Metallgitter und Eigenschaften der Metallbindung

Das Metallgitter entsteht durch die Anziehung zwischen den Metall-Kationen und dem Elektronengas. Im Gegensatz zum Ionengitter bleibt das Metallgitter bei Verschiebungen stabil, da sich die frei beweglichen Elektronen zwischen den Kationen bewegen können.

Eigenschaften der Metallbindung:

1. Duktilität: Metalle sind verformbar, da sich die Metallatome gegeneinander verschieben lassen, ohne dass Bindungen gelöst werden.

Beispiel: Gold und Silber sind besonders duktile Metalle, die sich zu dünnen Drähten oder Folien verformen lassen.

2. Elektrische Leitfähigkeit: Metalle leiten Strom sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand.

Erklärung: Das Bändermodell erklärt die elektrische Leitfähigkeit durch die freie Beweglichkeit der Elektronen in den Energiebändern.

3. Wärmeleitfähigkeit: Metalle leiten Wärme gut.

Beispiel: Bei Wärmezufuhr schwingen und stoßen die Elektronen und geben Wärme als Bewegungsenergie ab.

4. Bindungsstärke: Die Stärke der Metallbindung hängt von der Anzahl der Valenzelektronen ab.

Highlight: Je weniger Valenzelektronen ein Metall hat, desto geringer sind in der Regel seine Dichte und Siedetemperatur.

Vergleich mit anderen Bindungsarten:

• Starke Bindungen: Metallbindung, Atombindung, Ionenbindung • Schwache Bindungen: Wasserstoff-Brückenbindung, Van-der-Waals-Kräfte

Vocabulary:

• Atombindung (kovalente Bindung): Zwei Atome teilen sich Elektronen.
• Ionenbindung: Entsteht durch Elektronenübertragung zwischen Metallen und Nichtmetallen.
• Van-der-Waals-Kräfte: Schwache intermolekulare Anziehungskräfte zwischen Dipolen.
• Wasserstoff-Brückenbindung: Intermolekulare Wechselwirkung zwischen partiell positiv geladenen Wasserstoffatomen und elektronegativen Atomen.

Grundlagen der Metallbindung

Die Metallbindung gehört zu den drei stärksten chemischen Bindungsarten. Sie basiert auf der elektrostatischen Anziehung zwischen positiv geladenen Metall-Kationen und frei beweglichen Elektronen, dem sogenannten Elektronengas.

Das Elektronengasmodell erklärt den Aufbau der Metallbindung:

• Metalle haben eine geringe Elektronegativität und Ionisierungsenergie, weshalb sie leicht Valenzelektronen abgeben. • Durch die Elektronenabgabe entstehen positiv geladene Metallionen (Kationen). • Die abgegebenen Elektronen bilden zusammen ein frei bewegliches Elektronengas. • Das Elektronengas wird von allen Metallatomen geteilt und ist nicht an einzelne Atome gebunden.

Definition: Die Metallbindung ist eine chemische Bindungsart, die auf der elektrostatischen Anziehung zwischen Metall-Kationen und ihren frei beweglichen Elektronen (Elektronengas) beruht.

Das Bändermodell liefert eine weitere Erklärung für die Eigenschaften der Metallbindung:

• Es basiert auf dem Orbitalmodell und beschreibt die Energieniveaus der Elektronen. • Beim Zusammenfügen vieler Metallatome entstehen Energiebänder mit dicht beieinanderliegenden Energieniveaus. • Die Elektronen können sich frei in diesen Bändern bewegen.

Highlight: Die freie Beweglichkeit der Elektronen im Elektronengas und in den Energiebändern ist grundlegend für die charakteristischen Eigenschaften von Metallen.