Metalle – Bindung, Eingeschaften & Unterteilung

Ein sehr großes Feld in der Chemie bildendie Metalle. Im Periodensystem sind die Metalle unterhalb bzw. links der imaginären diagonalen Linie von Bor-Silicium-Arsen-Tellur-Astat zufinden.

Metallische Bindung

Die Bindung bei Metallen und Legierungen unterscheidet sich grundsätzlich von anderen. Anstatt dass Elektronen geteilt werden oder ganz übergehen, wie das etwa bei kovalenten oder ionischen Bindungen der Fall ist, kommt die metallische Bindung grundsätzlich anders zu Stande. Bei dieser können die Valenzelektronen der beteiligten Atome diese auch verlassen. Die Atomrümpfe sind aufgrund des Elektronenmangels dann positiv geladen und bilden ein Gitter. Die abgegebenen Valenzelektronen sind keinem solcher Atomrümpfe mehr zuordnungsbar und können sich frei in diesem Gitter bewegen. Aus diesem Grund bezeichnet man die abgegebenen, delokalisierten Valenzelektronen auch als Elektronengas.

Metallische Eigenschaften

Die Besonderheiten der metallischen Bindung sind maßgeblich dafür verantwortlich, dass sich Metalle auch in ihren Eigenschaften stark von Nichtmetallen unterscheiden. Typische metallische Eigenschaften sind beispielsweiße:

  1. Metallischer Glanz
  2. Gute Verformbarkeit
  3. Elektrische Leitfähigkeit
  4. Hohe Wärmeleitfähigkeit

Der metallische Glanz kommt dadurch zustande, dass die beweglichen Elektronen die auftreffende elektromagnetischeStrahlung sehr gut emittieren. Die Strahlung wird also vom Betrachter wieder aufgenommen und der typische Glanz entsteht. Die elektrische Leitfähigkeit sowie die hohe Wärmeleitfähigkeit sind ebenfalls direkt auf die frei beweglichen Elektronen zurückzuführen:
Da die Elektronen delokalisiert sind können sie sich ohne Schwierigkeiten in eine Richtung bewegen – was genau elektrischem Stromfluss entspricht. Auch die Wärmeleitfähigkeit kann auf ähnliche Weise erklärt werden, da die Elektronen die thermischen Bewegungen sehr gut aufnehmen und weitergeben können. Die Verformbarkeit ist ebenfalls über die Elektronengastheorie erklärbar, da sich die Atomrümpfe relativ frei bewegen können, ohne dass sich gleiche Ladungsträger gegenüberstehen und es dadurch zu Sprödigkeit kommen würde.

Unterteilung der Metalle

Die Metalle können auf verschiedene Weisen eingeteilt und unterteilt werden. Zum einen bietet sich die Unterteilung nach Leicht- und Schwermetallen an. Hierbei verwendet man die Dichte als ausschlaggebende Eigenschaft. So sind etwa Aluminium, Calcium oder Magnesium typische Leichtmetalle. Gold, Quecksilber und Cadmium ordnet man hingegen den Schwermetallen zu. Meistens wird die Grenze zwischen Leicht- und Schwermetallen bei 5 g/cm3.
Neben der Einteilung nach der Dichte kann man Metalle auch nach deren Oxidationsbeständigkeit einordnen. Sehr oxidationsbeständige Metalle sind etwa Gold, Silber oder Platin, weswegen man diese auch als Edelmetalle bezeichnet. Unedle Metalle sind hingegen eher unbeständig gegen Oxidation und haben definitionsgemäß ein geringeres Standardpotential als Wasserstoff. Ein typisches unedles Metall ist etwa Eisen. Bei der Definition nach edel und unedel sollte allerdings auch der Passivierungseffekt miteinbezogen werden.

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