Stoffe, Schulbuch

Metalle haben spezielle Eigenschaften 23 Wenn wir von Metallen sprechen, so meinen wir den metallischen Zustand , also Metallatome, die mit anderen Metallatomen verbun- den sind. Die dabei vorherrschende Bindung – die Metallbindung – verursacht eine ganze Reihe gemeinsamer, charakteristischer Eigenschaften. Im metallischen Zustand bilden Metalle ein Metallgitter . Auf den Gitterplätzen sitzen die positiv geladenen Atomrümpfe (dh. der Kern und die inneren Elektronen), eingebettet in die Valenzelektro- nen („ Elektronengas “). Auch im metallischen Zustand gibt es keine Moleküle. Metalle werden formelmäßig durch ihr Elementsymbol dargestellt. Metalle sind wie Salze bei Zimmertemperatur feste Stoffe (Ausnahme Quecksilber) mit meist hohen Schmelzpunkten. Durch das „Elek- tronengas“ unterscheiden sich Metalle grundsätzlich von Ionenkri- stallen. Bei Verformung des Kristalls tritt keine Abstoßung ein, das Elektronengas macht jede Verformung mit und hält den Zusammen- halt des Gitters aufrecht. Daher sind Metalle duktil , dh. verformbar. Man kann sie durch Schmieden verformen und durch Walzen zu dünnen und trotzdem festen Blechen verarbeiten. (Abb. 23.2) Allen Metallen gemeinsam ist eine ausgezeichnete Leitfähigkeit für elektrischen Strom. Die frei beweglichen Elektronen stehen für den Ladungstransport zur Verfügung. Eigenschaften der Metalle: 1. Sie sind elektrische Leiter. 2. Sie sind gute Wärmeleiter. 3. Sie sind duktil, dh. verformbar. 4. Man kann sie miteinander mischen, dh. sie bilden Legierungen. 5. Metalle sind undurchsichtig und glänzend. Wenige Metalle (Fe, Ni und Co) werden von Magneten angezogen. Da Metallgitter bei reinen Metallen nur aus einer Atomsorte beste- hen, verwendet man als Formel für den metallischen Zustand ein- fach das Elementsymbol. Legierungen werden als Gemenge (= Gemisch) verschiedener Metalle betrachtet. Wichtige Legierungen sind Messing (Cu/Zn) und Bronze (Cu/Sn). (Abb. 23.3) 2.9 Metalle haben spezielle Eigenschaften Atomrümpfe Valenzelektronen bilden das Elektronengas. Metallblock Metallblech + + reines Metall Kupfer reines Metall Zink Metall- mischung = Legierung Messing Cu Zn Cu/Zn Abb. 23.3: Durch Mischen von Metallen entstehen Legierungen. Abb. 23.2: Durch Auswalzen von Stahlblöcken entstehen Stahlbleche. Abb. 23.1: In einem Metall bilden die Valenzelektronen der Metallatome das Elektronengas, das die positiven Atomrümpfe zusammenhält. Er ist duktil! Elektronengas Mit der Vorstellung des „Elektronengases“ lassen sich die Eigenschaften des metalli- schen Zustandes gut erklären. Es spielt die Hauptrolle beim Wärmetransport innerhalb des Metalls. Daher sind Metalle bessere Wär- meleiter als Salze oder Stoffe aus Molekülen. Auch die optischen Eigenschaften von Metallen lassen sich durch das Elektronen- gas erklären. Metalle sind bis in dünnste Schichten undurch- sichtig, da das Elektronengas die Lichtenergie aufnimmt und daher das Licht verschluckt. Es kann das Licht aber auch wieder abgeben, was bei glatter Metalloberfläche zu gutem Reflexions- vermögen führt (metallischer Glanz). Da alle Wellenlängen des Lichtes gleichermaßen betroffen sind, haben fast alle Metalle (außer Gold und Kupfer) keine Eigenfarbe, sondern erscheinen grau bis silbrig glänzend. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv