Unterrichtseinheit

Beschreibung:

Auch wenn das Siliziumzeitalter längst begonnen hat, besitzt das chemische Element Eisen nach wie vor eine herausragende Bedeutung für die Menschheit. Hierzu gehört nicht nur die Darstellung von elementarem Eisen aus seinen Erzen, sondern letztlich die Kunst, gewünschte Eigenschaften durch gezielte Zugaben anderer Elemente zu erzielen. Die Eigenschaftspalette dieser als Stähle bezeichneten Fe-Legierungen ist breit und reicht von rostfreien Edelstählen über hitzebeständige Stähle bis hin zu modernen höchstfesten Stählen für den Automobilbau.
Neben der bloßen Verwendung als Stahl kommt dem Element Eisen zudem aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften besondere Bedeutung zu. Durch den steigenden Bedarf an Magnetwerkstoffen gilt es, möglichst eisenreiche Verbindungen darzustellen, welche dann in den entsprechenden Anwendungen, darunter auch Windenergieanlagen zum Einsatz kommen können.

• Was sind die Eigenschaften von reinem Eisen? Wie lassen sich dessen Eigenschaften (z. B. Zähigkeit und Festigkeit) testen?
• Welche Rolle haben Kohlenstoff sowie weitere Elemente für die gezielte Veränderung der Eigenschaften von Stahl?
• Inwiefern wird Eisen auch in neueren Anwendungen, wie z. B. Windenergieanlagen, von bleibender Bedeutung sein? Wie können nachhaltige Magnetwerkstoffe aussehen und können diese mit möglichst geringem Gehalt an Seltenen Erden dargestellt werden?

Zielgruppe: Der Vortrag richtet sich primär an Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe 2. Für Schülerinnen und Schüler des Faches Chemie eignet er sich insbesondere im Anschluss an die Unterrichtseinheit zum Thema der Werkstoffe im Wahlbereich Angewandte Chemie (Qualifikationsphase 4, LK oder GK). Auch für Schüler des Faches Physik ist der Vortrag im Rahmen der Einheit „Elektrisches und Magnetisches Feld“ (Qualifikationsphase 1, LK und GK) von Interesse, wobei ein besonderes Augenmerk auf der Kombination von physikalischer Eigenschaft durch chemische Zusammensetzung und Verarbeitung liegen kann.

Dauer: 30 – 60 Minuten

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