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Metallbindung 10:36 min

Textversion des Videos

Transkript Metallbindung

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die Metallbindung. Das Video ist vorgesehen für die Klassenstufen 7 und 8, allgemeiner: für die Mittelstufe. Ich sage das ausführlich, damit sich die Damen und Herren Studenten nicht beschweren. Der Film gehört zur Reihe "Bindungen". An Vorkenntnissen solltest du wissen, was Atome, Ionen und Elektronen sind. Schön wäre es, aber nicht unbedingt notwendig, wenn du weißt, was kovalente Bindung und Ionenbindung sind. Mein Ziel ist es, dir die Metalleigenschaften durch das Bindungsmodell der Metallbindungen zu erklären. Das Video besteht aus 5 Abschnitten:

  1. Überall Metalle
  2. Metalleigenschaften
  3. Das Modell der Metallbindung
  4. Wir erklären die Metalleigenschaften
  5. Zusammenfassung.

  6. Überall Metalle: Ein Leben ohne Metalle ist einfach undenkbar. Wir benötigen sie und wir verwenden sie - tagein, tagaus. Sei es nun in der Technik oder in der Forschung oder vielleicht im Lebensalltag. Überall haben wir es mit Metallen zu tun. Und wir wollen uns heute die Frage stellen: Was haben alle Metalle gemeinsam? Und das sind eben:

  7. Die Metalleigenschaften: Ich glaube, ich mache erst mal ein Päuschen - immer diese Videodreherei. Ich werde mir mal einen Tee machen. Schön heiß muss er sein und soll dann auch abkühlen, damit man ihn trinken kann. Ich stecke mal den Silberlöffel hinein, das wird wohl helfen. Oh, mal probieren. Der Effekt ist sehr schnell spürbar. Der Löffel wird wirklich heiß und leitet die Wärme ab. Silber leitet die Wärme aller Metalle nun einmal am besten, aber die anderen tun das auch nicht schlecht. Metalle sind somit gute Wärmeleiter. Wir nutzen das beim Kochen aus. Außerdem sind sie gute elektrische Leiter. Man kann Metalle gut verformen, man kann sie schmieden und man kann sie gut biegen. Typisch für Metalle ist ihr Glanz.

  8. Das Modell der Metallbindung: Wie ihr sicher wisst, besitzen alle Atome Elektronen. Sie haben innere Elektronen, Elektronen, die weiter vom Kern entfernt sind, und sie haben Elektronen, die am weitesten vom Kern entfernt sind - das sind die Außenelektronen. Außenelektronen sind für die chemische Bindung verantwortlich. Außenelektronen können leicht abgegeben werden. So entstehen aus einem Silberatom ein Silberion und ein Elektron. Ein Silberatom trägt keine Ladung. Ein Silberion ist einfach positiv geladen. Ein Elektron ist einfach negativ geladen. In Formelschreibweise: Ag reagiert zu Ag+ und einem Elektron. Das Silberatom ist elektrisch neutral. Das Silberion und das Elektron tragen jeweils eine Ladung. Betrachten wir nun viele einzelne Metallatome: Man kann sie sich vorstellen, dass sie aus einem Ion - man nennt es auch Atomrumpf - und einem Elektron bestehen. Wir wollen nun einmal viele einzelne Metallatome in lockerer Form im Raum anordnen. Wir haben nun eine Anhäufung vieler einzelner Atome und müssen leider feststellen: Viele einzelne Atome alleine können nichts. Daher verfahren sie nach dem Prinzip "Vereint sind wir stark!". Wollen wir uns nun einmal anschauen, was mit den vielen Atomen passiert: Man erhält aus den Atomrümpfen ein richtiges Metallgitter. Aber was ist denn nun mit den Außenelektronen, die man auch Valenzelektronen nennt? Auch sie müssen mit. Die Außenelektronen befinden sich nun bei den entsprechenden Atomrümpfen. Reicht das nun wirklich für die Metallbindung? Die Antwort ist ein entschiedenes "Nein". Es gibt hier nämlich eine besondere Beziehung zwischen den Außenelektronen und den Atomrümpfen. Prosaisch könnte man das so formulieren: "Jedes für alle, alle für jeden!". Was ist nun damit gemeint? Schaut euch das einmal in der Animation an. Keines der Elektronen bleibt bei seinem eigenen Atomrumpf. Sie bewegen sich über das gesamte Metallgitter. Das heißt, die Elektronen sind frei beweglich. Man sagt auch: Die Außenelektronen sind über das gesamte Metallgitter delokalisiert. Bildlich gesprochen sind sie von den Atomrümpfen vergesellschaftet. Jedes Elektron gehört zu allen Atomrümpfen. Und gerade diese freie Beweglichkeit der Elektronen, diese Delokalisierung, führt zur Metallbindung. Manchmal wird behauptet, dass die Anziehung zwischen Elektronen und Atomrümpfen die Metallbindung hervorruft. Das ist aber falsch. Die delokalisierten Elektronen werden mitunter auch - bildlich - als Elektronengas bezeichnet. Das Elektronengas bewegt sich um die Atomrümpfe, hüllt sie im wahrsten Sinne des Wortes ein.

  9. Wir erklären die Metalleigenschaften: Wir haben die Metallbindung in einem kleinen, kompakten Modell dargestellt. Versuchen wir einmal, die Eigenschaften der Metalle am Beispiel dieses Silberlöffels zu erklären: Metalle besitzen einen typischen Glanz. Die Elektronen wirken wie ein Spiegel, das Metall glänzt. Metalle sind verformbar, man kann sie biegen. Das "Riesenmolekül", der Löffel, ist in die Elektronenwolke eingehüllt; sie schützt den Löffel vor Bruch. Metalle sind elektrische Leiter; das ist klar, denn sie verfügen über Elektronen - frei bewegliche Ladungsträger. Die Wärmeleitung ist etwas schwerer zu erklären: Durch die freien Elektronen führen Metalle Gitterschwingungen im Wärmebereich aus.

  10. Zusammenfassung: Wir haben gelernt, dass Metalle ein Metallgitter bilden. Dieses besteht aus Ionen - Atomrümpfen. Diese werden von delokalisierten, frei beweglichen Außenelektornen umspült. Das ist das Wesen der Metallbindung; sie führt dazu, dass es Metallstücke - Riesenmoleküle - gibt. Mit dem Modell der Metallbindung kann man die wichtigen Eigenschaften der Metalle erklären: den Glanz, die Biegsamkeit, die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitung.

Ich hoffe, ihr hattet ein wenig Spaß. Ich wünsche euch alles Gute. Bis zum nächsten Mal! Tschüss!

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3 Kommentare
  1. 001

    Lieber Jan,

    die Coulombsche Wechselwirkung spielt sowohl bei der kovalenten Bindung als auch bei der Metallbindung eine untergeordnete Rolle. Delokalisierung von Elektronen ist hingegen ihr Wesen. Das ist eine grundlegende unumstößliche Tatsache der chemischen Bindungstheorie.
    Die kovalente Bindung kann nicht "verstanden" werden. In der Mikrowelt existieren Gesetze, deren Plausibilität vom Standpunkt der Makrowelt nicht begründet werden kann. Viel eher gibt es Konzepte, die eine Beschreibung des Zusammenhaltes von Atomen in einem Molekül bezwecken. Das wichtigste Paradigma ist die Delokalisierung der Elektronen, deren "Vergesellschaftung" im molekularen System. In diesem Sinn sind die Bindungsverhältnisse im Graphit, in aromatischen Verbindungen und in Metallen sehr ähnlich.
    Die in vielen Lehrbüchern der Regelschule suggerierte Vorstellung, das Wesen der Metallbindung sei das Ergebnis der Anziehung von Atomrümpfen und Elektronen ist nicht nur unkorrekt sondern falsch. Es mag sein, dass so unterrichtet wird. Die Tatsachen jedoch stimmen mit einer solchen Vorstellung nicht überein.

    Viele Grüße

    André Otto

    Von André Otto, vor 7 Monaten
  2. Meconfluence

    Hmm... Durch die Beschreibung des "Vergesellschaftungsmodells" entsteht schnell der Eindruck, man habe die Bindung verstanden. Aber wo sind denn nun die anziehenden Wechselwirkungen, die einer Zerstreuung der Atome entgegenwirken? Delokalisierung alleine macht ja noch keine Bindung. Die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Atomrümpfen wurde als Bindungsursache sogar ausgeschlossen, allerdings ohne eine Alternative anzubieten.
    Alles was erklärt wird finde ich ansonsten gut erklärt und die übrigen Eigenschaften sind durch das Modell abgedeckt., außer vielleicht Biegsamkeit noch.

    Von Jan Paul Busch, vor 7 Monaten
  3. Default

    hat echt gut zu meinem Thema gepasst danke!

    Von Nelly M., vor mehr als 2 Jahren