Metallische Bindung

Eine Metallbindung ist die Aufteilung vieler losgelöster Elektronen auf viele positive Ionen, wobei die Elektronen als "Klebstoff" fungieren, der der Substanz eine bestimmte Struktur verleiht. Sie unterscheidet sich von der kovalenten oder ionischen Bindung. Metalle haben eine niedrige Ionisierungsenergie. Daher können die Valenzelektronen durch die Metalle hindurch delokalisiert werden. Delokalisierte Elektronen sind nicht mit einem bestimmten Kern eines Metalls verbunden, sondern können sich frei durch die gesamte kristalline Struktur bewegen und ein "Meer" von Elektronen bilden.

Die Elektronen und die positiven Ionen im Metall haben eine starke Anziehungskraft zwischen sich. Daher haben Metalle oft einen hohen Schmelz- oder Siedepunkt. Das Prinzip ähnelt dem der ionischen Bindungen.

Metallische Verbindungen verursachen viele der Eigenschaften von Metallen, wie Festigkeit, Verformbarkeit, Duktilität, Glanz, Wärme- und Stromleitung.

Da sich die Elektronen frei bewegen, besitzt das Metall eine gewisse elektrische Leitfähigkeit. Sie erlaubt es der Energie, schnell durch die Elektronen hindurchzugehen und einen elektrischen Strom zu erzeugen. Metalle leiten Wärme aus dem gleichen Grund: Die freien Elektronen können die Energie schneller übertragen als andere Stoffe, deren Elektronen in ihrer Position fixiert sind. Es gibt auch nur wenige Nichtmetalle, die Elektrizität leiten: Graphit (weil es, wie Metalle, freie Elektronen hat) und ionische Verbindungen, die geschmolzen oder in Wasser gelöst sind und frei bewegliche Ionen haben.

Metallbindungen haben mindestens ein Valenzelektron, das sie nicht mit benachbarten Atomen teilen, und sie verlieren keine Elektronen, um Ionen zu bilden. Stattdessen überlappen sich die äußeren Energieniveaus (Atomorbitale) der Metallatome. Sie sind ähnlich wie kovalente Bindungen. Nicht alle Metalle weisen metallische Bindungen auf. Beispielsweise können Quecksilberionen (Hg2+
₂) kovalente Metall-Metall-Bindungen bilden.

Eine Legierung ist eine Lösung von Metallen. Die meisten Legierungen sind glänzend wie reine Metalle.

Metallische Bindungen finden sich in Metallen wie Zink.

Fragen und Antworten

F: Was ist eine metallische Bindung?

A: Eine metallische Bindung ist die gemeinsame Nutzung vieler losgelöster Elektronen zwischen vielen positiven Ionen, wobei die Elektronen wie ein "Klebstoff" wirken und der Substanz eine bestimmte Struktur verleihen. Sie unterscheidet sich von kovalenten oder ionischen Bindungen.

F: Warum haben Metalle eine niedrige Ionisierungsenergie?

A: Metalle haben eine niedrige Ionisierungsenergie, weil ihre Valenzelektronen im gesamten Metall delokalisiert werden können, d.h. sie sind nicht an einen bestimmten Metallkern gebunden und können sich frei in der gesamten kristallinen Struktur bewegen und ein "Meer" von Elektronen bilden.

F: Wie verursacht die metallische Bindung bestimmte Eigenschaften der Metalle?

A: Metallische Bindungen sind für viele der Eigenschaften von Metallen verantwortlich, wie z.B. Festigkeit, Formbarkeit, Duktilität, Glanz, Wärme- und Stromleitung. Das liegt daran, dass sich die Elektronen frei bewegen können, was die elektrische Leitfähigkeit und die schnelle Übertragung von Energie durch sie ermöglicht, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird.

F: Welche Art von Bindungen weisen nicht alle Metalle auf?

A: Nicht alle Metalle weisen eine metallische Bindung auf; Quecksilberionen (Hg2+2) bilden beispielsweise kovalente Metall-Metall-Bindungen.

F: Was ist eine Legierung?

A: Eine Legierung ist eine Lösung von Metallen, die oft ähnliche Eigenschaften wie reine Metalle hat, z.B. dass sie glänzt.

F: Wie leitet Graphit Elektrizität, obwohl es kein Metall ist?

A: Graphit leitet Elektrizität, obwohl es kein Metall ist, weil es wie einige andere Nichtmetalle auch freie Elektronen hat, die eine elektrische Leitfähigkeit ermöglichen.

F: Gibt es neben Graphit noch andere Nichtmetalle, die Elektrizität leiten können?

A: Ja, einige ionische Verbindungen, die geschmolzen oder in Wasser aufgelöst sind, haben ebenfalls frei bewegliche Ionen, die es ihnen ermöglichen, Elektrizität zu leiten.