27 Der Aufbau der Materie Wie verbinden sich Atome zu Metallen? Metalle bestehen aus Atomen, die Außenelektronen abgeben, um den Edelgaszustand zu erreichen. Sie bilden positiv geladene Metall-Ionen. Die abgegebenen Elektronen bleiben frei beweglich bei den Metall-Ionen und werden von ihnen gemeinsam genutzt. Die Metall-Ionen halten durch die frei beweglichen Elektronen zusammen. Diese Art der Verbindung von Atomen nennen wir „Metallbindung“ (Abb. 27.1). Welche besonderen Metall-Eigenschaften bewirkt die Metallbindung? Aus dem Physik-Unterricht der 3. Klasse weißt du, dass alle Metalle den elektrischen Strom leiten können (Abb. 27.2). Wird an ein Metall eine elektrische Spannung (zB Batterie) angelegt, können die frei beweglichen Elektronen im Metall strömen (Abb. 27.3). Die freien Elektronen können sichtbares Licht fast vollständig reflektieren. Daher glänzen Metalle und sind auch nicht durchsichtig. Durch den Abstand zwischen den positiv geladenen Metall-Ionen kann Wärmeenergie in Form von Teilchenbewegung weitergegeben werden – Metalle sind also gute Wärmeleiter. Die Teilchenbewegung kann dabei so stark werden, dass die Metall-Ionen ihren Platz verlassen. Metalle sind daher leicht schmelzbar (Abb. 27.5). Die einzelnen Schichten der Metall-Ionen lassen sich gegeneinander verschieben. Metalle lassen sich gut verformen, zB zu Drähten ziehen, zu Blechen walzen oder in Formen biegen (Abb. 27.4). Ein Modell der Metallbindung (Abb. 27.6) Material: etwa 100 Magnetkugeln (Neodym-Eisen-Bor-Magnet, 5 mm). Lege Schichten aus mehreren Magnetkugeln übereinander. Du erhältst ein Teilchenmodell eines Metallstücks. Welche Metall-Eigenschaften könnt ihr mit diesem Modell gut zeigen? Plant in der Gruppe eine Präsentation mit eurem Modell. Modelle können die Wirklichkeit nie komplett richtig darstellen. Welche Punkte der Metallbindung werden in diesem Modell falsch dargestellt? Diskutiert und notiert eine Mängelliste. Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+ 27.1 Metallbindung am Beispiel Kupfer: Jedes Cu-Atom gibt zwei Elektronen ab. Die Kupfer-Ionen (Cu2+) werden von frei beweglichen Elektronen zusammengehalten. Metall-Atome erreichen den Edelgaszustand, indem sie äußere Elektronen abgeben. Metallbindung: Die frei beweglichen Elektronen halten positiv geladene Metall-Ionen zusammen. M Infobox: Etwa 80 % der bekannten Elemente sind Metalle. 27.2 Alle Metalle (zB der Stahl der Zange) leiten den elektrischen Strom. Licht 27.3 Frei bewegliche Elektronen und locker sitzende Metall-Ionen bewirken die besonderen Eigenschaften von Metallen. V1 A2a A2b Metalle besitzen eine gute Leitfähigkeit für elektrischen Strom und Wärmeenergie. Sie sind gut schmelzbar, verformbar und haben eine glänzende Oberfläche. M 27.4 Metalle lassen sich gut verformen. 27.5 Metalle (zB Gold) lassen sich schmelzen und in Formen gießen. 27.6 Ein Modell der Metallbindung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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