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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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    Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.

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Die Autor*innen
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André Otto
Metallbindung
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Metallbindung Übung

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

    Tipps

    Überlege dir, was ein Metalllöffel und Aluminiumfolie gemeinsam haben.

    Lösung

    Vergleichst du zu Hause mal einen Metalllöffel mit Aluminiumfolie, erkennst du schnell, dass beide einen metallischen Glanz besitzen. Sicher weißt du auch, dass Aluminiumfolie oft auf Rollen aufgewickelt ist, während ein Löffel viel kleiner ist. Die Größe kann also keine Gemeinsamkeit sein. Und auch wenn du die Aluminiumfolie so zerschneidest, dass sie genauso groß ist wie der Löffel, bemerkst du dabei, dass beides unterschiedlich schwer ist. Manchmal ist ein Metalllöffel etwas verbogen. Und auch Aluminiumfolie kannst du knüllen und biegen, auch wenn es etwas leichter geht als mit dem Metalllöffel. Metalle sind nämlich alle verformbar, manche etwas leichter und manche eben etwas schwieriger. An jedem Stecker für eine Steckdose kannst du ebenfalls Metall erkennen. Das liegt daran, dass alle Metalle eine elektrische Leitfähigkeit besitzen. Die Farbe von Metallen ist ganz unterschiedlich, was man leicht an einem Goldring und einem Silberring erkennen kann.

    Außerdem ist es dir sicher schon passiert, dass du einen Metalllöffel in eine Tasse heißen Tee gestellt hast und der Löffel nach einiger Zeit auch warm war. Dies ist eine Eigenschaft, die alle Metalle gemeinsam haben. Und auch hier gilt: manche mehr, manche weniger.

  • Erkläre das Modell der Metallbindung.

    Tipps

    Es herrscht eine besondere Beziehung zwischen den Teilchen: „Jedes für alle, alle für jeden.“

    $Ag \rightarrow Ag^+ + e^-$

    Lösung

    Ein Metall besteht aus vielen Metallatomen, wobei sich die Atomrümpfe systematisch in einem Metallgitter anordnen. Die Außenelektronen bzw. Valenzelektronen bewegen sich zwischen den Atomrümpfen frei hin und her. Deshalb sagt man auch, dass sie delokalisiert sind. Man bezeichnet die delokalisierten Elektronen auch als Elektronengas.

  • Gib an, was bei der Abgabe von Außenelektronen entsteht.

    Tipps

    Metallatome sind elektrisch neutral, während Ionen und Elektronen elektrisch geladen sind.

    Elektronen sind immer negativ geladen.

    Nicht alle Metalle geben gleich viele Außenelektronen ab.

    Lösung

    Wird bei einem Metallatom ein Außenelektron abgegeben, entstehen ein Metallion und ein Elektron. Dabei solltest du beachten, dass Elektronen immer negativ geladen sind. Metallatome sind immer elektrisch neutral. Daher sind Metallionen positiv geladen. Doch nicht alle Metallatome geben gleich viele Außenelektronen ab. Einige besitzen mehr als ein Außenelektron. Ist dies der Fall, geben sie z.B. drei Außenelektronen ab und bilden ein dreiwertiges Metallion, wie zum Beispiel Gold $Au^{3+}$.

  • Erkläre, was eine Legierung ist und wie sie entsteht.

    Tipps

    Messing und auch Bronze sind Legierungen.

    Bronze besteht aus Kupfer und Zinn.

    Überlege dir, was die Struktur des Metallgitters ausmacht.

    Lösung

    Eine Legierung ist eine Mischung aus verschiedenen Metallen. Man stellt sie künstlich her, um Eigenschaften der Basismetalle zu verändern. Beim Schmelzen vermischen sich auch alle Atomrümpfe miteinander. Diese bilden beim Abkühlen wieder ein Metallgitter, diesmal jedoch ein Metallgitter aus allen verschiedenen Atomsorten. Die älteste Legierung, die bekannt ist, ist Bronze. Sie wurde schon vor 5000 Jahren verwendet, um ihr Basismetall Kupfer härter zu machen. Bronze ist eine Mischung aus Kupfer und Zinn und wurde für Gebrauchsgegenstände, Waffen und auch Schmuck genutzt.

  • Nenne Bereiche, in denen Metalle vorkommen.

    Tipps

    Überlege dir, ob es Gegenstände mit Metallen in den jeweiligen Bereichen gibt.

    Lösung

    Ein Leben ohne Metalle ist nicht mehr denkbar. In jedem Lebensbereich findest du Gegenstände, die aus Metall sind oder metallische Bestandteile haben.

  • Erkläre, was bei steigender Temperatur mit der elektrischen Leitfähigkeit passiert.

    Tipps

    Elektrischer Strom ist ein Elektronenfluss zwischen einem Plus- und einem Minuspol.

    Der Widerstand erhöht sich bei steigender Temperatur.

    Lösung

    Tatsächlich sinkt die elektrische Leitfähigkeit von Metallen bei steigender Temperatur. Dies lässt sich damit erklären, dass die Atomrümpfe mit steigender Temperatur verstärkte Schwingungen um ihre Ruhelage ausführen und so den Elektronenfluss zwischen den angelegten Polen behindern, indem diese immer wieder an einen Atomrumpf stoßen. Der Widerstand im Leiter wird höher, sodass die Elektronen schlechter durch den Leiter fließen können. Auch deshalb werden Kabel von einer Isolierung umgeben.