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Metallbindung
25.3.2021
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Metallbindung Montag, 18. Januar 2021 21:26 o Gehört zu den drei stärksten chemischen Bindungsarten. • Elektronengas entsteht durch zur Verfügung gestellte Valenzelektronen. • Durch das Elektronengas wird die Elektronengaskonfiguration erreicht. Definition Metallbindung ist eine chemische Bindungsart, basierend auf elektrostatische Anziehung zwischen Metall-Kationen und ihre frei beweglichen Elektronen, dem Elektronengas. Metallbindung =positiv geladene Atomrümpfe + negativ geladene Elektronen (von Metallen) + Anziehungskräfte Elektronengasmodell Elektronennegativität & lonisierungsenergie gering bei Metall • Metall neigt zur Abgabe von Valenzelektronen Stabile Edelgaskonfiguration . Durch Elektronenabgabe → positiv geladene lonen → Kationen Metall-Kationen = Atomrümpfe • Elektronen bilden zusammen →Elektronengas →→ frei beweglich . Elektronengas wird geteilt von Metallen, entsteht aus der resultierenden Metallische Bindung • Die Elektronen sind nicht nur in einem Atom delokalisiert! Bändermodell Beruht auf dem Orbitmodell Zusammenfügen von Metall-Atomen nicht-entarte Energieniveaus L>Energieniveaus mit gewissen Energiedifferenzen ▪ Je mehr Atome desto dichter liegen die Energieniveaus der Molekülorbitate Viel Energieniveaus übereinander >Band/Energieband • Elektronen sind frei beweglich L>Da sie frei Molekülorbitate besetzen können Bildet somit die Grundlage für die Eigenschaft der Metallbindung Metallgitter . ▪ Metall-Kationen und das Elektronengas zeihen sich an Durch die Anziehungskraft entsteht eine regelmäßige räumliche Anordnung > Metallgitter lonengitter Anionen + Kationen Metallgitter Elektronengas + Kationen ▪ Bei der Verschiebung des lonengitters liegen Kationen neben Kationen und Anionen neben Anionen gleichartige Ladungen stoßen sich ab→Gitter wird gebrochen Metallgitter bleibt stabil bei der Verschiebung → sind freibewegliche Elektronen und bewegen ▪ Bei der verschiebung des ionengitters liegen kationen neben kationen und...
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Alternativer Bildtext:
Anionen neben Anionen gleichartige Ladungen stoßen sich ab→Gitter wird gebrochen Metallgitter bleibt stabil bei der Verschiebung sind freibewegliche Elektronen und bewegen sich zwischen Kationen . Eigenschaften ▪ Duktil und elektrisch Leitfähig Metallatome lassen sich gegeneinander verschieben ohne Bindungen zu lösen L>Erhitzte Metalle lassen sich verformen =>Duktil (zb. Gold, Silber) ▪ Beim lonengitter nicht möglisch da die Atomstoßungskräfte zerspringen würde (zb. Keramik) ▪ Elektrische Leitfähigkeit bei festem und flüssigen Zustand Lässt die Wärmeleitfähigkeit des Bändermodells erklären Elektronen könne sich frei bewegen durch die Bänder und wenn eine Spannung angelegt wird fließt Strom. Bei der Wärmezufuhr schwingen und stoßen die Elektronen → geben Wärme als Bewegungsenergie ab. ▪ Stärke der Metallbindung der Valenzelektronen Je weniger Valenzelektronen desto geringer die Dichte und Siedetemperatur Bindungsarten der Chemie ➤ Starke Bindungen: Metallbindung, Atombindung, lonenbindung ➤ Schwache Bindungen: Wasserstoff-Brückenbindung, Van-der-Waals-Kräfte Atombindung oder Kovalenten Bindung ➤ Teilen sich 2 Atome Elektronen Meistens stellt jedes Elektron ein Atom zur Verfügung > Elektronenpaarbindung dies wird von beiden Bindungspartnern genutzt um die Edelgaskonfiguration zu erreichen lonenbindung o Entsteht durch Anziehungskräfte o Valenzelektronen können von einem Metall auf ein nicht-Metall übertragen werden wenn Elektronendifferenz > 1,7 Kationen + Anionen gehen Bindung ein durch Elektrostatische Anziehungskräfte Van-der-Waals-Kräfte o Sind vergleichsweise schwach o Unsymmetrische Ladungsverteilung in unpolaren Molekülen →intermolekulare Anziehungskraftzwischen den Dipolen Wasserstoff-Brückenbindung o Intermolekulare Wechselwirkung partiell positiv geladene Wasserstoffatome entstehen o Elektroaktive Atome wechselwirken mit benachbarten Wasserstoffatomen Metallbindung Elektronengasmodell Die Metallbindung entsteht aufgrund der elektrostatischen Anziehung zwischen den Metallionen und den freien Elektronen. Metallionen-Verband Aluminiumatome 10 2 609 3 Anziehung AI Al (AI) Aluminium Al Al 2 Al³+-Kation 3 Elektronengas 3e oZusammen- lagerung Kationen 13--(A/³- AP A13+A13+ A13 Metallkristall- Elektronengaswolke