Metalle

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Zur Bedienung

Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung (DVD-Player) oder der Maus (Computer) können Sie Menüpunkte und Buttons ansteuern und mit der OK-Taste bzw. Mausklick starten. „Hauptmenü“ führt zurück zum Haupt-menü.Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen den Ordner „material“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die Startseite.

Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards

Die Schülerinnen und Schüler• erklärendenAufbauderAtomeaus

Atomkern und Atomhülle;• beschreibenmodellhaftdensubmi-

kroskopischen Bau eines Metalls und die damit verbundenen Eigenschaf-ten;

• erläuterndiemetallischenEigenschaf-ten auf Stoff- und Teilchenebene;

• lernendieOxidationvonMetallenam Beispiel von Aluminium kennen;

• begreifen,wieverschiedeneMetall-Atome den Edelgaszustand erreichen;

• könnendieReaktionvonAlkalimetal-len mit Wasser sachlich und unter VerwendungvonFachwörternerklärenunddieentsprechendenReaktions-gleichungen aufstellen;

• verstehendenVorgangeinerMetall-Nichtmetall-ReaktionamBeispielderReaktionvonNatriummitChlor;

• könnendenBauvonMetallenaufTeilchenebene skizzieren;

• übensichimUmgangmitdemPSEund nutzen dieses als Informations-quelle;

• könnendieInformationenausdemFilm herausarbeiten, strukturieren und verknüpfen und üben sich da-durch in kognitiven Lernstrategien;

• begreifendieBedeutungmetallischerWerkstoffe in Alltag und Technik;

• werdensichüberdieordnungsge-mäßeEntsorgungvonmetallischenGegenständenbewusst;

• diskutieren,welcheBedeutungMe-talle für sie selbst im Alltag haben;

• recherchieren,wofürbestimmteMe-talle verwendet werden;

• könnendieBeobachtungenausdemFilm sachlich und unter Verwendung von Fachwörtern wiedergeben;

• könnendievonihnenerarbeitetenErgebnissepräsentieren.

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Zum Inhalt

„Metalle“ – Film (20 min) Metalle begegnen uns überall und sind für unser modernes Leben unverzichtbar. Doch was sind Metalle eigentlich? Ausgehend vom Bau eines einzelnen Aluminium-Atomswirdgeklärt,wasdieeinzelnen Atome im Gitter zusammen-hält.AufgrundderrelativgeringenAn-ziehung zwischen Valenzelektronen und Kern können sich die Valenzelektronen frei im Gitter bewegen. Die positiv ge-ladenen Atomrümpfe bleiben auf ihrer ursprünglichen Position. Die Anziehung

sorgt dafür, dass das Metallgitter zusam-mengehalten wird. Dies wird als Metall-bindung bezeichnet. Anhand der inneren Struktur der Metalle können die Eigen-schaften Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit,WärmeleitfähigkeitundmetallischerGlanzgeklärtwerden.ImAnschluss wird am Beispiel eines Fahrrad-rahmensausAluminiumdieOxidationvon Metallen beschrieben. Danach wird die Gruppe der Alkalimetalle vorgestellt. Der Film zeigt, wie verschiedene Alkali-metallemitWasserreagieren,undklärtinderanschließendenSequenz,dassderGrundfürdieReaktivitätdieserMetalle

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im Aufbau der Atome liegt. Durch die Abgabe ihres Valenzelektrons erreichen die Alkalimetall-Atome die stabile Edel-gaskonfiguration und es entstehen po-sitiv geladene Ionen. Daher reagieren sie vorzugsweise mit Nichtmetall-Ato-men. Die von den Metall-Atomen abge-gebenen Elektronen können von den Nichtmetall-Atomen aufgenommen wer-den.Abschließendwirdanhandzahlrei-cher Aufnahmen erneut verdeutlicht, wie Metalle bereits seit Jahrtausenden das LebenderMenschenprägtenundsounverzichtbar für ein modernes Leben geworden sind.

„Metalle“ (Sequenzen)Metalle in unserem Alltag (Filmsequenz 2:20 min)Bereits seit Jahrtausenden spielen Me-talle für den Menschen eine bedeutende Rolle.AnfangswurdenMetallenochvorallem für Schmuck und Waffen verwen-det. Durch die Erfindung der Legierungen und den technischen Fortschritt können metallischeGegenständeheutzutageaber in immer mehr Bereichen eingesetzt werden.

Metalle und ihre Eigenschaften (Filmsequenz 9:20 min)Alufolie ist ein praktischer Alltagsgegen-stand.DieSequenzzeigtzunächst,wieein Stück Aluminium aufgebaut ist. Hier-für werden auf submikroskopischer

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Ebene der Aufbau von Atomen und der innereBauderMetalleerklärt.Aufgrundder relativ geringen Anziehung können sich die Valenzelektronen im Metallgitter von Atom zu Atom bewegen. Die positiv geladenen Atomrümpfe bleiben an ihrem ursprünglichen Ort zurück. Die Anziehung zwischen den positiv gela-denen Atomrümpfen und den negativ geladenen, delokalisierten Elektronen wird als Metallbindung bezeichnet.Ausgehend vom inneren Bau der Metal-le können nun die metallischen Eigen-schaftenerklärtwerden.Hierfürwerdenmithilfe von Aufnahmen auf Stoffebene undanschließendenAnimationenaufTeilchenebene die Eigenschaften veran-schaulicht.

Metalleoxidieren (Filmsequenz 1:30 min)In dieser Sequenz wird anhand eines Fahrradrahmens aus Aluminium der Vor-gangderOxidationvonMetallenthe-matisiert.DurchdieReaktionvonAlu-minium-Atomen mit Luftsauerstoff kommt es zur Bildung einer Aluminium-oxid-Schicht.DieseschütztdasdarunterliegendeMetallvorweiterenReaktio-nen. Ebenso bildet Zink mit Sauerstoff einesolcheOxidschicht.

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Alkalimetalle (Filmsequenz 3:00 min)In der ersten Hauptgruppe des PSE ste-hen die sechs Alkalimetalle. Diese Me-tallezeigenganzbesondereReaktionen.Die Sequenz zeigt, wie die Metalle Lithi-um, Natrium und Kalium mit Wasser reagieren. Ausgehend von den Beobach-tungenderdreiExperimentewirder-klärt,dassdieAlkalimetallemitWasserzumentsprechendenMetallhydroxidundWasserstoff reagieren.

MechanismusderReaktion (Filmsequenz 3:40 min)DieseSequenzerklärt,warumdieAlkali-metalle so reaktiv sind. Alle Alkalimetall-Atome besitzen jeweils ein Valenz-elektron. Durch die Abgabe dieses Valenzelektrons wird ein positiv gelade-nes Ion (Kation) gebildet, das den stabi-len Edelgaszustand besitzt. Daher reagie-ren Metall-Atome vorzugsweise mit Nichtmetall-Atomen. Die Sequenz zeigt daraufhindieMetall-Nichtmetall-Reak-tion von Natrium und Chlor. Hierbei ent-stehen auf Teilchenebene positiv ge-ladene Metall-Kationen und negativ geladene Nichtmetall-Anionen. Aufgrund der entgegengesetzten Ladung ziehen sich die entstandenen Ionen gegenseitig an und bilden ein stabiles Ionengitter.

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„Vielfalt der Metalle“ (Grafik)Diese Collage zeigt verschiedene Ele-mente aus dem PSE, die zu den Metallen gehören. Anhand dieser Zusammenstel-lung kann auf typische Gemeinsamkei-ten und auch Unterschiede der Metalle eingegangen werden.

„Schalenmodell“ (Grafik)Die Grafik aus dem Film zeigt ein Alu-minium-Atom als Schalenmodell. Es kann genutzt werden, um die Verteilung der Elektronen auf den Schalen und die Eigenschaften von Valenzelektronen zu besprechen oder zu wiederholen.

„Metallbindung“ (Grafik)Diese Grafik zeigt ein Metallgitter und eignet sich für die Besprechung oder Wiederholung des Themas „Metallbin-dung“. Da sich die Valenzelektronen der Metallatome im Metallgitter von einem Atom zum anderen bewegen können, herrscht eine Anziehung zwischen die-sen delokalisierten Elektronen und den positiv geladenen Atomrümpfen. Dies bezeichnet man als Metallbindung.

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Verwendung im Unterricht

Der Film eignet sich besonders zur Ein-führung des Themas Metalle. Den Schü-lerinnen und Schülern werden hierbei, ausgehend vom Atombau, der innere Bau der Metalle und die damit verbun-denenEigenschaftenanschaulicherklärt.ZudemwerdendieOxidationvonMe-tallen,dasReaktionsverhaltenderAlka-limetalle und die Metall-Nichtmetall-Reaktionthematisiert.Anhand zahlreicher alltagsnaher Bei-spiele sollen die Schülerinnen und Schü-ler erkennen, welche enorme Bedeutung Metalle für das moderne Leben haben. DurchdieBeschäftigungmitdeneinzel-nen Filmsequenzen können thematische Schwerpunkte gesetzt und an bereits vorhandenes Wissen angeknüpft werden. Durch den Einsatz der ergänzenden Materialien können die Inhalte dieser Produktion gefestigt und vertieft werden.

Die Produktion eignet sich für die Ver-mittlung folgender Lehrplaninhalte:• BedeutungvonMetallenimVerlauf

der Menschheitsgeschichte und dem modernen Leben

• AufbauderAtomeauseinemAtom-kern mit Protonen und Neutronen sowie einer Atomhülle mit Elektronen

• StrukturderElektronenhülle• BauderMetalleaufTeilchenebene:

Metallgitter • Metallbindung• EigenschaftenderMetalle:Verform-

barkeit, elektrische Leitfähigkeit,WärmeleitfähigkeitundmetallischerGlanz

• Zusammenhangzwischendeminne-ren Bau der Metalle und ihren Eigen-schaften

• OxidationvonMetallenamBeispielvon Aluminium

• ReaktionderAlkalimetallemitWasser• BedeutungderValenzelektronenfür

dasReaktionsverhaltenverschiede-ner Metall-Atome

• IonisierungvonMetall-AtomenundErreichen des Edelgaszustands

• Metall-Nichtmetall-ReaktionanhandderReaktionvonNatriummitChlor

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Arbeitsmaterial

AlsArbeitsmaterialstehtIhnenimROM-Teil ein umfangreiches Angebot an er-gänzendenMaterialienzurVerfügung(siehe Tabelle). DieArbeitsblätterliegensowohlalsPDF-als auch als Word-Dateien vor:

• DiePDF-Dateien können am PC direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden.

• DieWord-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichts-situation angepasst werden.

Ordner Materialien

Didaktische Hinweise Hinweise zum Einsatz des Films, der Sequenzen und der ergänzendenArbeitsmaterialien

Arbeitsblätter(mit Lösungen)

1. Metalle – unverzichtbarer Werkstoff 2. Atombau3. Bau der Metalle4. Eigenschaften der Metalle5. OxidationundRecycling6. Alkalimetalle7. Edelgaszustand8. Metalle–Rätsel

Interaktion Periodensystem der Elemente

Grafiken • PeriodensystemderElemente• VielfaltderMetalle• Schalenmodell• Metallbindung

Filmkommentar Filmkommentar als PDF-Dokument

Programmstruktur Übersicht über den Aufbau der DVD

Weitere Medien InformationenzuergänzendenFWU-Medien

Produktionsangaben Produktionsangaben zur DVD und zum Film

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Metalle 46 11086 Programmstruktur

Untermenü

Hauptmenü

Metalle Metalle in unserem Alltag 2:20 min Metalle und ihre Eigenschaften 9:20 min Metalle oxidieren 1:30 min Alkalimetalle 3:00 min Mechanismus der Reaktion 3:40 min

Arbeitsmaterial

Didaktische Hinweise 8 Arbeitsblätter (mit Lösungen) Interaktion 4 Grafiken Filmkommentar Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben

Metalle Metalle Film 20 min Metalle Sequenzen Vielfalt der Metalle Grafik Schalenmodell Grafik Metallbindung Grafik Arbeitsmaterial

Programmstruktur

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Produktionsangaben Metalle (DVD)

ProduktionFWU Institut für Film und Bild, 2014

DVD-KonzeptFWU Institut für Film und Bild, 2014

DVD-Authoring und DesignTV Werk GmbHim Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2014

ArbeitsmaterialFWU Institut für Film und Bild, 2014

Bildnachweis© SafakOguz – thinkstockCover: Metal Pipe © thinkstock/iStock

Pädagogischer Referent im FWUDaniel Schaub

Produktionsangaben zum Film

„Metalle“

ProduktionStefan Weichelt

im Auftrag desFWU Institut für Film und Bild, 2014

BuchKatja Weirauch

Kamera, Animation, SchnittStefan Weichelt

RedaktionDaniel Schaub

Wir bedanken uns bei allen Beteiligten für die freundliche Unterstützung, besonders beiHaldor Neumann und dem Lise-Meitner-Gymnasium

Nur Bildstellen/Medienzentren:öVzulässig

© 2014 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D-82031 Grünwald Telefon (089) 6497-1 Telefax (089)6497-240 E-Mail info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet www.fwu.de

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46 11086MetalleObbei Schmuck,Autos, Fernsehen oderMobilfunkgeräten– zahlreicheMetalle als Werkstoffe ermöglichen modernste Technik und Fortschritt. Etwa 80 Prozent aller chemischen Elemente im Periodensystem sind Metalle. In dieser Produktion werden grundlegende Kenntnisse über die Eigenschaften der Stoffgruppe, Gewinnung, Verarbei-tungundVerwendungvonMetallenvermittelt.EbensowirdaufdieLeitfähigkeitundReaktionenvonMetalleneingegangen.

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Lehrprogrammgemäß

§ 14 JuSchG

Erscheinungsjahr: 2014Laufzeit: 20 minSequenzen: 5Grafiken: 4Sprache: Deutsch

DVD-ROM-Teil: UnterrichtsmaterialienArbeitsblätter: 8 (mit Lösung, als PDF zum

Ausfüllen)Interaktion: 1Adressaten: Allgemeinbildende Schule

(Klasse 8-10)

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GEMAFREI

Schlagwörter: Alkalimetall, Aluminium, Anion, Atom, Atomhülle, Atomkern, Atomrumpf, Chlor, Edelgaszustand,Elektron,Elektronenhülle,Ion,Ionengitter,Kation,Leitfähigkeit,Metallbindung,Metallgitter,Metallhydroxid,Natrium,Nichtmetall,Oxidation,PSE,Reaktionsgleichung,Reaktionsmechanismus,Rohstoff,Schalenmodell,Stoffebene,Teilchenebene,Temperatur,Verformbarkeit,Wärmeleitfähigkeit

Systematik: Chemie Allgemeine Chemie Gesetzmäßigkeiten

chemischerReaktionen,Arbeitsmethoden, Untersuchungsmethoden

Physikalische Chemie Atombau, Perioden system, Bindung, Struktur, Eigenschaften

Anorganische Chemie Elemente, Verbindungen, Redoxreaktionen

Angewandte Chemie Technische Chemie, Chemie in Alltag und Umwelt