Atomstruktur hat, und dass die chemischen Eigenschaften, d.h. die

Atomstruktur hat, und dass die
chemischen Eigenschaften, d.h. die
Art, in der diese Elemente mit
anderen reagieren, sowie bestimmte
physikalische Eigenschaften von
dieser Atomstruktur bestimmt
werden. Vereinfacht ausgedrückt
kann man das Atom als eine sehr
kleine Kugel mit einem Durchmesser
in der Grössenordnung von 2xlO~lom
betrachten. Der genaue Durchmesser
hängt vom jeweiligen Element ab.
Erst eine unvorstellbar grosse
Zahl von Atomen bilden
schliesslich ein Stück Metall, das
man auch in die Hand nehmen kann.
Alle Punkte und Kugeln sy mbolisieren Atome des gleichen Metalles, die
unterschiedlichen Farben wurden lediglich f ür eine bessere optische
Darstellung gewählt.
KRISTALLSTRUKTUR
In einer Flüssigkeit stehen die
Atome in einer lockeren Zufallsbindung und können sich
relativ frei bewegen. Erstarrt
diese Flüssigkeit zu einem festen
Körper (man spricht vom
ERSTARRUNGSPROZESS) so ordnen sich
die Atome auf eine regelmässige,
geometrisch aufgebaute Form hin,
die als Gitter bezeichnet wird.
Sie bilden jetzt die für die
besondere Substanz
charakteristische
Kristallstruktur. Eine zweidimensionale Darstellung wird in
der Abb. l gezeigt. Alle echten
Feststoffe (ob Metall oder
Nichtmetall) haben eine
regelmässige Kristallstruktur. Was
die Metalle in erster Linie von
den Nichtmetallen unterscheidet,
ist die Art und Weise, in der die
Atome innerhalb des
Kristallgitters miteinander
verbunden sind. Metallatome
zeichnen sich durch eine besondere
Art Bindung, die sogenannte
METALLBINDUNG aus, die diesen
Stoffen ihre Duktilität, Zähigkeit
und elektrische Leitfähigkeit
verleiht. Kugelpackungen können
theoretisch in 14
unterschiedlichen Anordnungen als
regelmässige geometrische Struktur
aufgebaut werden.Die meisten
Metalle ordnen sich jedoch in einer
von nur drei dieser 14
Gitterarten. Die entsprechenden
Zelleinheiten oder Baublöcke und
einige Metallbeispiele können den
Abb. 2a, 2b und 2c entnommen
werden.
Die Zelleinheit des Goldes ist ein
flächenzentrierter Würfel mit je
einem Goldatom in den Ecken und in
der Mitte der Würfelflächen.
Werden genügend andere, ähnliche
Zellen an jeder Fläche
hinzugefügt, so entsteht
schliesslich ein mit blossem Auge
sichtbarer Goldkristall (Abb. 3).
Man beachte, dass die Flächenatome
in jedem Kristall zwei
benachbarten Zellen und die
Eckatome vier Zellen gleichzeitig
angehören.
Zwei der genannten Beispiele,
Abb. 2a: Eine Zelleinheit der kugelzentrierten Würfelstruktur ist
mit Punkten loben) und als Anordnung von Kugeln (rechts)*)
dargestellt. Das Zentralatom ber ührt jedes Eckatom, zwischen den
Eckatomen besteht jedoch ein gewisser Abstand. Metalle mit
derartigen Strukturen sind:
Eisen (Fe) bei weniger als 91O°C und mehr als 14OO°C
Chrom (Cl) und Titan bei mehr als 885°C.
Abb. 2b: Eine einheitliche Zelle mit flächenzentrierter
Würfelstruktur. Jedes in der Mitte der Würfelebene liegende
Atom berührt die nächstliegenden Eckatome.
Beispiele für derart aufgebaute Metalle:

Gold
(Au)

Kupfer (Cu)

Silber (Ag)

Platin (Pt)

Eisen (Fe) bei Temperaturen zwischen 91O und 140O°C.
Abb. 2c: Eine Zelleinheit in dichter Sechskantstruktur .
Alle Atome in den Grundfl ächenebenen stehen miteinander in
Berührung, während die Atome der Zwischenebene in drei von
sechs ‚Nischen’ zwischen den Nischenatomen angeordnet sind.
Metalle mit dieser Struktur si nd beispielsweise:

Zink (Zn)

Kadmium (Cd), Titan (Ti) unter 885°C und Magnesium (Mg)