Chemie für Nichtfachleute

Metallische Bindung

Warum verhalten sich Metalle so, wie sie es tun?

Das Bild oben zeigt eine Kupferplatte, die 1893 hergestellt wurde. Das Utensil ist sehr aufwendig verziert und sehr nützlich. Was wäre passiert, wenn wir beschlossen hätten, dass Kupfer(I)-chlorid ein ebenso gutes Material ist (es enthält ja Kupfer). Das CuCl würde als Pulver enden, wenn wir darauf klopfen, um es zu formen. Metalle verhalten sich auf einzigartige Weise. Die Bindungen, die in einem Metall auftreten, sind für seine besonderen Eigenschaften verantwortlich: Glanz, Formbarkeit, Duktilität und hervorragende Leitfähigkeit.

Die metallische Bindung

Reine Metalle sind kristalline Festkörper, aber im Gegensatz zu ionischen Verbindungen ist jeder Punkt im Kristallgitter von einem identischen Atom besetzt. Die Elektronen in den äußeren Energieniveaus eines Metalls sind beweglich und können von einem Metallatom zum anderen wandern. Dies bedeutet, dass das Metall eher als eine Reihe positiver Ionen betrachtet werden kann, die von einem Meer beweglicher Valenzelektronen umgeben sind. Elektronen, die sich in den leeren Orbitalen des Metallkristalls frei bewegen können, werden als delokalisierte Elektronen bezeichnet (siehe Abbildung unten). Eine metallische Bindung ist die Anziehungskraft der stationären Metallkationen auf die umgebenden beweglichen Elektronen.

Eigenschaften von Metallen

Das Modell der metallischen Bindung erklärt die physikalischen Eigenschaften von Metallen. Metalle leiten Elektrizität und Wärme sehr gut, weil sie frei fließende Elektronen haben. Wenn Elektronen in ein Ende eines Metallstücks eindringen, fließt die gleiche Anzahl von Elektronen am anderen Ende wieder heraus. Wenn Licht auf die Oberfläche eines Metalls fällt, absorbieren seine Elektronen kleine Mengen an Energie und werden in eines der vielen leeren Orbitale angeregt. Die Elektronen fallen sofort wieder auf niedrigere Energieniveaus zurück und geben Licht ab. Dieser Prozess ist für den hohen Glanz von Metallen verantwortlich.

Erinnere dich daran, dass ionische Verbindungen sehr spröde sind. Bei Krafteinwirkung kommen sich gleich geladene Ionen im Kristall zu nahe, so dass der Kristall zerspringt. Wenn eine Kraft auf ein Metall ausgeübt wird, können die frei fließenden Elektronen zwischen die stationären Kationen schlüpfen und verhindern, dass sie in Kontakt kommen. Stellen Sie sich vor, dass Kugellager, die mit Öl beschichtet sind, aneinander vorbeigleiten. Infolgedessen sind Metalle sehr formbar und dehnbar. Sie können in Formen gehämmert, zu dünnen Blechen gerollt oder zu dünnen Drähten gezogen werden.

Zusammenfassung

• Die metallische Bindung ist für die Eigenschaften von Metallen verantwortlich.
• Metalle leiten Strom und Wärme gut.
• Metalle sind dehnbar und verformbar.
• Metalle haben Glanz.

Praxis

Fragen

Beantworte die folgenden Fragen:

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/metallic.html

1. Was passiert mit Valenzelektronen in Metallen?
2. Was hält die Atome eines Metalls zusammen?
3. Was passiert mit der Metallbindung, wenn ein Metall geschmolzen wird?
4. Was passiert mit der Metallbindung, wenn ein Metall kocht?

Rückblick

Fragen

1. Was ist ein delokalisiertes Elektron?
2. Warum leiten Metalle Strom und Wärme gut?
3. Warum haben Metalle Glanz?