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Metalle haben typische Eigenschaften:
- elektrische Leitfähigkeit
- Wärmeleitfähigkeit
- Glanz
- Verformbarkeit
Modell metallische Bindung
Metallatome können ihre Außenelektronen (Valenzelektronen) leicht abgeben. Die Metallatome bleiben dann als positive Metallkationen über. Diese werden auch Atomrümpfe genannt und bilden ein Metallgitter.
Die negativen Elektronen können sich frei zwischen den Atomrümpfen bewegen. Sie gehören nicht mehr zu einem Atom, sondern werden von allen Atomrümpfen geteilt. Die freien Elektronen werden auch als Elektronengas bezeichnet.
Die Atomrümpfe und die Elekronen des Elektronengases ziehen sich gegenseitig an. Diese Bindung hält das Metallgitter zusammen und ist für die Eigenschaften der Metalle verantwortlich.
Eigenschaften
elektrische Leitfähigkeit
Elektrischer Strom ist auf Teilchenebene nichts anderes als fließende Elektronen.
Die Elektronen im Elektronengas können sich frei bewegen und deshalb sehr gut durch das Metall fließen.
Wenn also ein Metall in einem Stromkreis verbaut wird, dann fließen die Elektronen von dem Minuspol zu dem Pluspol. Metalle leiten daher elektrischen Strom.
Wärmeleitfähigkeit
Wärmeleitung ist kurz gesagt die Übertragung von Bewegungsenergie zwischen Teilchen.
Da sich die Elektronen frei bewegen, können sie oft zusammenstoßen. Bei jedem Zusammenstoß wird dann Energie von einem Elektron auf das nächste übertragen.
Die Elektronen stoßen auch mit den Metallrümpfen zusammen und bringen diese dadurch zum Schwingen.
Glanz
Glanz bedeutet, dass Licht ganz oder teilweise spiegelnd reflektiert wird.
Die freien Elektronen nehmen Licht auf und geben es direkt wieder ab. Da sich die Elektronen frei bewegen, treffen Lichtstrahlen fast nur auf Elektronen und werden daher fast komplett reflektiert.
Durch das Metallgitter entsteht eine glatte Oberfläche. Dadurch werden alle Lichtstrahlen geordnet reflektiert. Das Metall spiegelt und wir sehen einen Glanz.
Verformbarkeit
Wenn Metalle verformt werden, passiert auf der Teilchenebene folgendes: Die Schichten der positiven Atomrümpfe werden gegeneinander verschoben. Da die freien Elektronen aber immernoch zwischen den Atomrümpfen sind, halten sie alles zusammen.
Das Metall lässt sich daher hämmern und schmieden.
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