Arbeitsauftrag 3: Chemische Eigenschaften von Metallen

Empfohlenes Alter der Schülerinnen und Schüler: 9 – 11 Jahre oder älter

Dauer: eine Unterrichtsstunde

Für jüngere Schülerinnen und Schüler muss die Lehrkraft die Versuche durchführen. Bei etwas älteren Schülerinnen und Schülern können diese die Versuche eventuell unter guter Aufsicht und mit Warnhinweisen durchführen. Die Versuche dürfen nur von Lehrkräften durchgeführt werden, welche die Verläufe und Ausgänge der Versuche einschätzen können.

Arbeitsvorgang:

A) Reaktionen von Metallen mit Salzsäure

Die Lehrerin/der Lehrer bereitet für jede Schülerin/jeden Schüler Gummihandschuhe, Schutzbrille und einen Mantel vor. Die Lehrerin/der Lehrer legt für jede Gruppe einen Röhrchenständer, acht Röhrchen, Schleifpapier, Pipetten, etwas 10%-ige Salzsäurelösung und Metallstücke (Zink, Eisen, Kupfer und Aluminium, rostbeschichtetes Zink, Eisen, Kupfer und Aluminium) zurecht. Die Schülerinnen und Schüler sollen vor Beginn der Versuche den Mantel, die Schutzbrille und Gummihandschuhe anziehen. Im Röhrchenständer werden vier Röhrchen mit den Nummern 1 bis 4 einsortiert. In das erste Röhrchen fügen die Schülerinnen und Schüler ein Stück Zink, in das zweite ein Stück Eisen, in das dritte ein Stück Kupfer und in das vierte etwas Aluminium.

Die Schülerinnen und Schüler machen zunächst eine Aussage über den Verlauf der chemischen Reaktion, dann startet der Versuch und sie schreiben ihre Beobachtungen in die vorbereitete Tabelle. Die Lehrkraft gibt jeder Metallprobe 10%ige Salzsäure hinzu. In einer weiteren Runde werden im Röhrchenständer vier weitere Röhrchen mit den Nummern 5 bis 8 vorbereitet. Die oxidierten Metallteile werden vor Beginn mit dem Schleifpapier gereinigt, so dass z.B. das mit einem grünen Edelrost bedeckte Kupfer wieder rotbraun ist und das mit Eisenoxid beschichtete Eisen wieder silberweiß. Die Schülerinnen und Schüler setzen je ein gereinigtes Stück Zink in das Röhrchen 5, ein Stück Eisen in Röhrchen 6, ein Stück Kupfer in Röhrchen 7 und ein Stück Aluminium in Röhrchen 8. Den einzelnen gereinigten Metallproben wird jeweils 10%ige Salzsäurelösung hinzugefügt. Die Lehrkraft fordert die Schülerinnen und Schüler auf ihre Ideen zu äußern und fragt: „Was passiert mit den Metallen, wenn sie in Salzsäure liegen?“ Die Schülerinnen und Schüler machen zunächst eine Aussage über den vermuteten Verlauf der chemischen Reaktion, dann starten sie den Versuch und schreiben ihre Beobachtungen in die vorbereitete Tabelle.

B) Langfristiges Aussetzen von Metallen in wässriger Lösung

Für eine langfristige Beobachtung der Metalle (bis zu acht Wochen), bereitet die Lehrerin/ der Lehrer Metallproben in verschiedenen Umgebungen vor. Alle Metalle werden zuvor gründlich mit Schleifpapier gereinigt. Die ersten vier Glasröhrchen werden in den Röhrchenhalter gestellt und mit Wasser gefüllt. In diese Röhrchen werden im ersten Zink, im zweiten Eisen, im dritten Kupfer und im vierten Aluminium abgelegt. In einer zweiten Reihe des Röhrchenhalters werden vier weitere Röhrchen aufgestellt, diese werden dann aber mit Essig befüllt und dieselben vier Metalle in derselben Reihenfolge hineingelegt.

Die Metallproben müssen in mindestens zwei Drittel der Wasser- und Essiglösung eingetaucht werden. Die Lehrerin/der Lehrer beschriftet die Röhrchen und schließt sie mit Watte, damit das Gas frei entweichen kann aber die Röhrchen an der gleichen Stelle bis zur Laborübung stehen können.

Die Lehrerin/der Lehrer bittet die Schülerinnen und Schüler, anhand ihrer Experimente und ihrer Erfahrungen vorherzusagen, was mit den Metallen geschieht, die längere Zeit in Wasser oder Essig gegeben wurden. Dazu gibt die Lehrkraft den Schülerinnen und Schülern folgende Frage zur Beobachtung: „Was passiert mit den Metallen über eine längere Zeit, wenn sie in Wasser/Essig liegen?“ Die Röhrchen mit den Metallen werden nochmals betrachtet, wenn sie längere Zeit Wasser und Essig ausgesetzt waren. Die Röhrchen müssen für die Schülerinnen und Schüler unzugänglich und in einer sicheren Umgebung gelagert werden. Die Beobachtung erfolgt daher nur unter Aufsicht.