Metall - IMN/HTWK

4.4
Metallische Bindung
Li
Be
B
C
N
O
F
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Ga
Ge
As
Se
Br
Rb
Sr
In
Sn
Sb
Te
I
Cs
Ba
Tl
Pb
Bi
Po
At
- Metalle etwa 4/5 aller Elemente,
alle Nebengruppenelemente
- Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle
- Eigenschaften an Existenz großer Atomverbände (Kristall) gebunden
- geringe Ionisierungsenergie
• Elektronengas-Modell
Paul Drude, Hendrik A. Lorentz, 1900
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
- Positiv geladene Atomrümpfe
Kristallgitter angeordnet.
sind
im
- Valenzelektronen bewegen sich zwischen
den Atomrümpfen des Kristalls frei wie
Gasmoleküle (Elektronengas).
- Erklärung der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sowie des metallischen
Glanzes
- zunehmende Eigenbewegung der AtomAtomrümpfe
bei
Temperaturerhöhung,
der elektrische Widerstand steigt
• Kristallstrukturen
In Metallen ordnen sich die gleich großen,
einander berührenden "Kugeln" nach geometrischen Gesichtspunkten so dicht wie möglich
an.
Einzelne Schicht mit dichtest gepackten Kugeln
Sorten von Lücken für die zweite Schicht:
Bildung tetraedrischer und oktaedrischer
Hohlräume
Mögliche dichteste Kugelpackungen durch Einbau
einer dritten Schicht:
Schichtfolgen: ABAB
ABCABC
A
C
B
B
A
A
Hexagonal-dichteste
Kugelpackung (A3-Typ)
Kubisch-dichteste
Kugelpackung (A1-Typ)
Einzelne Schicht, weniger dicht gepackt
Schichtfolge:
ABAB
KZ 8
a
Kubisch-innenzentrierte
Kugelpackung (A2-Typ)
• Metallische Kristalle
- ungerichtete Bindungskräfte, identische
Bausteine; wenige, geometrisch einfache
Strukturen mit großen Koordinationszahlen
Meistens
Kubisch (F):
Kupferstruktur
Hexagonal:
Magnesiumstruktur
Kubisch (I):
Wolframstruktur
- metallischer Glanz, Undurchsichtigkeit
- einzelne Metalle mit unterschiedlichen
Modifikationen (Polymorphie)
- unterschiedliche Schmelzpunkte, hohe Dichten
- gute elektrische (Abnahme bei Temperaturerhöhung) und thermische Leitfähigkeit
- Duktilität (plastisch verformbar, dehnbar)
F
- Legierungsbildung (gegenseitige Ersetzbarkeit
in Gittern)
Arten von kristallinen Feststoffen
Kovalente
Kristalle
Molekülkristalle
Ionenkristalle
Metallkristalle
Gerüststruktur
Kristallstruktur
(H2O, CH4)
Kristallstruktur
(NaCl, BaO)
Kugelpackung
(Mg, Cu, W)
Intermolekulare
Bindung
Ionenbindung
Metallbindung
Schichtenstruktur
Kettenstruktur
Kovalente
Bindung