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Metallbindung

Metalle sind allgegenwärtig! Ihre besonderen Eigenschaften sind auf die Metallbindung zurückzuführen, bei der viele Metallatome miteinander verbunden sind. Erfahre mehr über die Grundlagen und den Aufbau von Metallatomen. Neugierig geworden? Das und vieles mehr erwartet dich im folgenden Text!

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Team Digital
Metallbindung
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

Metallbindung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Metallbindung kannst du es wiederholen und üben.
  • Tipps

    Eine Antwort ist falsch.

    Lösung

    Metalle findest du aufgrund ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten überall um dich herum:

    • Sie können nämlich hervorragend Strom leiten, haben also eine gute elektrische Leitfähigkeit. Daher wird beispielsweise Kupfer in Stromkabeln verwendet.
    • Aber auch ihre Wärmeleitfähigkeit und Verformbarkeit macht sie interessant für verschiedenste Anwendungen wie beispielsweise in der dekorativen Schmiedekunst.
    • Des Weiteren sind Metalle glänzend. Dieser Glanz macht sie (unter anderem) zu einem hervorragenden Material für Schmuck.
    Diese faszinierenden Eigenschaften der Metalle sind auf ihre Metallbindung zurückzuführen.

  • Tipps

    Zwei Antworten sind richtig.

    Der Atomrumpf ist ein Atom ohne Außenelektronen.

    Lösung

    Ein Metall besteht aus vielen positiven Metallionen. Diese werden auch Atomrümpfe genannt und bilden zusammen ein Metallgitter aus.

    Um diese Atomrümpfe schwirren die negativ geladenen Elektronen. Die Außenelektronen sind bei Metallen so schwach an die Atomrümpfe gebunden, dass sie sich frei über das ganze Gitter wie eine diffuse Masse bewegen können. Sie sind delokalisiert. Man spricht daher nicht von einzelnen Elektronen, sondern von einem Elektronengas.

    Bei einer Metallbindung gibt es demnach zwischen dem negativ geladenen Elektronengas und den positiv geladenen Atomrümpfen elektrostatische Anziehungskräfte.

  • Tipps

    Zwei Antwortmöglichkeiten sind falsch und bleiben übrig.

    Die Valenzelektronen werden auch Außenelektronen genannt.

    Beim Elektronengas handelt es sich um frei bewegliche Elektronen.

    Lösung

    Metallatome entsprechen grundsätzlich dem allgemeinen Atomaufbau. Die Elektronen auf der äußersten Schale, die sogenannten Valenzelektronen, sind für die Metallbindung verantwortlich. Diese werden von den Metallatomen abgegeben und es entstehen positiv geladene Metallionen.

    Die delokalisierten Elektronen bewegen sich frei über das gesamte Metallgitter. Bei einer Metallbindung gibt es also zwischen dem negativ geladenen Elektronengas und den positiv geladenen Atomrümpfen elektrostatische Anziehungskräfte.

  • Tipps

    Die frei beweglichen Elektronen des Metalls lassen sich leicht in eine Richtung bewegen.

    Gute Wärmeleitfähigkeit hängt von der Beweglichkeit der Teilchen ab.

    Atomrümpfe können sich verschieben, werden aber durch das Elektronengas zusammengehalten.

    Lösung

    Bei einer Metallbindung gibt es zwischen dem negativ geladenen Elektronengas und den positiv geladenen Atomrümpfen elektrostatische Anziehungskräfte.

    Mit diesem Modell der Metallbindung sind alle Eigenschaften der Metalle anschaulich zu erklären:

    • Elektrische Leitfähigkeit: Für Strom benötigt man elektrische Ladungsträger. Das sind die frei beweglichen Elektronen im Elektronengas des Metalls. Liegt eine Spannung an, werden die Elektronen angeregt und flitzen in Richtung des angelegten Pluspols – es fließt Strom.

    • Wärmeleitfähigkeit: Durch die freie Beweglichkeit des Elektronengases im Metallgitter können die Elektronen ihre Bewegung und damit auch ihre Wärmeenergie auf andere Elektronen übertragen. Steigt die Temperatur, fangen auch die Atomrümpfe an, zu schwingen, wodurch noch mehr Energie weitergeleitet werden kann.

    • Verformbarkeit: Durch zugeführte Wärme oder auch durch Druck können Metalle ihre Form ändern, ohne dabei auseinanderzufallen oder zu zerbrechen. Dies liegt daran, dass die Metallbindung aufgrund der Gitteranordnung und des umgebenen Elektronengases sehr flexibel ist. Die Atomrümpfe im Gitter mögen sich verschieben, aber durch das Elektronengas wird das Metall dennoch zusammengehalten.

    • Glanz: Trifft Licht auf die Elektronen, werden diese in Schwingung versetzt und das Licht zurückgesendet, bevor es von den Atomen absorbiert werden kann.
  • Tipps

    Das Sonnenlicht wird von den Metallatomen nicht absorbiert, sondern reflektiert.

    Durch Erhöhen der Temperatur bewegt sich nicht nur das delokalisierte Elektronengas, sondern auch die Atomrümpfe beginnen, zu schwingen.

    Lösung

    Bei einer Metallbindung gibt es zwischen dem negativ geladenen Elektronengas und den positiv geladenen Atomrümpfen elektrostatische Anziehungskräfte.

    Mit diesem Modell der Metallbindung sind all die Eigenschaften der Metalle anschaulich zu erklären:

    Dazu zählen:

    • die elektrische Leitfähigkeit,
    • die Wärmeleitfähigkeit,
    • die Verformbarkeit und
    • der Glanz.
  • Tipps

    Bestimmte Legierungen sind unanfällig gegenüber Korrosion oder Rost.

    Lösung

    Legierungen werden typischerweise neben vielen anderen Einsatzgebieten in unserem Alltag im Brücken- und Autobau eingesetzt. Dabei spielt die Verbesserung der mechanischen Festigkeit und der Schutz vor Korrosion eine große Rolle.

    Der Einsatz in Holzspielzeug oder Kunststoffflaschen aus PET (Polyethylenterephthalat) ist eher unüblich.

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