Metallbindung

Metalle und deren Legierungen können durch eine Vielzahl gemeinsamer Eigenschaften charakterisiert werden. Das wohl bekannteste Charakteristikum ist ihre hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität, die sie deutlich von nichtmetallischen Elementen abhebt. Metalle sind dehn- und verformbar; sie zeichnen sich darüber hinaus durch einen typischen Metallglanz aus. Bei dem überwiegenden Teil der Elemente handelt es sich um Metalle. Typisch für Metalle ist, daß sie relativ leicht Elektronen abgeben; die hierfür aufzuwendende Ionisierungsenergie ist also gering. - Das Metallgitter wird von den positiv geladenen Atomrümpfen gebildet, die die festen Gitterpunkte in der Kristallstruktur bilden. Die Elektronen sind demgegenüber frei beweglich und bilden eine Art Elektronengas.

Mit wenigen Abweichungen kristallisieren Metalle nur in drei Gitterstrukturen:

- der kubisch-dichtesten Gitterpackung und

- dem kubisch-raumzentrierten Gitter,

- der hexagonal-dichtesten Kugelpackung.

Im kubisch-raumzentrierten Gitter sind jedem Atomrumpf acht andere benachbart, in der kubisch-dichtesten und in der hexagonal-dichtesten Kugelpackung dagegen zwölf. Die Anzahl der benachbarten Atomrümpfe wird als sog. Koordinationszahl angegeben.

Metallbindungen werden durch Valenzelektronen zusammengehalten, die sehr stark delokalisiert sind, da sie sich mehr oder weniger frei zwischen den Atomrümpfen hin- und herbewegen. Dies geschieht so, daß nirgends eine Anhäufung von Ladungen entsteht.

Somit verursachen elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den negativ geladenen Elektronen und den positiv geladenen Atomrümpfen den Zusammenhalt des Metallgitters. Diese Bindungskräfte wirken auf alle Atomrümpfe gleich stark. Die Atomrümpfe führen dabei Schwingungen um die Gitterpunkte aus; diese Schwingungen werden durch Wärmezufuhr solange verstärkt, bis das Metallgitter auseinanderbricht.