Was ist die Metallbindung?
Die Metallbindung ist die Anziehung zwischen positiven Ionen und freien Elektronen. Ein Metallatom hat wenige Elektronen auf der äußeren Schale und gibt sie leicht ab. Die abgegebenen Elektronen gehören zu keinem einzelnen Atom. Sie bewegen sich durch das ganze Metall und bilden ein Elektronengas. Die Atome, die Elektronen abgegeben haben, werden zu positiven Ionen und bleiben an ihrem Platz.
Bei einer Elektronenpaarbindung liegt ein Elektronenpaar zwischen zwei Atomen. Bei der Metallbindung gehören die Elektronen allen Ionen gemeinsam.
Bei Metallen derselben Periode gilt: Je mehr Valenzelektronen ein Metall hat, desto stärker ist die Bindung. Natrium hat 1 Valenzelektron und schmilzt bei 98°C. Magnesium hat 2 Valenzelektronen und schmilzt bei 650°C.
Wie erklärt sie die Eigenschaften der Metalle?
| Eigenschaft | Erklärung |
|---|---|
| Leitet Strom | Liegt eine Spannung an, bewegen sich die freien Elektronen in eine Richtung und bilden einen Strom. |
| Leitet Wärme | Die freien Elektronen bewegen sich durch das ganze Metall und transportieren Energie. |
| Verformbar und dehnbar (lässt sich hämmern und ziehen) | Ionenschichten gleiten aneinander vorbei, aber das Elektronengas hält sie zusammen. |
| Glänzend | Licht wird von den freien Elektronen an der Oberfläche reflektiert. |
Bei einem Schlag zerspringt Salz, Metall lässt sich dagegen in Form hämmern. Verschiebt sich in einem Ionenkristall eine Schicht, kommen gleich geladene Ionen nah zusammen und stoßen sich ab. In einem Metall passiert das nicht, weil sich das Elektronengas zwischen den Ionen befindet.
Sieh dir das Elektronengas in der App Nalukh chem an
Beobachte, wie sich freie Elektronen zwischen den positiven Ionen bewegen. Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
Dieser Simulator hat keine Buttons. Er startet beim Öffnen von selbst, und du schaust nur zu.
- Sieh dir das Bild im Rahmen an. Die orangefarbenen Kreise tragen ein +: Das sind die positiven Ionen.
- Die blauen Punkte sind die freien Elektronen. Sie bewegen sich zwischen den Ionen und prallen vom Rahmen ab.
- Vergleiche beide: Die Ionen bleiben an ihrem Platz, die Elektronen bewegen sich.
- Lies die Texte über und unter dem Bild.
Aufgaben für den Simulator
- Zähle die positiven Ionen. Antwort: 3 Reihen und 4 Spalten, insgesamt 12 Ionen.
- Folge einem blauen Elektron mit den Augen. Kreist es um ein Ion? Antwort: Nein. Es bewegt sich zwischen den Ionen und prallt vom Rahmen ab.
- Alle Ionen haben dieselbe positive Ladung. Warum stoßen sie sich nicht ab und fliegen auseinander? Antwort: Jedes Ion wird von den negativen Elektronen um es herum angezogen.
Beispiele aus dem Alltag
Stromkabel bestehen aus Kupfer, weil Kupfer Strom gut leitet und sich zu Draht ziehen lässt. Für Topfböden verwendet man Aluminium, weil es Wärme gut leitet und sich zu dünnen Blechen hämmern lässt.
Wie sich Salze von Metallen unterscheiden, liest du in der Anleitung zur Ionenbindung und in der Anleitung zum Kristallgitter.
