zum Directory-modus

Metallbindung

Die Metallbindung: Elektronengas

Die charakteristischen chemischen und physikalischen Eigenschaften der Metalle leiten sich von ihren niedrigen Ionisierungsenergien ab. Die äußeren Elektronen können relativ leicht vom Atomrumpf abgespalten werden. In einem Metallkristall werden die Gitterplätze von positiv geladenen Metallionen (Atomrümpfe) besetzt, deren Zusammenhalt wiederum von den im Gitter frei beweglichen ursprünglichen Valenzelektronen, dem Elektronengas, bewirkt wird.

Abb.1
Abb.2

Für die Bindung werden nur die Valenzelektronen benutzt, das heißt jedes Metallatom gibt im Allgemeinen nur wenige Elektronen an das Elektronengas ab. Dies sind bei den Hauptgruppenmetallen s- und p-Elektronen. Bei den Nebengruppenmetallen können auch d- und bei den Lanthaniden und Actiniden auch f-Elektronen abgegeben werden.

Metallkristalle sind dicht gepackt, das heißt jedes Metallion hat eine große Zahl von Nachbarn. Die Koordinationszahl beträgt meist 12 oder 8.

Da die Metalle andererseits nur über wenige Valenzelektronen verfügen, können keine kovalenten Bindungen zu diesen Nachbarn ausgebildet werden. Die Metallbindung ist eine Elektronenmangelbindung. Der energetisch günstigere Zustand der Metallbindung gegenüber isolierten Metallatomen beruht auf der Delokalisierung der Valenzelektronen. Das Elektronengas ist als ein sich über den ganzen Metallkristall erstreckendes mesomeres System zu verstehen. Da delokalisierte Systeme geringe Energie aufweisen, stammt die aufzubringende Ionisierungsenergie aus dem mit der Delokalisierung verbundenen Energiegewinn.

Die gute Beweglichkeit der delokalisierten Elektronen hat die hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit der Metalle zur Folge. Für Metalle ist eine Abnahme der Leitfähigkeit mit steigender Temperatur charakteristisch. Dies lässt sich damit erklären, dass die Metallionen mit steigender Temperatur verstärkte Schwingungen um ihre Ruhelage ausführen und so den Elektronenfluss zwischen den angelegten Polen behindern. Die Leitfähigkeit sinkt hier also wegen geringerer Beweglichkeit der Elektronen.

<Seite 1 von 4