und das Gold in Galeonen nach Europa schafften. Spanien wurde so vorübergehend zur reichsten Nation Europas. Immer wieder lockten Goldfunde große Mengen an Abenteurern an. Im 19. Jahrhundert kam es auf verschiedenen Kontinenten zu Goldrausch genannten Massenbewegungen in die Fundgebiete großer Goldmengen. Beispiele sind der kalifornische Goldrausch im Jahre 1849 oder der Goldrausch 1897 am Klondike-River in Alaska. Auch in Australien und Südafrika kam es zum Goldrausch. Kaum einer der Goldsuchenden wurde jedoch durch bergmännischen Goldabbau oder Goldwäsche reich. In den 1920er Jahren versuchte der Chemiker Fritz Haber Gold aus Meerwasser zu gewinnen. Die durchschnittliche Ausbeute war mit 0,004 Milligramm Gold pro Tonne Meerwasser jedoch zu gering für eine wirtschaftliche Verwertung. Auch heute führt der schwankende Goldpreis oft zu sozialen Verwerfungen: So hat der fallende Goldpreis zu einer starken Verarmung der Bevölkerung in Afrika geführt, die von der Goldproduktion lebt. Im brasilianischen Amazonasraum ist der informelle Goldabbau durch Garimpeiros oft mit schwerwiegenden sozialen und ökologischen Folgen verbunden. Mit kerntechnischen Methoden kann man Gold in der Goldsynthese prinzipiell auch künstlich herstellen.

Wert

Garimpeiro Die Reinheit von Gold wird historisch in Karat angegeben. 24 Karat entsprechen purem Gold (Feingold). Mit Einführung des metrischen Systems wurde die Umstellung auf Promille-Angaben vorgenommen. So bedeutet der Stempeleindruck "750" in Goldschmuck, dass das Metall 750 von 1000 Gewichtsanteilen reines Gold enthält. Die Reinheit kann aber auch mit einer Dezimalzahl angegeben werden, zum Beispiel als 0,995. Der Preis des Goldes wird auf dem offenen Markt bestimmt, aber ein bestimmtes, unter dem Namen Gold Fixing in London bekanntes Verfahren, das 1919 erstmals angewandt wurde, ermöglicht die Herausgabe eines Goldpreises zweimal täglich.

Gold als Währung oder Währungsdeckung

Historisch wurde Gold als Währung eingesetzt. Eine Geldeinheit entsprach einer bestimmten Menge Gold. In Deutschland war während des Deutschen Reichs von 1871 bis 1918 das gesetzliche Zahlungsmittel die Goldmark, wobei einem Gramm Gold genau 4,20 Goldmark entsprachen. Dieses System konnte im Zuge des verlorenen ersten Weltkrieges und der damit verbundenen Reparationen nicht aufrecht erhalten werden. Siehe auch Goldwährungssystem Als Relikt aus dieser Zeit wird noch heute die Versicherungssumme und der Beitrag in der Gebäudeversicherung in Mark 1914 ausgedrückt und per Indexzahlen auf aktuelle Werte hochgerechnet. Lange Zeit entsprach in den Vereinigten Staaten von Amerika eine Unze Gold 20,67 Dollar. Später, im Bretton-Woods-System wurde diese Äquivalenz auf 35 Dollar angehoben. Am 17. März 1968 wurde der Goldpreis gespalten und ein zweigliedriges System wurde eingeführt. Der eine Preis konnte sich frei dem Markt anpassen, der andere war fix. Am 21. Januar 1980 war der Preis auf einem Rekordhoch von 850 US-Dollar, am 21. Juni 1999 auf einem Tiefstand von 252,90 US-Dollar (London Fixing). Eine steigende Nachfrage ließ den Preis 2004 über die 420-Dollar-Marke ansteigen.Im Jahr 2005 stieg der Goldpreis weiter und erreichte im September mehr als 475 Dollar und im November mehr als 492 Dollar. Viele Experten erwarten, daß Inflationsängste in Euroland und den USA den Goldpreis weiter deutlich in die Höhe treiben werden. Wegen der Funktion von Gold als Währungsreserve war der Goldbesitz in den USA zeitweise verboten. Von 1933 bis 1975 waren nur Schmuck und Münzsammlungen erlaubt. Präsident Franklin D. Roosevelt konfiszierte Gold über Executive Order 6102 und Präsident Richard Nixon unterband, dass nichtamerikanische Nationalbanken Dollars zu einem fixen Preis gegen Gold wechseln konnten. Gold wird oft als langfristige Wertanlage angesehen. Dies gilt speziell in Zeiten von Hyperinflation. Jedoch kann der Goldpreis von Marktteilnehmern mit großen Goldreserven, etwa Zentralbanken und Goldminen-Gesellschaften, erheblich beeinflusst werden. Soll der Goldpreis sinken, so wird Gold verliehen, um Leerverkäufe zu provozieren, oder verkauft; die Goldproduktion wird hochgefahren. Soll der Goldpreis steigen, so kaufen die Zentralbanken Gold auf, die Goldproduktion wird heruntergefahren. Da Gold einen geringen Nutzwert hat und seine Produktion sich daher kaum dem Verbrauch anpassen muss, ist der Goldpreis sehr volatil, dass heißt, er schwankt auch innerhalb kurzer Zeiträume beträchtlich. Aus diesem Grund gilt Gold heute als ungeeignet zur Währungsdeckung, zumal mit wachsender Geldmenge als Gegenreaktion der Zentralbank auf die normalerweise sinkende Umlaufgeschwindigkeit auch die Goldmenge als Deckung ständig mitwachsen müsste. Dies funktioniert normalerweise nicht. Wenn das kompensierende Geldmengenwachstum durch Goldmangel gestoppt würde, wäre entweder eine Deflation wegen Mangel an Zahlungsmitteln die Folge oder das Abrücken von der Golddeckung. Letzteres ist wie oben beschrieben in der Geschichte mehrmals passiert.

Deflation durch Gold


- Die Deflation ab 1929 in Europa wurde vor allem dadurch ausgelöst, dass aufgrund zurückgegangener Goldreserven (es handelte sich nur um geliehenes Gold) dazugehörige Geldscheine eingezogen und nicht wieder ausgegeben wurden.
- Im Mittelalter wurde Gold als Währung direkt eingesetzt. Da es kaum Goldminen gab, wuchs die Goldmenge kaum an. Dies hatte zur Folge, dass Gold selbst immer mehr wert wurde, es entstand eine Dauerdeflation. Man vermutet, dass erst durch die Entdeckung Amerikas 1492 und durch das von dort nach Europa strömende Gold der Goldwert wieder sank und somit diese Dauerdeflation beendete.

Die Bezeichnung Gold

Mit Gold, welches für wertvoll und kostbar steht, bezeichnet man auch andere wertvolle Sachen. Meist wird ein Adjektiv davor gesetzt, wie zum Beispiel "Schwarzes Gold" für Öl. Beispiele:
- Schwarzes Gold - Öl, Kohle
- Weißes Gold - Marmor, Kochsalz, Kokain, Baumwolle, Porzellan, Elfenbein
- Blaues Gold - Trinkwasser (bes. in armen Gebieten)
- Rotes Gold - Wein
- Flüssiges Gold - Whisky
- Gold des Meeres (Meeresgold) - Korallen
- Gold des Nordens - Bernstein
- Ackergold - Kartoffel
- Katzengold - Pyrit

Siehe auch


- Gold/Tabellen und Grafiken
- Goldstandard
- Goldschmied
- Kupellation
- Kolloidales Gold

Weblinks

Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gold Kategorie:Gruppe-11-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Mineral Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Schwermetall ja:金 ms:Emas simple:Gold th:ทองคำ

Gelb

Als Gelb bezeichnet man die wahrgenommene Farbe von Licht, das eine Wellenlänge zwischen 550 und 590 nm hat. In der Subtraktiven Farbmischung ist es eine der Grundfarben, in der Additiven Farbmischung entsteht es durch die Mischung der Farben Rot und Grün. Die Komplementärfarbe ist Blau. Gelb ist in der Natur eine Warnfarbe und wird daher für Warnschilder und als eine der drei Ampelfarben verwendet; Gelb ist auch ein verkürzter Ausdruck für das Eigelb, den Eidotter. Außerdem steht Gelb für den Abfall, der im Gelben Sack/ der Gelben Tonne entsorgt werden muss.

Technik

Gelb hat im RGB-Farbraum den Wert RGB = (255, 255, 0) dezimal bzw. FFFF00 hexadezimal. Im RAL-Farbsystem entsprechen Bezeichnungen RAL 1000 bis RAL 1037 gelben Farben. Senkt man die Intensität der Rot- und Grün-Werte (z.Bsp.: RGB 50,50,0) erhält man die Farbe Braun.

Symbolische Bedeutung der Farbe

Braun
- Gelb nahm in der Kunst häufig die Stelle der Farbe Gold = Ewigkeit ein.
- Heute ist Gelb international die Farbe vieler liberaler Parteien.
- In der traditionellen abendländischen Kunst galt Gelb als Farbe des Neides, Farbe des Judas, Farbe der Juden und der Synagoge. siehe dazu auch: Gelber Fleck
- Im Sport (insbesondere Fußball) die Verwarnung eines Spielers, die noch nicht unmittelbar zum Platzverweis führt: Gelbe Karte
- Die mittlere Phase einer Ampel, die den bevorstehenden Wechsel von rot nach grün oder umgekehrt anzeigt.
- Gelb ist (auch in der Natur) Signalfarbe. In Kombination mit Schwarz wird die größtmögliche Signalwirkung zweier Farben erreicht, was bei vielen Schildern Anwendung findet (beispielsweise für Warnzeichen vor Radioaktivität oder Biogefährdung) Siehe auch: Liste gelber Farbmittel Kategorie:Farben ja:黄色 simple:Yellow

Chemisches Element

Stoffe, die ausschließlich aus Atomen mit gleicher Anzahl an Protonen im Kern (Kernladungszahl) bestehen, bezeichnet man als chemische Elemente. Sie treten im Universum mit einer bestimmten Elementhäufigkeit auf. Im Gegensatz zu den Elementen stehen die Verbindungen und die Stoffgemische. Früher war die Definition dieses Begriffs intuitiver, aber unpräziser: Robert Boyle definierte ein chemisches Element als einen Reinstoff, der mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegt werden kann. Diese Definition hat den Nachteil, dass man nie sicher sein kann, ob man die chemischen Methoden völlig ausgeschöpft hat. Hätte man es z. B. im Labor nicht geschafft, Wasser zu zerlegen, so hätte man es als Element einordnen müssen. Der heutige Element-Begriff, der für die Stoffe eine Einteilung nach ihren Bestandteilen, den Atomen, vornimmt, ist abstrakter, dafür aber präzise. Seine praktische Bedeutung liegt darin, dass er Atome mit gleichem chemischen Verhalten (dem Verhalten bei chemischen Reaktionen) zusammenfasst. Das physikalische Verhalten von Atomen ein und desselben Elements kann dabei durchaus unterschiedlich sein, z. B. können die Atome eines Elements sich in der Masse unterscheiden (Isotope) und bei nuklearen Reaktionen unterschiedlich verhalten. Nach der Kernladungszahl (auch Ordnungszahl) ihrer Atome ordnet man die Elemente im Periodensystem der Elemente (PSE) an. Dieses System wurde vom russischen Gelehrten Dmitri Iwanowitsch Mendelejew zeitgleich mit dem deutschen Lothar Meyer 1869 begründet.

Kernladungszahl und Masse

Die Erklärungen dafür, dass die Massezahl nicht genau dem Vielfachen der Masse des Wasserstoffatoms entspricht, sind:
- Protonen und Neutronen, die den Hauptanteil der Masse bilden, sind fast, jedoch nicht genau, gleich schwer.
- Natürliche Elemente bestehen aus einer Mischung von Atomen mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Eine Atomart überwiegt meist bei weitem, diese bestimmt dann die Massenzahl (Ausnahme Chlor Cl mit der 35,5-fachen Masse)
- Das natürliche Mischverhältnis ist bei einem Element meist gleich (Ausnahme ist Blei, das unterschiedliche durchschnittliche Atommassen zeigt, wenn man es aus verschiedenen Lagerstätten gewinnt)
- Bei sehr genauen Messungen zeigt sich die Bindungsenergie als Massendefekt, so dass die Kernmasse stets minimal kleiner ist als die Summe der Massen der Protonen und Neutronen.

Rein- und Mischelemente

Der Kern des Wasserstoffs besteht fast immer aus nur einem Proton. Wasserstoff mit einem Proton und einem Neutron im Kern (Deuterium) tritt in natürlichem Wasserstoff mit einem Anteil von 0,015 % auf. Der Heliumkern besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Es existieren aber auch Helium-Atome, die zwei Protonen, aber nur ein Neutron, enthalten. Diese treten in natürlichem Helium jedoch nur mit einem Anteil von 0,000137 % auf. Chlor (17 Protonen) besteht aus einer Mischung aus Atomen mit 18 Neutronen (75,8 %) und 20 Neutronen (24,2 %). Chemische Elemente, die nur aus einer Atomart bestehen, heißen Reinelemente, wenn sie dagegen aus zwei oder mehr Atomarten bestehen, heißen sie Mischelemente. Atome des gleichen Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl nennt man Isotope.

Chemische Verbindungen

Chemische Elemente können, bis auf wenige Ausnahmen, chemische Verbindungen eingehen. Dabei sind mehrere der elementaren Atome zu Molekülen zusammengeschlossen. Natürliche oder künstliche Stoffe sind entweder Elemente oder Verbindungen. Gewöhnliches Wasser H2O ist eine Verbindung aus den Elementen Wasserstoff H (2 Atome pro Molekül) und Sauerstoff (1 Atom pro Molekül). Metalle wie Eisen Fe oder Kupfer Cu sind dagegen stets Elemente. Elemente können auch eine Verbindung mit sich selbst eingehen. Bei vielen Gasen wie Chlor Cl oder Fluor F verbinden sich zwei Atome desselben Elements zu einem Molekül, also Cl2 bzw. F2.

Die Entstehung von Elementen

Bereits beim Urknall entstanden die leichten Elemente Wasserstoff (ca. 75%) und Helium (ca. 25%), zusammen mit geringen Mengen Lithium und Beryllium. Schwerere Elemente entstehen im Universum durch Kernreaktionen in den Sternen (meist durch Kernfusion). Am Anfang steht der Wasserstoff mit einem Atomgewicht von ca. 1,0 (ein Proton). In Hauptreihen-Sternen, wie auch unserer Sonne, verschmilzt unter hoher Temperatur (mehrere Millionen C°) und hohem Druck Wasserstoff zu Helium. (Atomgewicht ca. 4,0) Dabei verschmelzen 4 Wasserstoffatomkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumatomkern. Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen, die Massendifferenz wird als Energie in Form von (Gamma-)Strahlung frei. Die Fusion geht auf diese Art (Atome mit geringerer Protonenzahl und Atomgewicht verschmelzen zu höheren unter Abgabe von Energie) in den meisten Sternen bis zum Kohlenstoff, in massereichen bis zum Eisen weiter. Die Energieausbeute wird dabei immer geringer. Eisen ist der am dichtesten gepackte Atomkern, bei Fusionsreaktionen darüber hinaus wird Energie verbraucht anstatt freigesetzt. Sterne sind auf Energiegewinnung aus Kernfusion angewiesen, um ihren Gravitationskollaps aufzuhalten, daher können derartige Reaktionen nicht in nennenswertem Umfang stattfinden. Elemente schwerer als Eisen entstehen in Sternen am Ende ihrer Lebensdauer. Dabei fangen Atomkerne Neutronen ein und werden so in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt. Dies geschieht im sogenannten s-Prozess (bei massearmen Sternen) oder im r-Prozess (bei massereichen Sternen während einer Supernova). Ein Stern verliert am Ende seiner Lebensdauer große Mengen Material (kontinuierlich durch Sonnenwind oder explosiv in einer Supernova), dadurch gelangen die entstandenen Elemente zurück in das interstellare Medium. Jüngere Sternensysteme enthalten daher bereits von Anfang an auch geringe Mengen schwererer Elemente, die z.B. Planeten wie in unserem Sonnensystem bilden können.

Liste chemischer Elemente

A Actinium - Aluminium - Americium - Antimon - Argon - Arsen - Astat B Barium - Berkelium - Beryllium - Bismut - Blei - Bohrium - Bor - Brom C Cadmium - Cäsium - Calcium - Californium - Cer - Chlor - Chrom - Curium D Darmstadtium - Dubnium - Dysprosium E Einsteinium - Eisen - Erbium - Europium F Fermium - Fluor - Francium G Gadolinium - Gallium - Germanium - Gold H Hafnium - Hassium - Helium - Holmium I Indium - Iod - Iridium J Jod siehe Iod K Kalium - Kobalt - Kohlenstoff - Krypton - Kupfer L Lanthan - Lawrencium - Lithium - Lutetium M Magnesium - Mangan - Meitnerium - Mendelevium - Molybdän N Natrium - Neodym - Neon - Neptunium - Nickel - Niob - Nobelium O Osmium P Palladium - Phosphor - Platin - Plutonium - Polonium - Praseodym - Promethium - Protactinium Q Quecksilber R Radium - Radon - Rhenium - Rhodium - Roentgenium - Rubidium - Ruthenium - Rutherfordium S Samarium - Sauerstoff - Scandium - Schwefel - Seaborgium - Selen - Silber - Silizium - Stickstoff - Strontium T Tantal - Technetium - Tellur - Terbium - Thallium - Thorium - Thulium - Titan U Unnilpentium (
- ) - Unnilquadium (
- ) - Ununoctium - Ununhexium - Ununquadium - Ununbium - Ununtrium - Ununpentium - Ununseptium - Ununnilium (
- ) - Uran V Vanadium W Wasserstoff - Wolfram X Xenon Y Ytterbium - Yttrium Z Zink - Zinn - Zirkonium
- veralteter Name

weitere Darstellungsformen


- Sortierung nach Symbol
- Liste der chemischen Elemente nach der Ordnungszahl
- Periodensystem
- Periodensystem mit Elektronenkonfiguration

Literatur


- Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente. Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8

Weblinks


- [http://www.chemieseite.de/ www.chemieseite.de] enthält ausführliche Beschreibungen der Hauptelemente.
- [http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/lyrics.html] Lied der chemischen Elemente Kategorie:Chemie

Siehe auch


- Elektronegativitäten der Elemente,
- Elementnamensgebungskontroverse,
- Systematische Elementnamen,
- Verdampfungswärme der chemischen Elemente
- Nebulium
- Kalzium ist ein Computerprogramm für das Betriebssystem Linux, das sehr viele Informationen zum Periodensystem und den Elementen bietet.
- Phlogiston
- Nukleosynthese ja:元素 ko:화학 원소 ms:Unsur kimia simple:Element th:ธาตุเคมี

Isotop

Isotope sind Nuklide mit gleicher Ordnungszahl aber unterschiedlicher Massenzahl. Isotope stehen am gleichen Ort (griech. ισο [iso] – gleich, τόπος [topos] – Ort) im Periodensystem, aber an unterschiedlichem Ort in der Nuklidkarte. Ein Isotop umfasst also Atome eines Elements, die sich nur durch die unterschiedliche Anzahl von Neutronen im Atomkern unterscheiden. In der Regel besitzt jedes natürlich vorkommende Element ein oder wenige stabile Isotope, während die anderen Isotope radioaktiv (das heißt instabil) sind und früher oder später zerfallen. Es gibt jedoch auch Elemente, bei denen alle Isotope instabil sind und zerfallen.

Stabile Isotope

Mit 10 stabilen Isotopen hat Zinn die meisten natürlich vorkommenden Isotope. Bei 20 sogenannten Reinelementen gibt es nur ein stabiles Isotop. Diese Elemente sind: Beryllium, Fluor, Natrium, Aluminium, Phosphor, Scandium, Mangan, Kobalt, Arsen, Yttrium, Niob, Rhodium, Iod, Cäsium, Praseodym, Terbium, Holmium, Thulium, Gold, Bismut. Thorium besitzt zwar nur ein natürliches Isotop, dieses ist aber nicht stabil. Die Halbwertszeit ist mit 1,4 · 1010 Jahren sehr lang. In einigen Lehrbüchern wird es als 21. Reinelement aufgeführt. Nach neueren Untersuchungen ist das bisher für stabil gehaltene Isotop des Bismuts ein Alpha-Strahler mit extrem langer Halbwertszeit (1,9 · 1019 Jahre). Streng genommen gibt es somit nur noch 19 Reinelemente mit stabilem Isotop.

Bekannteste Isotope

Ein bekanntes Isotop ist 14C, das zur Altersbestimmung von organischen Materialien (Archäologie) benutzt wird (Radiokarbonmethode). Kohlenstoff (C) liegt hauptsächlich als stabiles Isotop 12C vor. Das Isotop 235U wird aus dem Natururan angereichert und als Brennstoff in Kernkraftwerken oder stärker angereichert in Atombomben verwendet.

Chemische Reaktionen bei Isotopen

In ihren chemischen Reaktionen unterscheiden sich Isotope geringfügig. Ein Beispiel ist die Elektrolyse von Wasser, bei der vorzugsweise Wasser mit dem normalen 1H reagiert und in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird, während sich Wassermoleküle mit 2H (Schwerer Wasserstoff) im Restwasser anreichern. Grund hierfür sind die verschiedenen Nullpunktenergien der Isotope.

Isotope in der Analytik

Auch an ihren Spektrallinien können bei hoher Auflösung verschiedene Isotope eines Elements unterschieden werden (Isotopieverschiebung). Die Isotopenzusammensetzung in einer Probe wird in der Regel mit einem Massenspektrometer bestimmt. Isotope spielen ferner eine Rolle in der NMR-Spektroskopie. So werden beispielsweise in der NMR-Spektroskopie organischer Verbindungen 13C Isotope spektroskopiert, da sie im Gegensatz zum 12C einen detektierbaren Kernspin haben. Isotope werden auch in der Aufklärung von Reaktionsmechanismen oder Metabolismen mit Hilfe der sog. Isotopenmarkierung verwendet. Die Isotopenzusammensetzung des Wassers ist an verschiedenen Orten der Welt verschieden und charakteristisch. Diese Unterschiede erlauben es etwa bei Lebensmitteln wie Wein oder Käse, die Deklaration des Ursprungsortes zu überprüfen.

Benannte Isotope

Es gibt nur wenige Isotope, für die eigene Namen oder eigene Kürzel gebräuchlich sind:
- Das 2H-Isotop wird gewöhnlich als Deuterium (D) bezeichnet
- Das 3H-Isotop wird gewöhnlich als Tritium (T) bezeichnet

Siehe auch


- Isotopenuntersuchung
- Radioaktivität
- Halbwertszeit
- Radionuklid Kategorie:Kernphysik Kategorie:Kernenergie Kategorie:Chemie ja:同位体 ko:동위원소 simple:Isotope th:ไอโซโทป

Schwermetall

Schwermetalle sind Metalle, deren Dichte größer oder gleich 5 g/cm³ ist. In der Technik meint dies auch alle Legierungen; hierbei im besonderen auch die Nichteisen-Legierungen. Zu ihnen zählen unter anderem: die Edelmetalle sowie Bismut, Eisen, Kupfer, Blei, Zink, Zinn, Nickel, Cadmium, Chrom und Uran. Der Abbau von Schwermetallen geht häufig mit einer hohen Belastung der Böden einher. An Stellen im Harz und im Siegerland haben sich auf den durch Erzbergbau belasteten Böden beispielsweise spezifische Pflanzengesellschaften ausgebildet (sogenannte Azonale Vegetation). Dort bilden die sogenannten Galmeipflanzen Schwermetallrasen aus. Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Siehe auch: Leichtmetalle Kategorie:Stoffgruppe ja:重金属 ko:중금속

Zinn

Zinn (altgermanische Bezeichnung: z. B. althochdeutsch zin = Stab, Zinn) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Sn (lat. stannum = Zinn) und der Ordnungszahl 50. Es ist ein silberweiß glänzendes und sehr weiches Schwermetall, das sich mit dem Fingernagel ritzen lässt. Auffällig ist sein niedriger Schmelzpunkt und die relativ hohe Siedetemperatur.

Geschichte

Das Metall ist vermutlich seit 3500 v. Chr. bekannt; allerdings wurde im südtürkischen Taurus-Gebirge ein Zinnbergwerk entdeckt, welches auf etwa 3000 v. Chr. datiert wird. Durch die Legierung Bronze, deren Bestandteile Kupfer und Zinn sind, ist es von großer Bedeutung (Bronzezeit). Im Lateinischen heißt Zinn "stannum", daher rührt auch das chem. Symbol Sn. Nachdem die Bronze durch das Eisen verdrängt wurde, erlangte Mitte des 19. Jahrhunderts Zinn durch die Herstellung von Weißblech industrielle Bedeutung.

Herstellung und Vorkommen

Zinn lässt sich leicht aus Zinnstein (Kassiterit, ein rotbraun/schwarzes Erz auch Zinnoxid, SnO2) gewinnen. Dazu wird das Erz zuerst zerkleinert und dann durch verschiedene Verfahren (Aufschlämmen, elektrische/magnetische Scheidung) angereichert. Nach der Reduktion mit Kohlenstoff wird das Zinn knapp über seine Schmelztemperatur erhitzt, so dass es ohne höherschmelzende Verunreinigungen abfließen kann. Heute gewinnt man einen Großteil durch Recycling und hier durch Elektrolyse. In der Erdkruste ist es mit einem Anteil von etwa 0,0035 Massenprozent vertreten. Nach aktuellen Schätzungen reichen die vorhandenen Lagerstätten noch etwa 35 Jahre. Zinn kommt zu über 80% als Ansammlung in Schwemmlandablagerungen (Sekundärlagerstätten) an Flüssen sowie auf dem Meeresgrund vor. Hierbei ist eine Region beginnend in Zentralchina über Thailand bis nach Indonesien bevorzugt. Das Material in den Schwemmlandlagerstätten hat nur einen Metallanteil von etwa 5%. Erst nach verschiedenen Schritten zur Konzentrierung auf etwa 75% wird ein Schmelzprozess eingesetzt. 2004 wird die Zinnproduktion vermutlich wie folgt aussehen: Volksrepublik China etwa 30%, restliches Südostasien etwa 30%, Südamerika etwa 20%.

Eigenschaften

Zinn kann drei Modifikationen mit verschiedener Kristallstruktur und Dichte annehmen. α-Zinn (kubisches Gitter, 5,75 g/cm3) ist unterhalb von 13,2 °C stabil, β-Zinn (tetragonales Gitter, 7,31 g/cm3) bis 162 °C und γ-Zinn (rhombisches Gitter, 6,54 g/cm3) oberhalb von 162 °C oder unter hohem Druck. Natürliches Zinn besteht aus zehn verschiedenen stabilen Isotopen, das ist die größte Anzahl aller Elemente. Außerdem sind noch 28 radioaktive Isotope bekannt. Die Rekristallisation von β-Zinn in α-Zinn bei niedrigen Temperaturen äußert sich als die so genannte Zinnpest. Beim Verbiegen des relativ weichen Zinns, beispielsweise von Zinnstangen, tritt ein charakteristisches Geräusch, das "Zinngeschrei" (auch "Zinnschrei"), auf. Es entsteht durch die Reibung der β-Kristallite aneinander. Das β-Zinn hat einen abgeflachten Tetraeder als Raumzellenstruktur, aus dem sich zusätzlich zwei Verbindungen ausbilden. Durch die Oxidschicht, mit der Zinn sich überzieht, ist es sehr beständig. Von konzentrierten Säuren und Basen wird es jedoch unter Entwicklung von Wasserstoffgas zersetzt.

Biologische Wirkung

Metallisches Zinn ist auch in größeren Mengen an sich ungiftig. Die Giftwirkung einfacher Zinnverbindungen und Salze ist gering. Einige organische Zinnverbindungen dagegen sind hochtoxisch. Die Trialkyl-Zinnverbindungen (insbesondere TBT, engl. "TriButylTin", Tributylzinn) und Triphenylzinn werden in Anstrichfarbe für Schiffe verwendet, um die sich an den Schiffsrümpfen festsetzenden Mikroorganismen und Muscheln abzutöten. Dadurch kommt es in der Umgebung von großen Hafenstädten zu hohen Konzentrationen an TBT im Meerwasser. Die toxische Wirkung beruht auf der Denaturierung einiger Proteine durch die Wechselwirkung des Schwefels aus Aminosäuren beispielsweise Cystein.

Verwendung

Seit Jahrhunderten wird Zinnblech großflächig zur Herstellung von Orgelpfeifen im Sichtbereich verwendet. Diese behalten ihre silbrige Farbe über viele Jahrzehnte. Das weiche Metall wird als Legierung verwendet und hat für die Klangentfaltung sehr gute vibrationsdämpfende Eigenschaften. Zu tiefe Temperaturen sind wegen der Umwandlung in α-Zinn schädlich für Orgelpfeifen. Viele Haushaltsgegenstände, Geschirre, Tuben und Dosen wurden früher ganz aus Zinn gefertigt, rundweg der einfacheren Verarbeitungstechnologie der Zeit entsprechend. Mittlerweile jedoch wurde das relativ kostbare Material durch preiswertere Möglichkeiten ersetzt. Industriell stellt man aus verzinntem Eisenblech so genanntes Weißblech her, beispielsweise für Konservendosen oder Backformen. Tin, das englische Wort für Dose bzw. Konservenbüchse ist mit dem Wort Zinn verwandt. Zu dünner Folie gewalzt nennt man es auch Stanniol, hier ist Zinn im 20. Jahrhundert durch das viel preiswertere Aluminium verdrängt worden. Bei manchen Farbtuben und Weinflaschenverschlüssen kommt uns Zinn noch entgegen. Als Legierungsbestandteil wird Zinn vielfältig verwendet, mit Kupfer zu Bronze oder anderen Werkstoffen legiert. Die Legierung der goldfarbigen Euromünzen, die wir täglich zwischen den Fingern anfassen Nordisches Gold, beinhaltet unter anderem 1% Zinn. Als Bestandteil von Metalllegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt ist es unersetzbar. Weichlot (so genanntes "Lötzinn") zur Verbindung elektronischer Bauteile (beispielsweise auf Leiterplatten) wird mit Blei (eine typische Mischung ist etwa 63 % Sn und 37 % Pb) und anderen Metallen in geringerem Anteil legiert. Die Mischung schmilzt bei etwa 183° C. In der Flachglasherstellung schwimmt die zähflüssige Glasmasse bis zur Erstarrung auf einer spiegelglatten flüssigen Zinnschmelze. In der modernen Industrie werden Zinnverbindungen als Stabilisator dem PVC Kunststoff beigemischt. Hochreine Zinn-Einkristalle eignen sich auch zur Herstellung von elektronischen Bauteilen. In Form einer transparenten Zinnoxid-Indiumoxid Verbindung ist es elektrischer Leiter in Anzeigegeräten wie LCD Displays. Das reine, weiße, nicht sehr harte Zinndioxid besitzt eine hohe Lichtbrechung und wird im optischen Bereich und als mildes Poliermittel eingesetzt. In der Dentaltechnik wird Zinn auch als Bestandteil von Amalgamen zur Zahnfüllung eingesetzt. Die sehr toxischen organischen Zinnverbindungen finden als Fungizide oder Desinfektionsmittel Verwendung. Der Jahresweltverbrauch an Zinn liegt bei etwa 300.000 t. Davon werden etwa 35 % für Lote, etwa 30% für Weißblech und etwa 30% für Chemikalien und Pigmente eingesetzt. Durch die Umstellung der Zinn-Blei-Lote auf bleifreie Lote mit Zinnanteilen > 95% wird der jährliche Bedarf um etwa 10% wachsen. Die Preise steigen durch die hohe Nachfrage kontinuierlich. Im Jahre 2003 wurden an der LME (London Metal Exchanges) etwa 5.000 US-Dollar pro Tonne bezahlt. 2004 lagen die Preise zwischenzeitlich bei etwa 8.000 bis 10.000 US-Dollar pro Tonne. Die größten 10 Zinnverbraucher (2003) weltweit sind nach China auf Platz 1 die Länder USA, Japan, Deutschland, übriges Europa, Korea, übriges Asien, Taiwan, Großbritannien und Frankreich. Zinn wird anstelle von Blei auch zum Bleigießen verwendet. Stannum metallicum (= metallisches Zinn) findet auch bei der Herstellung von homöopathischen Arzneimitteln Verwendung.

Zusammenfassung

Zinn (Sn): Ist ein Silber weiß glänzendes Metall und hat eine Oxidschicht die sehr stabil gegenüber Chemikalien ist. Sn lässt sich gut auswalzen und kommt in 2 Modifikationen vor. Modifikation: Ist das Alpha – Sn. Dieses entsteht nur unter 13 °C und ist pulvrig. Modifikation: Ist das Beta – Sn. Dieses ist nur über 13 °C stabil.

Siehe auch


- Zinnschrei
- Indiumzinnoxid
- zum historischen Zinnabbau im Erzgebirge siehe Plattner_Kunstgraben#Der_Zinnabbau

Weblinks


- http://www.uniterra.de/rutherford/ele050.htm
- http://www.seilnacht.tuttlingen.com/Lexikon/50Zinn.htm Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-14-Element Kategorie:Periode-5-Element Kategorie:Schwermetall ja:錫

Königswasser

Königswasser (teilweise auch als Königssäure bekannt) ist ein Gemisch aus 2 bis 4 Teilen konzentrierter Salzsäure und 1 Teil konzentrierter Salpetersäure. Da dieses Gemisch in der Lage ist, sogar das „königliche“ Edelmetall Gold zu lösen (nicht aber Silber, da dieses durch Bildung einer unlöslichen Silberchloridschicht vor weiterem Angriff geschützt wird), wurde es lateinisch aqua regis „Wasser des Königs“ oder aqua regia „königliches Wasser“, also Königswasser, genannt. HNO_3 + 3 HCl \rightarrow NOCl + 2Cl + 2 H_2O Bei der Reaktion von einem Mol HNO_3 mit 3Mol HCl eintstehen 1Mol Nitrosylchlorid (NOCl)+ 2 freie Chlor Radikale und 2 Mol Wasser Königswasser ist eine gelbbraune Flüssigkeit. Die Mischung aus einer oxidierenden Säure (Salpetersäure) und der nicht-oxidierenden Säure (Salzsäure) ist für die Aggressivität von Königswasser verantwortlich. Es entstehen freie (in statu nascendi) Chlor-Atome und Nitrosylchlorid NOCl, die Gold und auch andere Edelmetalle wie Platin, Palladium und Ruthenium zu oxidieren vermögen. Die hohe Konzentration von Chloridionen steigert die Löslichkeit der Edelmetalle; diese werden in Form von anionischen Chloro-Komplexen gelöst. Königswasser zerfällt von selbst, wobei Chlor als Radikal, Nitrosylchlorid und Nitrose-Gase frei werden. Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal und Wolfram widerstehen hingegen auf Grund ihrer Passivität dem Angriff von Königswasser zumindest bei Zimmertemperatur. Mit Hilfe von Königswasser werden u. a. Edelmetallpräparate für die Porzellan- und Glasmalerei hergestellt. In der analytischen Chemie findet Königswasser Anwendung beim Aufschluss schwerlöslicher Stoffproben. Kategorie:Chemische Lösung ja:王水

Salzsäure

Salzsäure (systematischer Name Chlorwasserstoffsäure) ist eine wässrige Lösung des Gases Chlorwasserstoff (Summenformel HCl). Sie ist eine starke anorganische Säure und zählt zu den Mineralsäuren. Die Salze der Chlorwasserstoffsäure heißen Chloride. Das bekannteste Chlorid ist das Natriumchlorid (NaCl, Kochsalz)

Geschichte

Salzsäure dürfte schon den ersten Alchimisten bekannt gewesen sein. Basilius Valentinus gewann in der ersten Hälfte des 15. Jahrhunderts Salzsäure durch Reaktion von Steinsalz mit Eisenvitriol. Die Darstellung aus Kochsalz und Schwefelsäure gelang Johann Rudolph Glauber im 17. Jahrhundert. Lavoisier nannte Salzsäure acide muriatique (lat. muria = Salzlake). Kochsalz-haltige Quellen werden heute noch als muriatische Quellen bezeichnet. In Nordamerika wird Salzsäure auch muriatic acid genannt.

Vorkommen

In der Natur sind nur die Salze der Salzsäure zu finden. In freier Form kommt sie im Magensaft der Wirbeltiere vor (0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent).

Gewinnung und Darstellung

Hergestellt wird Salzsäure im Labor aus konzentrierter Schwefelsäure und Kochsalz (daher der Name): :\mathrm Die Schwefelsäure verdrängt den Chlorwasserstoff aus seinem Salz, obwohl Chlorwasserstoff die stärkere Säure ist. Das ist möglich, weil HCl gasförmig ist und sich praktisch nicht in Schwefelsäure löst. Dadurch wird dem Gleichgewicht ständig Chlorwasserstoff entzogen. In der chemischen Industrie wird hochreiner Chlorwasserstoff/Salzsäure durch die Verbrennung von Chlorknallgas (ein Gemisch aus Wasserstoff und Chlor) gewonnen. :\mathrm Technisch reine Salzsäure fällt hauptsächlich als Nebenprodukt bei der Chlorierung organischer Verbindungen an.

Eigenschaften

HCl-Gas löst sich bei 0 °C sehr gut in Wasser (825 g beziehungsweise 525 l in einem Liter). Dabei entsteht Wärme. Bei 20 °C enthält ein Liter gesättigte Salzsäure 485 g HCl (40,4 %). Die Dichte der Lösung beträgt 1,20 g/cm³. Die Konzentrationsabhängigkeit der Dichte ist in der nebenstehenden Tabelle gezeigt. Zwischen der Dichte D und dem prozentualen Gehalt an HCl besteht ein zufälliger mathematischer Zusammenhang: Die verdoppelten Nachkommastellen entsprechen der Konzentration, z. B. 1,10 g/cm³ ist die Dichte von 20 %iger Salzsäure. :% = 200 \cdot (D-1) Salzsäure mit Gehalten von über 36 Gewichtsprozent HCl wurde früher auch als rauchende Salzsäure bezeichnet, da sich über offenen Gefässen ein weisser Nebel bildet. Reine Salzsäure kann ohne Rückstände verdampft werden. Wird Salzsäure mit einem HCl-Gehalt von über 20 Gewichtsprozent erhitzt, so entweicht mehr HCl als Wasser, bis ein Gemisch von 20 % HCl und 80 % Wasser übrig bleibt, das man als Azeotrop bezeichnet. Der genaue Gehalt an HCl im Azetrop bei 1013 mbar ist 20,17 %, der Siedepunkt liegt bei 110 °C. Verdünnte Salzsäure hat einen pH-Wert von etwa 0-2, konzentrierte Salzsäure von -0,8, rauchende Salzsäure von -1. Salzsäure kommt aber in der Regel nur stark verdünnt vor. An feuchter Luft bildet HCl-Gas einen Nebel aus feinen Salzsäure-Tröpfchen. Verdünnte Salzsäure ist ein guter elektrischer Leiter.

Reaktionen

Salzsäure löst die meisten Metalle mit Ausnahme von Edelmetallen wie z. B. Tantal, Germanium, Kupfer und Quecksilber (nur bei Anwesenheit von Sauerstoff) und Silber unter Bildung von Chloriden und Wasserstoff, sofern diese nicht durch Passivierung geschützt sind. :\mathrm Metalloxide reagieren mit Salzsäure zu Chloriden und Wasser: :\mathrm Eine Mischung von Salzsäure und Salpetersäure wird Königswasser genannt, weil sie auch Gold, den "König der Metalle", zu lösen vermag. Dazu trägt neben der oxidierenden Wirkung des Nitrosylchlorids und des nascierenden Chlors auch die Verringerung der effektiven Goldkonzentration durch Komplexbildung bei: :\mathrm

Verwendung

Salzsäure ist in der chemischen Industrie als anorganische Säure von großer Bedeutung. Salzsäure wird beispielsweise bei der Aufarbeitung von Erzen und Rohphosphat eingesetzt. Sie wird bei der Säurebehandlung von Erdöl- und Erdgas-Quellen verwendet sowie in der Metallverarbeitung beim Beizen, Ätzen und Löten. Salzsäure ist ein wichtiges Reagenz in der chemischen Analyse. Sie vermag eine Gruppe von Metallen durch Fällung von anderen Metallen abzutrennen. Anschließend können diese getrennt weiter analysiert werden (→ Salzsäure-Gruppe). Die Alkalimetrie ist ein weiteres Verwendungsgebiet von Salzsäure. Als Lebensmittelzusatzstoff trägt Salzsäure die Bezeichnung E 507.

Biologische Bedeutung

Bei Mensch und Tier ist die Salzsäure ein Bestandteil des Magensaftes, wo sie unter anderem die Hydrolyse von Fetten bewirkt.

Sicherheitshinweise

Kontakt mit der Haut führt zu Verätzungen. Die Dämpfe sind reizend. Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren. Bei Gebrauch immer Schutzkleidung tragen d.h. Schutzbrille, Schutzhandschuhe und eine Schutzschürze.

Nachweis

Salzsäure wird zum einen durch ihren Säurecharakter nachgewiesen. Ergänzend dazu identifiziert man das Chlorid-Anion in stark verdünnter Lösung durch eine Fällung mit Silbernitrat in Form von Silberchlorid: :\mathrm Der entstandene weiße Niederschlag löst sich in Ammoniakwasser oder in konzentrierter Salzsäure unter Komplexbildung auf: :\mathrm :\mathrm Wird Salzsäure bei Anwesenheit von Braunstein erhitzt, so entsteht Chlorgas: :\mathrm Der prozentuale Gehalt einer Salzsäure wird durch Titration mit Natronlauge ermittelt (→ Acidimitrie, Maßanalyse). Fotometrisch lässt sich diese Bestimmung sowie die von Chloriden mit Hilfe des Quecksilbersalzes der Chloranilsäure durchführen. Der Gehalt an Salzsäure im Magensaft bestimmt man mit Grünzburgs Reagenz.

Weblinks


- Chemikalienliste
- Wikipedia:WikiProjekt Chemikalien
- Portal:Chemie Kategorie:Chemische Lösung ja:塩酸 ko:염산

Cyanid

Cyanide sind die Salze der Blausäure (Cyanwasserstoff). Die Cyanide enthalten das Cyanid-Ion (CN-) als Anion. Alle in Wasser löslichen Cyanide sind hochgiftig, zum Beispiel Kaliumcyanid (Zyankali). Der Vergiftungsmechanismus erfolgt durch Hemmung von Enzymen in der Atmungskette. Komplexbildung mit dem Hämoglobin im Blut wie bei CO-Vergiftung ist vernachlässigbar. Antidota: 4-Dimethylaminophenol-Hydrochlorid (4-DMAP), Natriumthiosulfat, Hydroxycobalamin. Der qualitativ chemische Nachweis von Cyaniden erfolgt mit Fe3+ in salzsaurer Lösung nach Umsetztung mit Ammoniumpolysulfid. Dabei tritt eine Rotfärbung auf. In der organischen Chemie ist Cyanid eine alternative Bezeichnungsweise für Nitrile.

Beispiele

Natriumferrocyanid

Natriumferrocyanid ist eine künstliche Rieselhilfe, Trennmittel und Stabilisator mit der E-Nummer E535. Es ist nur für Kochsalz und Kochsalzersatz zugelassen. Natriumferrocyanid ist eine Verbindung der hochgiftigen Blausäure. Durch die Bindung an Eisen verliert sie ihre Giftigkeit. E535 darf nur in sehr geringen Dosen eingesetzt werden.

Kaliumferrocyanid

Kaliumferrocyanid ist eine künstliche Rieselhilfe, Trennmittel und Stabilisator mit der E-Nummer E536. Es besitzt ähnliche Eigenschaften wie E535.

Calciumferrocyanid

Calciumferrocyanid ist eine künstliche Rieselhilfe, Trennmittel und Stabilisator mit der E-Nummer E538. Es besitzt ähnliche Eigenschaften wie E535. E535, E536 und E538 gelten als gesundheitlich unbedenklich.

Siehe auch


- Kaliumhexacyanoferrat(II)
- Kaliumhexacyanoferrat(III) Kategorie:Stoffgruppe ja:シアン

Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes gibt an, ob und in welchem Umfang ein Reinstoff in einem Lösungsmittel gelöst werden kann. Sie bezeichnet also die Eigenschaft eines Stoffes, sich unter homogener Verteilung (als Atome, Moleküle oder Ionen) mit dem Lösungsmittel zu vermischen. Meist ist das Lösungsmittel eine Flüssigkeit. Es gibt aber auch feste Lösungen, wie z.B. Legierungen, Gläser, keramische Werkstoffe und dotierte Halbleiter. Bei der Lösung von Gasen in Flüssigkeiten bezeichnet der Begriff "Löslichkeit" einen Koeffizienten, der die im Diffusionsgleichgewicht mit dem Gasraum in der Flüssigkeit gelöste Gasmenge bezogen auf den Druck des Gases angibt. Man unterscheidet die
- qualitative Löslichkeit (ist der Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel löslich?) und die
- quantitative Löslichkeit (welche Stoffmenge kann in einem Liter eines bestimmten Lösungsmittels gelöst werden?).

Qualitative Löslichkeit

In welchen Flüssigkeiten ein Stoff löslich ist, hängt von dem chemischen Aufbau eines Stoffes ab. So sind salzartige Stoffe fast nur in polaren Lösungsmitteln wie Wasser oder auch Fluorwasserstoff (HF) löslich. Viele lipophile, z. B. wachsartige, Stoffe sind dagegen nur in organischen Lösungsmitteln wie Benzin (ein apolares Lösungsmittel) löslich. Einige, wie zum Beispiel Ethanol (Trinkalkohol) sind sowohl in Wasser als auch apolaren Lösungsmitteln löslich. Aceton ist mit fast jeder Flüssigkeit mischbar. Heute weiß man, daß es bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt allein aus thermodynamischen Gründen (Entropie) für jeden Stoff in jedem anderen Stoff immer eine gewisse Löslichkeit geben muß. Die immer genauer werdenden Analysemethode bestätigen das.

Quantitative Löslichkeit

Die Löslichkeit eines Stoffes in einem Lösungsmittel ist nicht in allen Fällen begrenzt. So ist Saccharose mit Wasser in einem beliebigen Verhältnis mischbar. Bei der Mischung von Phenol mit Wasser gibt es dagegen zwei Bereiche: eine Lösung von Phenol in Wasser und eine Lösung von Wasser in Phenol. Dazwischen bleibt ein Bereich "verbotener" Mischungsverhältnisse ausgespart, der zur Ausbildung einer Schichtung von zwei flüssigen Phasen führt. Die quantitative Löslichkeit gibt bei begrenzt löslichen Systemen die Menge eines Stoffes an, die unter gegebenen Bedingungen (Temperatur, Druck, wenn nicht anders angegeben Standardbedingungen) maximal in einer bestimmten Menge der Lösung löslich ist. Bei Salzen muss die Löslichkeit aus dem Löslichkeitsprodukt berechnet werden: K_L = [\mathrm A^+]^m [\mathrm B^-]^n Die Löslichkeit des Salzes AmBn: L = \frac = \frac = \sqrt[n+m] Die quantitative Löslichkeit wird in verschiedenen Einheiten angegeben:
- g / l Lösung
- g / 100 g Lösung ("Gewichtsprozent", korrekter: "Massenprozent")
- ml / 100 ml Lösung ("Volumenprozent", Vol.-%)
- g / kg Lösung
- Mol / l Lösung (Molarität)
- Val / l Lösung (Normalität, eigentlich veraltet, aber in Chemie- und Medizinischen-Laboratorien noch weit verbreitet)
- Mol / kg Lösemittel (Molalität) In gemischten Lösungen, wie in z.B. natürlichen Wässern, kommt es regelmäßig vor, dass die Konzentrationen von Anionen und Kationen nicht stöchiometrisch paarweise übereinstimmen, wie es der Lösung einzelner Salze entspräche. Ein wichtiges Beispiel hierfür ist der gelöste Kalk, der durch gelöstes Kohlenstoffdioxid als Kalziumhydrogenkarbonat in Lösung geht. Über das Dissoziationsgleichgewicht der Kohlensäure verschieben sich mit den ständig wechselnden Kohlenstoffdioxid-Gehalten des Wassers (z.B. durch Atmung und Photosynthese der Wasserorganismen) auch die Konzentrationen der Carbonat- und Hydrogencarbonat-Anionen, während die Konzentration der Calcium-Kationen davon zunächst unberührt bleibt. In diesem Fall entscheidet das Produkt aus den durchaus nicht äquvalenten Konzentrationen an Calcium- und Carbonat-Ionen darüber, ob und in welchem Umfang es wegen einer Überschreitung des Löslichkeitsproduktes zu einer Ausfällung von Calciumcarbonat (z.B. als Kesselstein oder Seekreide) kommt.

Beispiel für die Löslichkeitsberechnung eines Einzelsalzes

Berechnung der Löslichkeit für Aluminiumsulfat in Wasser, bei bekanntem KL
\mathrm 2 Al^ + \mathrm 3 SO^_4 Bild:Gleichgewicht.png \mathrm Al_2(SO_4)_3 K_L = [\mathrm Al^]^2 \cdot [\mathrm SO^_4]^3 Das heißt: Aus jeder Formeleinheit Aluminiumsulfat entstehen in der Lösung 2 Aluminiumionen und 3 Sulfationen.
Weiterhin gilt folgender Zusammenhang zwischen Reaktionskonstante KL und der Löslichkeit L:
\mathrm [Al^] = 2L bzw. \mathrm [SO^_4] = 3L Die Faktoren vor L erklären sich durch den Stöchiometrischen Faktor.
Dies setzt man nun in die Gleichung für KL ein, daraus folgt dann: K_L = \mathrm(2L)^2 \cdot \mathrm(3L)^3 damit L = \sqrt[5] Jetzt noch KL einsetzen in den Taschenrechner eintippen: Fertig

Lösung von Gasen in Flüssigkeiten

An der Grenzfläche zwischen Gasen und Flüssigkeiten kommt es zur Diffusion von Gasmolekülen zwischen dem Gasraum und dem Lösungsraum. Dabei ist der Eintritt von Molekülen in die Lösung proportional dem Partialdruck des Gases und der Austritt proportional der Konzentration des Gases in der Lösung (siehe Henry-Gesetz). Bei der sog. Sättigungskonzentration herrscht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen beiden Diffusionsrichtungen. Die Sättigungskonzentration ist proportional zum Partialdruck im Gasraum. Der verbindende Proportionalitätsfaktor wird hier als "Löslichkeit" bezeichnet: Gaslöslichkeit(Gas i) = Partialdruck(i) / Sättigungskonzentration(i) Das heißt, dass die Gaslöslichkeit mit steigendem Druck zunimmt. Generell gilt auch, dass die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten mit steigender Temperatur abnimmt.

Lösung von Metallen in Metallen

Im normalen Sprachgebrauch stellt man sich unter Lösungen meist flüssige Medien vor, aber es gibt (bei Raumtemperatur) auch feste Lösungen - die Legierungen. Lösungen von Metallen in Metallen werden Legierungen genannt. So ist zum Beispiel Schmuckgold oft eine Lösung von Gold in Silber (und umgekehrt).

Siehe auch


- Lösung (Chemie)
- Legierung
- Stoffkonzentration
- Chemie für die Schule
- Portal:Chemie Kategorie:Chemie Kategorie: Eigenschaft

Hydrothermal

Eine hydrothermale Lösung ist eine Wasseransammlung in Gesteinsschichten, die aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse noch bei weit über 100°C flüssig ist. Sie enthält häufig große Mengen gelöster vulkanischer Gase und Minerale. Sich abkühlende hydrothermale Lösungen führen zur Abscheidung dieser Minerale auf den angrenzenden Gesteinsschichten. Dabei können feinkristalline Lagen entstehen, die bei wechselnden Inhaltsstoffen mehrfarbige Bänderungen aufweisen können (Achat, Malachit und andere). Unter geeigneten Bedingungen entstehen auch grobkristalline Rasen. Hier wird primär ein bestimmter Stoff, beispielsweise Siliziumdioxid als Quarz, abgeschieden. Geringfügige Verunreinigungen führen zu Färbungen, wie bei Amethyst, Citrin, Rauchquarz und anderen Varietäten des Grundminerals. Beeindruckende Beispiele für diesen Prozess liefern Drusen, die einen Meter und mehr im Durchmesser groß und mit Kristallen gefüllt sind, deren Größe 10 cm erreicht, selten auch mehr. Ansprechend gebänderte Stücke, solche mit interessanten optischen Phänomenen und große Kristalle werden von der Schmuckindustrie und vom Kunstgewerbe verarbeitet. Kristalle können einen Schliff erhalten, aus gebänderten Lagen werden Gemmen geschnitten, oder der Stein wird zu einer rundlichen Form geglättet. Im Handel wird geeignetes Material, auch wenn es keiner hydrothermalen Lösung entstammt, gelegentlich als „Halbedelstein“ bezeichnet. Kategorie:Mineralogie Kategorie:Vulkanismus Kategorie:Schmuck

Metall

] Metalle sind die größte Gruppe der chemischen Elemente, etwa 80 % der Elemente sind Metalle. Sie sind im allgemeinen gute elektrische Leiter. Im Periodensystem der Elemente sind sie nicht bestimmten Reihen oder Perioden zugeordnet, vielmehr befinden sie sich links und unterhalb einer Linie vom Bor zum Polonium. Oben rechts befinden sich die Nichtmetalle, dazwischen die Halbmetalle.

Metalle in der Chemie

Grundsätzliches

Metallatome sind durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
- Die Zahl der Elektronen in der äußeren Schale ist gering und kleiner als die Koordinationszahl
- Die Ionisierungsenergie ist klein (< etwa 10 eV) Daraus ergibt sich, dass Metallatome sich nicht wie viele Nichtmetalle über Atombindungen zu Molekülen oder Gittern verbinden können. Allenfalls in Metalldämpfen kommen solche Atombindungen vor, z. B. besteht Natriumdampf zu etwa 1 % aus Na2-Molekülen. Metalle ordnen sich vielmehr zu einem Metallgitter, in dem die Valenzelektronen über das ganze Gitter verteilt sind, man spricht auch von einem Elektronengas. In dem Elektronengas ordnen sich die positiv geladenen Atomrümpfe. Eine exaktere Betrachtung unter Berücksichtigung des Orbitalmodells liefert das Energiebändermodell. In Verbindung mit Nichtmetallen treten die Metalle im Allgemeinen als Kationen auf, d. h. die äußeren Elektronen werden vollständig an die Nichtmetallatome abgegeben und es bildet sich eine Ionenverbindung (Salz). In einem Ionengitter werden die Ionen nur durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten.

Eigenschaften

Aus der Bindungsart und dem Gitteraufbau resultieren folgende typische Eigenschaften der Metalle:
- Undurchsichtigkeit durch leicht verschiebbare Elektronen (dadurch, dass die Elektronen nicht an bestimmte Energieniveaus (Orbitale) gebunden sind, sondern frei in Form eines Elektronengases vorkommen, können sie viele Wellenlängen absorbieren und haben deshalb eine grau bis schwarze Farbe)
- Glanz, bedingt durch leicht verschiebbare Elektronen an der Oberfläche (dadurch dass die Elektronen nicht an bestimmte Energieniveaus (Orbitale) gebunden sind, sondern frei in Form eines Elektronengases vorkommen, können sie die ganze zuvor aufgenommene Energie wieder emittieren. So entsteht der Glanz)
- Gute Verformbarkeit (Duktilität): Im Metallgitter befinden sich Versetzungen, die sich schon bei einer Spannung unterhalb der Trennspannung bewegen können; je nach Gittertyp verformt sich also ein Metall eher, als dass es bricht
- Hoher Schmelzpunkt durch die allseitig gerichteten Bindungskräfte
- Gute Elektrische Leitfähigkeit durch leicht verschiebbare Elektronen
- Gute Thermische Leitfähigkeit durch leicht verschiebbare Elektronen ----

Schmelz- und Siedetemperaturen

Die folgende Tabelle zeigt die Schmelz- und Siedetemperaturen einiger Metalle (in °C bei Normaldruck):

Wärmeleiteigenschaften

Die für die Wärmeleitung relevaten Eigenschaften wie Dichte, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit variieren stark. So hat etwa Silber mit 427 W/(m K) eine ca. 20-fach höhere Wärmeleitfähigkeit als Mangan. Weitere Werte.

Einteilung

Traditionell unterteilt man Metalle nach der Dichte in Schwermetalle und Leichtmetalle, nach der Reaktivität in Edelmetalle und unedle Metalle. Daneben ist gerade für das chemische Verhalten die Zugehörigkeit zu Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems entscheidend. Siehe auch: Refraktärmetalle

Für technisch verwendete Metalle

Die technisch verwendete Metalle werden entsprechend ihrem Basismetall und nach dem Verwendungszweck unterteilt:
- Metalle
  - Eisenwerkstoffe
    - Stahl (unlegiert, niedriglegiert, hochlegiert)
    - Gusseisen (Grauguss, Stahlguss, Temperguss)
  - Nichteisenmetalle
    - Reinmetalle
      - Edelmetalle
      - Schwermetalle (ρ ≥ 4,5 g/cm3)
      - Leichtmetalle (ρ < 4,5 g/cm3)
    - Nichteisen-Legierungen
      - Knetlegierungen
      - Gusslegierungen ----

Vorkommen

Der Erdkern besteht zum größten Teil aus Eisen, da es das physikalisch stabilste Element ist. In der Erdkruste dagegen überwiegen die Nichtmetalle, relativ häufige Metalle sind Aluminium, Eisen, Mangan, Titan, Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium. Viele seltene Metalle treten aber in ihren Abbaustätten stark angereichert auf, so dass sich ein Abbau lohnt. Gesteine, die klassische Werkmetalle in abbauwürdigen Konzentrationen enthalten, werden Erze genannt. Zu den wichtigsten Erzen gehören:
- Oxide
- Sulfide
- Carbonate Andere Metallverbindungen wie Kochsalz oder Kalk werden dagegen nicht als Erze bezeichnet. Manche Edelmetalle, v. a. Gold, kommen auch gediegen, d. h. in reiner Form und nicht als Verbindung/Erz vor.

Verbindungen

Die Verbindungen oder auch Lösungen von verschiedenen Metallen heißen Legierungen. Diese haben oft völlig andere physikalische und chemische Eigenschaften als die reinen Metalle. Vor allem die Härte ist teilweise um Größenordnungen höher. Ebenso ist vielfach die Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht. Reine Metalle werden praktisch nicht verwendet, außer bei der Herstellung elektrischer Leitungen, da reine Metalle die größte Leitfähigkeit besitzen. Hier werden unlegierte Metalle verwendet, vor allem Kupfer und Aluminium. Mit vielen Nichtmetallen werden Ionenverbindungen eingegangen, wobei aber gerade bei Übergangsmetallen und bei größeren Anionen (wie dem Sulfid-Ion) alle Übergangsstufen zur Atombindung vorkommen. Mit Nichtmetallen wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff werden auch Einlagerungsverbindungen gebildet, wobei sich die Nichtmetallatome in Lücken des Metallgitters befinden, ohne dieses wesentlich zu verändern. Diese Einlagerungsverbindungen behalten die typischen Metalleigenschaften wie die Elektrische Leitfähigkeit. Metallkationen, v. a. die der Nebengruppenmetalle, bilden mit Basen (Wasser, Ammoniak, Halogeniden, Cyanid u. v. a.) Komplexverbindungen, deren Stabilität nicht allein durch die elektrostatische Anziehung erklärt werden kann. Metalle in höheren Oxidationsstufen bilden auch Komplexanionen, z. B. löst sich Chromtrioxid CrO3 in Kalilauge unter Bildung des Chromat-Anions CrO42-: CrO3 + 2 KOH -> K2CrO4 + H2O

Verwendung

Viele Metalle sind wichtige Werkstoffe. Unsere moderne Welt wäre ohne Metalle unmöglich. Nicht ohne Grund werden Phasen der Menschheitsentwicklung nach den verwendeten Werkstoffen als Steinzeit, Bronzezeit, Eisenzeit bezeichnet. Die folgende Tabelle enthält die wichtigsten Metalle und Legierungsbestandteile, keine Verbindungen.
- Aluminium: bedeutendstes Leichtmetall
- Beryllium
- Bismut: Legierungen
- Blei: Legierungen, Bleiakkumulator, Lote, Korrosionsschutz, Gewicht
- Cadmium: Bestandteil von Akkumulatoren
- Chrom: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl, Chrom-Nickel-Stahl), Überzugsmetall
- Eisen: wichtigstes Werkmetall (Gusseisen, Stahl), viele Legierungen
- Gold: Schmuckmetall, Blattgold, Elektrotechnik, Wertanlage, Währungsabsicherung
- Iridium
- Kalium: legiert mit Natrium als Kühlmittel in Kernreaktoren
- Kobalt: Magnete
- Kupfer: Elektrotechnik (zweithöchste Leitfähigkeit nach Silber), Bronze, Messing
- Magnesium: für besonders leichte Werkstücke mit nicht allzuhohen Ansprüchen an die Festigkeit; Einweg-Blitzbirnen bzw. Blitzlichtpulver
- Mangan: Legierungsbestandteil (Manganstahl)
- Molybdän: Legierungsbestandteil (Molybdän-Stahl) zur Erhöhung der Warmfestigkeit
- Natrium: legiert mit Kalium als Kühlmittel in Kernreaktoren
- Nickel: Legierungen (Nickel-Eisen, Nickel-Chrom, Nickel-Kupfer etc.), Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl, Chrom-Nickel-Stahl), Magnete
- Osmium: legiert mit Wolfram in Glühlampen
- Palladium: Katalyse, Wasserstoffspeicherung
- Platin: Schmuckmetall, Katalyse, Wertvollstes Metall
- Quecksilber: Thermometer
- Rhodium: Schmuckmetall
- Ruthenium
- Silber: Schmuckmetall, Fotografie
- Tantal: Kondensatoren
- Titan: für Leichtbauweise ohne Rücksicht auf die hohen Kosten, Schmuck
- Uran: Kernreaktoren, Radioaktivität
- Vanadium: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl) für wärmfeste Stähle, Katalysator zur Synthetisierung von Schwefelsäure (Vanadium-V-Oxid)
- Wolfram: Glühlampen (höchster Schmelzpunkt aller Metalle), Spezialstähle, Wolframcarbid
- Zink: Legierungsbestandteil (Messing), Zinkdruckgussteile (Zamak-Legierung), Verzinkung von Stahlteile (Feuerverzinkung, Bandverzinken, ..)
- Zinn: Legierungsbestandteil (Bronze), Lote (Lötzinn), Weißblech, Zinnfiguren
- Zirkonium: Lamdasonde im Auto (Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas)

Metalle in der Astronomie

In der Astronomie bezeichnet Metall jedes chemische Element mit einer Ordnungszahl höher als Helium. Diese Unterscheidung ist sinnvoll, da Wasserstoff und Helium zusammen mit einigen Spuren von Lithium die einzigen Elemente sind, welche im Universum auftreten, ohne ein Produkt der Kernfusion innerhalb von Sternen zu sein. Die Metallizität von Objekten des Weltraums kann daher als Indikator für seine stellare Aktivität aufgefasst werden.

Metall in der Chinesischen Philosophie

Metall bezeichnet ein Element der traditionellen Fünf-Elemente-Lehre.

Siehe auch


- Metallurgie
- Metallgitter – Metallbindung
- Halbmetall – Nichtmetall
- Periodensystem
- Festkörper

Weblinks


- Animationen der Atome von Metallen und Nichtmetallen: http://www.physik.rwth-aachen.de/~harm/aixphysik/atom/Periodic/index.html ! Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Metallurgie ja:金属 ko:금속 simple:Metal th:โลหะ

Duktilität

Duktilität - aus dem Lateinischen von ducere (ziehen, führen, leiten) abgeleitet - ist die Fähigkeit oder auch das Verhalten eines Werkstoffes, unter Einwirkung äußerer Kräfte zur plastischen und damit dauerhaften Verformung zu neigen, ohne dass dabei Werkstofftrennungen auftreten. Solch ein Stoff ist gut kalt formbar: z.B. durch Tiefziehen, Biegen oder Recken.
- In der Geologie wird der Begriff für Gesteine insbesondere der unteren kontinentalen Erdkruste verwendet, die sich unter tektonischem Stress nicht spröde, sondern plastisch deformieren.
- Bei der Prüfung von Bitumen wird eine Probe in ein sogenanntes Duktilometer eingespannt und auseinandergezogen, bis der dabei entstehende Bitumenfaden reißt. Die Länge des Fadens zum Zeitpunkt des Zerreißens wird als Duktilität des Bitumens bezeichnet.

Siehe auch

Bruch, Zähigkeit, Metallische Bindung, Themenliste Straßenbau Kategorie:Werkstoffeigenschaft

Schmuck

Schmuck ein als subjektiv schön empfundener Gegenstand (Ziergegenstand), welcher am Körper oder an einem Objekt angebracht wird. Das Wort ist altgermanischen Ursprungs und bedeutete ursprünglich, sich in etwas (etwa ein Kleid) hineindrücken. Den selben Ursprung hat auch der im deutschen für Schmuck im Sinne von wertvollen Kostbarkeiten verwendete Begriff Geschmeide - andere Bezeichnungen für wertvolle, am Körper getragene, Schmuckstücke sind Pretiosen beziehungsweise Preziosen (eingedeutscht).

Allgemeine Geschichte

szeit, Römisch-Germanisches Museum]] Die Verwendung von Schmuck geht auf die Anfänge der Menschheit zurück. Halsschmuck in Form sowohl von einfachen, aber auch schon mehrgliedrigen Halsketten sind bereits aus der Altsteinzeit belegt. Die Menschen der Steinzeit arbeiteten ihre Halsketten aus Muschel- und Schneckengehäuse, Tierzähnen, Fischwirbeln und Perlen. Anhänger wurden aus Knochen, Steinen und auch bereits aus Bernstein gearbeitet. Mit der Entdeckung der Verarbeitungsmöglichkeiten von Kupfer und Bronze wurden diese in Spiralröllchen, Plättchen, Metallperlen, Ringe und Scheiben verarbeitet. Die Verwendung organischer Stoffe wie Tierzähne oder auch Bernstein nahm dagegen ab. In der vorchristlichen Zeit war Schmuck neben anderen Gegenständen auch Grabbeigabe. Mit der Entdeckung der Metallverarbeitung in der Bronzezeit über die Glasherstellung bis zur Entwicklung neuer Stoffe im 20. Jahrhundert (z. B. Kunststoff), konnte sich die Bandbreite der verwendeten Materialien bei der Schmuckanfertigung (Bijouterie) entsprechend erweitern. Mit der Verwendung von kostbaren Materialien wurde der Schmuck zugleich auch ein Wertgegenstand, der bei Tauschgeschäft verwendet wurde. Wird eine große Menge an wertvollen Schmuck entdeckt, die keinen (lebenden) Besitzer zugeordnet werden kann, spricht man auch von einem Schatz. Foto: Augsburg (Bayern): Merowingerzeitlicher Schmuck (6