Metalle

1. Geschichte der Metalle

2. Eigenschaften

3. Bau der Metalle und chemische Bindungen in Metallen

Metalle bestehen im festen Zustand aus einem regelmäßig aufgebautem Verbund von Atomen, dem Metallgitter. Dabei ist jedes Metallatom von vielen gleichen Atomen umgeben.

4. Kristallstruktur der Metalle

a) Struktur der dichtesten Kugelpackung ~ 74% Raumausfüllung

kubisch dichteste Kugelpackung hexagonal dichteste Kugelpackung
Ebene 1 A Struktur A A Struktur A
Ebene 2 B Struktur B2 B Struktur B
Ebene 3 A Struktur A C Struktur C
Raum- ausfüllung π / (3⋅sqrt(2))≈ 74%

b) Strukturen ohne dichteste Kugelpackung

68 % Raumausfüllung - Kubisch innenzentriert

Kubisch Innenzentriert

Jedes Metallatom besitzt 8 (kleine dichteste Kugelpackung) oder 12 (dichteste Kugelpackung) Nachbaratome.

5. Das Elektronengasmodell

Die Metallatome geben leicht ihre Valenzelektronen ab, welche im Metallgitter das so genannte Elektronengas bilden, in das die positiv geladenen Atomrümpfe eingebettet sind. Das Elektronengas hält die positiv geladenen Atomrümpfe zusammen.

Elektronengas

Die Eigenschaften der Metalle kann man mit dem Elektronengasmodell der metallischen Bindung erklären:

a) Verformbarkeit

Flexibilität des Metalls

Es treten keine Abstoßungskräfte auf!

b) elektrische Leitfähigkeit

Beim Anlegen der Spannung geraten die sehr leicht beweglichen Elektronen aus dem Elektronengas in Bewegung

Die elektrische Leitfähigkeit der Metalle nimmt mit steigender Temperatur ab

c) Wärmeleitfähigkeit

Die Bewegungsenergie wird auf Nachbarteilchen übertragen ⇒ wärmeleitung

6. Die wichtigsten Gebrauchsmetalle

Eisen, Kobalt und Nickel sind ferromagnetisch, sie lassen sich durch ein Magnetfeld dauerhaft magnetisieren.

7. Legierungen

Legierungen entstehen durch Zusammenschmelzung von Metallen und sie besitzen häufig vorteilhafte Eigenschaften als das Grundmetall.

8. Edelmetalle

Quellen:
Kubisch-innenzentriert