Metallbindung
Home ] Lehrplan ] Download ] Klassenarbeiten ] Vorwort ] Atombau ] Bohr-Modell ] Periodensystem ] Verbindungen ] Lewis-Schreibweise ] Gleichungen ] Aggregatzustände ] Jodvulkan ] Eisensulfidsynthese ] Knallgasreaktion ] Rechnen ] Analyse ] Eisengewinnung ] Eisenreferat ] Oxidationszahl ] Schwarzpulver ] Redoxreaktionen ] Bindungtypen ] Elektrolyse ] Salzzucht ] Salzgarten ] [ Metallbindung ] Silberbaum ] Radioaktivität ] Atomtourismus ] Spiel ] Impressum ]

 

Ein Internet-Referat von Simone H., April 1999

Neben dieser Seite gibt es noch zwei Unterseiten:   Bau der Metalle               Legierungen

Metallbindungen kommt zwischen allen Metallatomen vor. Die Metalle befinden sich im Periodensystem links von der 'Diagonalen der Übergangselemente' (Ausnahme: Wasserstoff), rechts die Nichtmetalle. Wasserstoff verhält sich bei einer Reaktion mit Metallen wie ein Metall und bei einer Reaktion mit Nichtmetallen wie ein Nichtmetall.

periodensystem.jpg (44000 Byte)

Eigenschaften von metallischen Bindungen

  • Sie sind Stromleiter 1.Ordnung. Das heißt, sie können den Strom zeitlich unbegrenzt leiten und sie verbrauchen sich nicht chemisch, wenn Strom hindurch fließt.
  • Sie leiten Strom in jedem Aggregatzustand (Zum Vergleich: Salze müssen gelöst oder geschmolzen vorliegen)
  • Eine Landungsänderung ("Stromfluß") wirkt sich im Metall beinahe lichtschnell aus.
  • Metallischer Glanz: Der Glanz der Metalle wird durch die besondere Art erzeugt, in der die frei beweglichen Außenelektronen des Metalls an seiner Oberfläche das Licht zurückwerfen.
  • Reine Metalle sind duktil
  • Legierungen sind meistens hart-elastisch
  • Metalle sind gute Wärmeleiter
  • Fe, Ni und Co sind außerdem magnetisch

Innerhalb der allgemeinen Grenzen variieren die Eigenschaften von Metallen beträchtlich. Die meisten Metalle sind gräulich gefärbt, Bismut dagegen rötlich, Kupfer rot und Gold gelb. Die Schmelzpunkte der Metalle liegen zwischen -39 °C beim Quecksilber und 3 410 °C beim Wolfram. Die höchste relative Dichte aller Metalle hat Iridium mit 22,4 und die geringste hat Lithium mit 0,53. Im Kristallverband oder auch Metallgitter findet der Zusammenhalt zwischen den Atomen durch Metallbindungen statt. Bei sehr tiefen Temperaturen sind einige Metalle in der Lage, elektrischen Strom widerstandsfrei zu leiten (Supraleitfähigkeit; Tiefsttemperaturtechnik). Die elektrische Leitfähigkeit der meisten Metalle nimmt ab, wenn man sie mit anderen Metallen legiert. Beim Erwärmen dehnen sich alle Metalle aus, und beim Abkühlen kontrahieren sie sich. Bestimmte Legierungen, darunter einige von Platin und Iridium, haben extrem kleine thermische Ausdehnungskoeffizienten.

Physikalische Eigenschaften

Metalle sind im Allgemeinen fest und widerstandsfähig gegen unterschiedlich geartete Belastungen. Von Metall zu Metall gibt es jedoch starke Variationen der Eigenschaften. Zu den interessanten Merkmalen der Metalle gehören die Härte (der Widerstand gegen Verformung und Abrieb), die Zugfestigkeit und die Bruchfestigkeit, die Elastizität (die Fähigkeit, nach einer Verformung die vorherige Gestalt wieder anzunehmen), die Formbarkeit durch Schmieden oder Hämmern, die Beständigkeit gegen Materialermüdung (also die Fähigkeit, ständig wiederkehrenden Belastungen zu widerstehen) und die Duktilität (die Formbarkeit, ohne dass ein Bruch eintritt). Einige Metalle und Legierungen kommen als magnetische Werkstoffe zum Einsatz.

Elektronenstruktur

Metalle geben ihre Außenelektronen  in den gesamten metallischen Verband - man kann sie also nicht mehr einem bestimmten Atom zuordnen. Diese Außenelektronen sind frei beweglich zwischen den übrig bleibenden Atomrümpfen - das sind die Kerne plus die voll gefüllten Schalen. Rings um diese positiv geladenen Atomrümpfe herrscht dabei Ladungsausgleich -also es ist immer die erforderliche Anzahl von irgendwelchen Außenelektronen vorhanden. Im Unterricht bezeichnet man diese beweglichen freien Außenelektronen als "Elektronengas".