Hans-Rudolf NiederbergerVordergut, 8772 Nidfurn

Ausgabe13. März 2010Repetitionsfragen Chemie- und Werkstoffkunde

AntwortFrage

Welche Stoffarten kennen Sie?

BET2.1101 Reine Stoffe

ElementeMetalleNatürliche StoffeVerbindungenGemische, GemengeNichtmetalleHalbmetalleKunststoffeIsolierstoffeLeiterMagnetwerkstoffe

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Ausgabe13. März 2010Repetitionsfragen Chemie- und Werkstoffkunde

AntwortFrage

Wie viele chemische Elemente kennt man bis heute?

(Aufteilung angeben)

Im Periodensystem sind die verschiedenen Elemente mit unterschiedlichen Farben ge- kennzeichnet!

BET2.1102 Metalle (88)

- Leichtmetalle 15 < 5 g/cm³Li, Be, Na, Mg, Al, K, CaSc, Ti, Rb, Sr, Y, Cs, Ba, Fr

- Schwermetalle 33 < 10 g/cm³ Lanthanoiden V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,

Ga, Zr, Nb, Cd, In, Sn, Sb,La, Bi, Po, Ra, Ce, Pr, Nd, Pm,Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

- Schwermetalle 40 > 10 g/cm³ Actinoiden Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf ,Ta,

W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt,Ds, Rg, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

Halbmetalle (7)- Halbleiter 5 B, Si, Ge, Se, Te- Halbmetalle 2 As, Sb

Nichtmetalle (17)- Nichtmetalle 6 H, C, N, P, O, S- Halogene 5 F, Cl, Br, I, At- Edelgase 6 He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

AnimationPeriodensystem

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103

1. Eisen2. Kupfer3. Aluminium4. Nickel5. Blei6. Chrom7. Wolfram8. Zink9. Zinn10. Uran11. Magnesium12. Silber13. Gold14. Mangan

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 1 Eisen, Fe

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

DynamoblechEisen-Silizium-Legierung mit weichmagnetischen Eigenschaften

Dauer-magnete

Innenpol-Generator mit Dauer-Magnet-Anker

Lautsprecher

Motoren-bleche

Innenpol-Generator mit Elektro-Magnet-Anker

Stromkompensierte Drossel mit 2 x 47 mH auf einteiligem Ferritkern (D-Kern)

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 2 Kupfer, Cu

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Kupfer-Wicklungen

Wicklungen von Drehstromtrafos

Drahtrolle

Rotor

Kupfer ingedigener Form

Drähte von Kabeln

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 3 Aluminium, Al

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

AluminiumDrahtrollefür Kabel

AluminiumAbdeckungen

Moderne AluminiumWandleuchte

AluminiumRohre für die Installation

BauxitAluminium-Erz

AluminiumKaffee-Kanne ausItalien

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 4 Nickel, Ni

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Nickel(II)-hydroxid Ni(OH)2 und Nickel(III)-oxidhydroxid NiO(OH) werden zur Stromerzeugung in Nickel-Cadmium- und anderen Nickelakkumulatoren verwendet.

Nickel-Erz sieht aus wie Kupfererzvon Berggeistern („Nickeln“) verhext.

AlNiCo Magnete (Aluminium-Nickel-Kobalt Magnete)

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Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 5 Blei, Pb

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Gediegenes Blei - Fundort: Langban, Schweden

Eine Autobatterie besteht aus einer Blei- und einer Blei(IV)-oxid-Elektrode sowie verdünnter Schwefelsäure (37 % Schwefelsäure) als Elektrolyt

Bleimantel-KabelPPb-Kabel

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Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 6 Chrom, Cr

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Reines aluminiumthermisch gewonnenes Chromstück

Halogen-Einbaustrahler, schwenkbar, Farbe Chrom , Material Aluminium-Druckguss.Deckenausschnitt: 68 mm.

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 7 Wolfram, W

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Wolframit aus Portugal

Das bedeutendste bekannte Vorkommen von Wolfram in Europa befindet sich im Felbertal in den Hohen Tauern (Bundesland Salzburg in Österreich).

Wolfram inGlühlampen(Glühwendel)

Werkzeug aus Wolfram-Stahl, wegen seiner hohen Festigkeit und Korrosions-beständigkeit.

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 8 Zink, Zn

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Zinkerz

Prinzip bzw. Aufbau einen Kohle-Zink-Batterie (Primärelement)

Carbon-Zink

Silber-Zink-Akku

Zink-Nickel

VerzinkeRohrbefestigungen

VerzinkeBiegefeder

VerzinkeBefestigungsplatten

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 9 Zinn, Sn

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Das wirtschaftlich bedeutendste Zinnmineral Kassiterit (auch Zinnstein genannt, SnO2)

Aus primären Zinnlagerstätten kommt das Element oft mit Arsen, Wolfram, Bismut, Silber, Zink, Kupfer und Lithium vergesellschaftet vor.

Orgelpfeiffen

Lötzinn

Bauelemente werden auf Leiterplatten mit Lötzinn kontaktiert.

Lebensmitteldosen aus Weißblech oder verzinktem Stahl

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 10 Uran

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Uranerz, Pechblende

Radioaktiv

Uranmetall

Uranpellets

KernkraftwerkUnter der Kuppel befindet sich der Kernreaktor. Links erkennt man zwei Kühltürme.

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 11 Magnesium

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Verbrauchte Magnesiumanode aus einem Warmwasserspeicher

Opferanode

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AntwortFrage

Geben Sie wichtige Metalle an, welche für den Elektro-bereich von Bedeutung sind!

BET2.1103 12 Silber

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Feinsilberdraht

Der Schmelzleiter besteht aus Silber, Kupfer oder einer Legierung aus beiden Metallen.

VersilberteKontaktstellen

FlachsteckhülsenFlachkabelschuh

Akku-Verbinder

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AntwortFrage

Geben Sie zwei wichtige Halbmetalle an, welche für den Elektromonteur von Bedeutung sind!

BET2.1104

1. Silizium2. Germanium3. Arsen4. Bor5. Tellur6. Polonium7. Astadium

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AntwortFrage

Geben Sie zwei wichtige Halbmetalle an, welche für den Elektromonteur von Bedeutung sind!

BET2.1104 1 Germanium

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Die wichtigsten Minerale sind Argyrodit, Canfieldit, Germanit und Reniérit

Germaniumhaltiges ErzReniérit

Elementares Germanium

Als Halbleiter war es das führende Material in der Elektronik, bis es vom Silicium verdrängt wurde. Anwendungen finden sich heute in der Hochfrequenztechnik bzw. Unterhaltungselektronik.

Das Germanium ist für kleine Leistungen und hohe Frequenzen geeignet. Es wird als Basismaterial bzw. Trägermaterial verwendet für:

CU 100

MaximaleBetriebstemperatur

HochfrequenzgleichrichterSchwingungserzeugerLogische Schaltungen

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Ausgabe13. März 2010Repetitionsfragen Chemie- und Werkstoffkunde

AntwortFrage

Geben Sie zwei wichtige Halbmetalle an, welche für den Elektromonteur von Bedeutung sind!

BET2.1104 2 Silizium

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

Die gesamte Erde besteht zu etwa 15 Massenprozent aus Silizium.

Die Erdkruste besteht zu etwa 25,8 Gewichtsprozent aus Silizium; damit ist es das zweithäufigste chemische Element nach dem Sauerstoff

Bergkristall aus SiO2

Heutzutage stellt Silizium das Grundmaterial der meisten Produkte der Halbleiterindustrie dar. So dient es auch als Basismaterial für viele Sensoren und andere mikromechanischen Systeme (z. B. Hebelarm in einem Rasterkraftmikroskop). Silizium ist ebenfalls der elementare Bestandteil der meisten Solarzellen.

Das Silizuim ist für grosse Leistungen und kleine Frequenzen geeignet. Es wird als Basismaterial bzw. Trägermaterial verwendet für:

CU 170

MaximaleBetriebstemperatur

Netzgleichrichter, SolarzellenSperrspannungen 400 – 1000VStröme bis 1 – 1000 A

Polykristallines Solarsilizium

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AntwortFrage

Geben Sie vier wichtige Nichtmetalle an, welche für den Elektromonteur von Bedeutung sind!

BET2.1105

1. Sauerstoff2. Wasserstoff3. Kohlenstoff4. Phosphor5. Helium6. Brom7. Fluor8. Schwefel9. Argon10. Jod

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AntwortFrage

Geben Sie vier wichtige Nichtmetalle an, welche für den Elektromonteur von Bedeutung sind!

BET2.1105 1 Sauerstoff

AnimationBorsches Atommodel

AnimationMaterial Periodensystem

In elementarem Zustand befindet sich Sauerstoff in Form von O2 gasförmig in der Atmosphäre und gelöst in Gewässern. Die Menge des relativ reaktionsfreudigen elementaren Sauerstoffs bleibt auf Dauer nur konstant, weil Sauerstoff produzierende Pflanzen soviel nachliefern, wie von aerob atmenden Lebewesen wieder verbraucht wird. Ohne diesen biologischen Kreislauf würde Sauerstoff nur in Verbindungen vorkommen, elementarer Sauerstoff existiert also in einem Fließgleichgewicht.

Zumeist kommt Sauerstoff in seinen Verbindungen auf und in der Erde vor. In der Erdhülle sind neben Wasser fast alle Minerale und damit Gesteine sauerstoffhaltig. Zu den wichtigsten Mineralen zählen die Silicate, wie Feldspäte, Glimmer und Olivine), die Carbonate, wie das Calciumcarbonat im Kalkstein und Oxide wie Siliciumdioxid als Quarz.

Industriell verwendet wird Sauerstoff hauptsächlich in der Metallurgie zur Herstellung von Roheisen und Stahl, sowie bei der Kupfer-Raffination. Reiner Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft dient hier einerseits zum Erreichen hoher Temperaturen, andererseits zum Frischen des Rohstahls, d. h. zum Entfernen unerwünschter Beimengungen aus Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Phosphor, die oxidiert und abgetrennt werden.

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Antwort

Chemische VorgängeEinen Vorgang, bei dem neue Stoffe entstehen, nennt man chemische Reaktion. Die neu entstandenen Stoffe bezeichnet man als Reaktionsprodukte. Sie unterscheiden sich in ihren Eigenschaften mehr oder weniger deutlich von ihren Ausgangsstoffen.

Frage

Nenne die zwei Gruppen von Naturvorgängen!

BET2.2101

2 MgMagnesium(silberweisses Metall)

+ O2

Sauerstoff(farbloses Gas)

Physikalische VorgängeVorgänge, bei denen nur die äußere Form eines Stoffes oder sein Aggregatzustand geändert wird, werden als physikalische Vorgänge bezeichnet.

2 MgOMagnesiumoxid(weisses Pulver)

Beispiele zu chemischemVorgang- Holz verbrennen- Magnesiumband abbrennen- Galvanisieren (Metallüberzüge)- Rösten von Eisen

Ausgangsstoff Reaktionsprodukt

Beispiele zu physikalischemVorgang- Holz spalten- Magnesiumband abbrechen- Zerspannen (Bohren, Fräsen)- Lösen von Salz im Wasser

BET2.2102

BET2.2103

BET2.2104

BET2.2105

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Antwort

ElementeFrage

Nenne Sie die vier Materiebausteine!

BET2.2106

Verbindungen

Beispiele zu chemischen Elementen (neutrale Atome):Kupfer, Aluminium, Eisen, Silizium, Germanium, Zinn, Zink, Wolfram, Blei, Nickel, Chrom, Uran

Molekulare Verbindungen sind bei Raumtemperatur flüssig, gasförmig oder wachs- bis kunststoffartig, z.B.: H2O,Molekulare Verbindungen (in der Regel aus einem nichtmetallischen Element und einem oder mehreren weiteren Nichtmetallen)

Ionische Verbindungen (Salze) bestehen aus Kationen und Anionen. Sie sind oft salzartig: spröde, von hohem Schmelzpunkt und elektrisch leitfähig nur in Schmelze oder Lösung. Ionische Verbindungen (in der Regel aus einem Metall und einem oder mehreren Nichtmetallen)

Intermetallische Verbindung (umgangssprachlich oft auch als Legierungen bezeichnet) entstehen aus Metall und Metall – sie sind:elektrisch leitfähig, gut verformbar, glänzend und gute Wärmeleiter bei Zimmertemperatur meistens fest.

z.B.H2O

IonenbindungEisensulfid-mineral (Pyrit)

Sulfide (mit Schwefel), Fluoride, Chloride, Bromide, Iodide, Nitride (mit Stickstoff), Carbide (mit Kohlenstoff), Hydride (mit Wasserstoff) usw. Oft kommt Sauerstoff als drittes Element hinzu; man spricht dann von Sulfaten, Chloraten, Nitraten, Carbonaten.

Ionen

Moleküle

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Antwort

Gemische, Gemenge Frage

Welche Stoffarten kennen Sie?

BET2.2133

Unter einem Gemisch (Stoffgemisch) versteht man einen Stoff, der mindestens aus zwei Reinstoffen besteht.

Von einem Gemenge spricht man meist bei granulen (Haufwerk, Schüttgut) oder lebenden Komponenten (Samen), die sich nur miteinander vermengen, aber nicht homogen mischen können, ohne abzusterben oder funktionsunfähig zu werden.

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Antwort

Eisen Fe 36,90Sauerstoff O 29,30Silizium Si 14,90Magnesium Mg 6,73Aluminium Al 3,01Kalzium Ca 3,00Nickel Ni 2,94Natrium Na 0,90Schwefel S 0,73Titan Ti 0,58Kalium Ka 0,25Kobalt Co 0,18Phosphor Ph 0,15Mangan Mn 0,14Chrom Cr 0,11Wasserstoff H 0,084Kohlenstoff C 0,060Chlor Cl 0,022Barium Ba 0,013Kupfer Cu 0,011

Frage

Welche chemischen Elemente sind in der Erde vorhanden?

(Nenne die Wichtigsten und die entsprechenden Prozentwerte)

BET2.4101

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AntwortFrage

Skizzieren Sie das Periodensystem der Elemente, so dass man seine wesentlichen Strukturen erkennt:

- Drei Stoffklassen!- Horizontale Gliederung!- Vertikale Gliederung!

BET2.1159