Lernziel
- Erinnern Sie sich an die Eigenschaften von Kobalt, Kupfer, Nickel und Zink in ihren elementaren Zuständen und in Kombination in Legierungen.
Schlüsselpunkte
- Kupfer ist aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften, seines Reichtums (im Gegensatz zu Silber und Gold) und der Attraktivität seiner Legierungen – Messing und Bronze – das am häufigsten verwendete Münzmetall.
- Zink wird in Legierungen mit Kupfer verwendet, um ein härteres Metall zu schaffen, das als Messing bekannt ist.
- Bei der Galvanisierung überzieht Zink das Eisen durch Oxidation und bildet eine Schutzschicht aus Zinkoxid (ZnO), die das Eisen vor Rost schützt.
- Kobalt und Nickel sind Spurenelemente mit ähnlichen Eigenschaften wie Eisen.
Begriffe
- BronzeEine natürliche oder künstlich hergestellte Legierung aus Kupfer, gewöhnlich mit Zinn, aber auch mit einem oder mehreren anderen Metallen.
- MessingEine metallische Legierung aus Kupfer und Zink, die in vielen industriellen und sanitären Anwendungen verwendet wird.
- KupferEin rötlich-braunes, verformbares, duktiles metallisches Element mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit. Sein Symbol ist Cu und seine Ordnungszahl ist 29.
Kupfer
Kupfer gehört zu einer Familie von Metallen, die als „Münzmetalle“ bekannt sind und Kupfer, Silber, Gold und Röntgenium umfassen. Wegen ihrer Weichheit lassen sich die Münzmetalle leicht zu Münzen verarbeiten. Ihre vergleichsweise geringe Seltenheit und Attraktivität sowie ihre Korrosionsbeständigkeit machen sie zu kompakten Vermögenswerten. Reines Kupfer ist jedoch zu weich, um einen strukturellen Wert zu haben, aber Kupfer lässt sich mit Zink und Zinn zu härteren Messingen und Bronzen legieren. Messing und Bronze waren wesentliche Bestandteile der frühesten Metallwerkzeuge.
Kupfer ist aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften, seines Reichtums (im Vergleich zu Silber und Gold) und der Eigenschaften seiner Messing- und Bronzelegierungen das am meisten verwendete Münzmetall. Bis sich Aluminium durchsetzte, war Kupfer nach Eisen das zweitwichtigste Metall in der Produktion. Kupfer ist aufgrund seiner rötlichen Farbe leicht zu erkennen.
Kupfer oxidiert – mit einigen Schwierigkeiten – zum Zustand +1 in Halogeniden und einem Oxid und zum Zustand +2 in Salzen wie Kupfersulfat CuSO4. Lösliche Kupferverbindungen sind leicht an ihrer charakteristischen blau-grünen Farbe zu erkennen.
Zink
Die Zinkfamilie besteht aus Zink, Cadmium, Quecksilber und Kopernikum. Zink und Cadmium sind weiche Metalle, die leicht zur Oxidationsstufe +2 oxidieren. Keines dieser beiden Metalle kommt in der Natur unverbunden vor. Zink wird in Legierungen mit Kupfer verwendet, um ein härteres Metall zu erhalten, das als Messing bekannt ist. Bei der Galvanisierung überzieht Zink das Eisen, indem es oxidiert und eine Schutzschicht aus Zinkoxid (ZnO) bildet, die das Eisen vor Oxidation schützt. Zinkoxid ist viel sicherer als Bleioxid und wird häufig in weißer Farbe verwendet. Seit 1982 ist Zink das wichtigste Metall für amerikanische Pfennige. Es wird jetzt auch in neuen Orgelpfeifen verwendet.
Zink ist ein essentielles Spurenelement für Lebewesen und hat einige keimtötende Eigenschaften, kann aber in großen Mengen giftig sein. Zinkpfennige sollten niemals verschluckt werden.
Eisen, Kobalt und Nickel
Eisen, Kobalt und Nickel sind ziemlich gute Reduktionsmittel, so dass sie in der Natur nur selten unverbunden vorkommen. Eisen ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente im Universum. Ungebundenes Eisen, Kobalt und Nickel können in Meteoriten gefunden werden.
Die Erde selbst hat einen heißen, dichten Kern, der größtenteils aus Eisen und Nickel besteht. Bei den für den Erdkern charakteristischen Temperaturen bilden Eisen und Nickel einen riesigen natürlichen Magneten, der das Magnetfeld der Erde erzeugt. Dieses Magnetfeld blockiert gefährliche Strahlung, die das Leben auf der Erde zerstören würde.