Metallbindung – Metalle
Metalle
87 der 118 bekannten Elemente sind Metalle. Sie haben folgende Eigenschaften:
- elektrisch leitfähig
- metallischer Glanz
- Feststoffe bei Raumtemperatur (mit Ausnahme von Quecksilber (Hg))
- hohe Wärmeleitfähigkeit
- Duktilität (Verformbarkeit)
Metallbindung
Die Metallbindung unterscheidet sich sowohl von der Ionenbindung als auch von der Atombindung. Bei der Metallbindung geben die Atome ihre Valenzelektronen ab und bilden damit Kationen. Sie sind daher nur die Atomrümpfe. Diese lagern sich möglichst dicht zu einem Metallgitter zusammen.
Die Valenzelektronen befinden sich zwischen den positiv geladenen Metallrümpfen. Sie sind delokalisiert, d.h. frei beweglich, und bilden ein Elektronengas. Die Bindung beruht insgesamt auf den Zusammenhalt der Atomrümpfe (ca. 20 % des Volumens) und des Elektronengases („Kitt“, ca. 80 % des Volumens).
Gewinnung von Metallen am Beispiel des Aluminiums
- Aluminium ist das 3. häufigste Element und das häufigste Metall überhaupt: Es hat einen Anteil von 7,3 % am Aufbau der Erdkruste.
- Vorkommen in Erden, Gesteinen: häufigste Verbindung Al2O3 · H2O (Bauxit)
- Gewinnung durch Schmelzflusselektrolyse (Schmelzpunkt 2050°C)
- Schritt: Reinigung von anderen Verbindungen (Fe2O3, TiO2)
- Schritt: Zugabe einer Fluoridverbindung, wodurch der Schmelzpunkt auf unter 1000°C abgesenkt wird
- Schritt: Anlegen einer Spannung an die Schmelze = Elektrolyse (Aluminiumionen wandern zur Kathode, Sauerstoffionen zur Anode)
Reaktionen der Metalle: Verhalten gegenüber Säuren
Unedle Metalle
Unedle Metalle sind Metalle, die sich in Säuren (z.B. Salzsäure) unter Wasserstoffentwicklung lösen. Gibt man zum Beispiel Magnesium in eine Salzsäurelösung, erhält man Magnesiumchlorid und Wasserstoffgas:
Edle Metalle
Edle Metalle hingegen lösen sich nicht unter Wasserstoffentwicklung. Konzentrierte Salpetersäure kann Kupfer auflösen. Dabei bildet sich Kupfernitrat Cu(NO3)2