Kunst mit Metallen - Die Himmelsscheibe von Nebra
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| Quelle: Wikipedia |
Vor etwa 3800 Jahren schufen Künstler der Bronzezeit die ‚Himmelsscheibe von Nebra‘. Die Mondsichel, die Sonne (oder der Vollmond?) und Sterne, darunter das Sternbild der Plejaden, bestehen aus kunstvoll in die Bronzescheibe eingefasstem Goldblech. Es ist die älteste bekannte künstlerische Darstellung des Nachthimmels und diente vermutlich astronomischen und religiösen Zwecken. (Derzeit entbrennt ein Streit unter Wissenschaftlern, was das Alter der Himmelsscheibe angeht und ob sie tatsächlich den Titel „Älteste Darstellung des Nachthimmels“ verdient. Unserer Frage tut diese Diskussion indes keinen Abbruch).
Frage (Klassenstufen 7-10, E und Q)
Bei Legierungen handelt es sich um Mischungen von Metallen. Als Bronze bezeichnet man üblicherweise Kupfer-Zinn-Legierungen mit hohem Kupferanteil. Welche (Sonder-)Bronzen gibt es außerdem?
Nenne 2 Beispiele.
Lösung:
vom Legierungszusatz abgeleitet:
Aluminiumbronze, Bleibronze, Manganbronze, Nickelbronze etc
Nur ein Buchstabe macht den Unterschied.
Wie heißen Kupfer-Zink-Legierungen?
Lösung:
Messing
Frage (Klassenstufen 8-10, E und Q)
Warum ist die Oberfläche der Himmelsscheibe grün?
Wähle die richtige Antwort aus.
Zeitweise war die Scheibe mit Moos bewachsen. Dieses drang in die oberen Schichten der Scheibe ein, so dass es ohne Beschädigung des Materials nicht zu entfernen ist.
Wegen der Bildung von Malachit (Basisches Kupfercarbonat, Cu2CO3(OH)2). Malachit ist ein Korrosionsprodukt, das über die Zeit an der Oberfläche der Scheibe entstanden ist.
Dafür ist Grünspan (Kupfer(II)acetat, Cu(CH3COO)2 verantwortlich. Grünspan ist ein Farbpigment, das vermutlich später aufgetragen wurde.
Lösung:
Wegen der Bildung von Malachit (basisches Kupferkarbonat, Cu2CO3(OH)2)
Frage (Klassenstufen 9-10, E und Q)
Legierungen verändern die Eigenschaften der reinen Metalle. Auch die des Kupfers verändern sich, wenn man es mit Zinn zu Bronze legiert. Welche Eigenschaften nehmen, ausgehend vom reinen Kupfer, mit höherem Zinngehalt der Legierung ab?
Wähle die beiden richtigen aus:
Dichte
Festigkeit
Dehngrenze
Härte
Bruchdehnung
Lösung:
Richtig sind Bruchdehnung und Dichte.
Frage (Klassenstufen 10, E und Q)
Kupfer wird bereits seit 10.000 Jahren als Werkstoff genutzt. Zunächst verwendete man nur gediegenes, also in metallischer Form vorliegendes Kupfer. Dann entwickelten die Menschen Techniken, um metallisches Kupfer aus Erzen zu gewinnen.
In manchen Erzen liegt es als Oxid oder Karbonat vor. Bereits die Menschen der „Kupfersteinzeit“ haben daraus reines Kupfer hergestellt. Sie verbrannten es zusammen mit Holzkohle (Verhüttung).
Was passiert chemisch bei diesem Prozess?
Lösung:
Durch die Verbrennung zusammen mit Holzkohle reduziert Kohlenmonoxid das oxidierte Kupfer aus dem Erz zu metallischem Kupfer.
Aus sulfidischen Erzen wie Kupferkies (CuFeS2) oder Kupferglanz (Cu2S) musste zunächst der Schwefel entfernt werden.
Durch welche Reaktion gelang dies (keine Reaktionsgleichung gefordert, nur Beschreibung)?
Lösung:
Durch die Oxidation mit Sauerstoff. Diesen Prozess nennt man auch "Rösten".
Welches Gas entsteht dabei?
Lösung:
Schwefeldioxid
Frage (Klassenstufen E und Q)
Das Kupfer der Himmelsscheibe stammt aus den östlichen Alpen, höchstwahrscheinlich aus der Kupfermine Mitterberg (Salzburger Land); das Gold der Applikationen stammt aus dem englischen Cornwall.
Wie konnte die Herkunft der Metalle geklärt werden?
Lösung:
Durch radiologische (Röntgen-Fluoreszenz) und chemische Analyse der Begleitelemente („Spurenelemente“), deren Anteile charakteristisch für die Lagerstätten sind. Beim Kupfer ist außerdem das Isotopenverhältnis des Begleitelements Blei sehr aussagekräftig.
Mehr Informationen findet ihr beim Landesamt für Denkmalpflege und Archäologie Sachsen-Anhalt
Frage (Klassenstufe Q)
2,5% der Bronzemasse der Himmelsscheibe entfällt auf Zinn.
Wie hoch ist der prozentuale Anteil der Zinn-Atome in der Legierung? Wir verraten es euch: es sind 1,35%. Aber wie rechnet man das aus?
Beschreibt den Rechenweg!
Lösung:
(0,025/MSn)/[(0,025/MSn)+(0,975/MCu)] = 0,0135 = 1,35%
Die Molmasse von Zinn beträgt 118,71g/mol, die von Kupfer 63,546g/mol
1g Bronze enthält 0,025g Zinn, das sind bei 118,71g/mol 0,00021mol Zinn
1g Bronze enthält 0,975g Kupfer, das sind bei 63,546g/mol 0,0153mol Kupfer
0,00021mol/(0,00021mol + 0,0153mol) = 0,0135; also 1,35%