Metallbindung

Verbinden sich nur gleiche Metallatome miteinander, so entstehen (Rein-) Metalle. Sie weisen einige typische Eigenschaften auf. Sie sind bei Raumtemperatur fast immer fest, haben meist einen metallischen Glanz, sind leicht verformbar und leiten den elektrischen Strom.

Von großer Bedeutung ist auch die Unterscheidung in edle und unedle Metalle.

Man betrachtet hierfür das Reaktionsverhalten der Metalle. Edle Metalle sind all jene, die korrosionsbeständig sind. Unedle Metalle hingegen reagieren mit dem Luftsauerstoff, sie oxidieren (korrodieren). Eisen rostet hierbei durch, während andere unedle Metalle wie Aluminium sich lediglich mit einer Oxidschicht überziehen, die dann das restliche Metall vor weiterer Oxidation schützt (Passivierung).

Edelmetalle reagieren zudem nicht mit Salzsäure, während sich unedle Metalle unter Wasserstoffbildung auflösen.

Bei der Metallbindung gibt jedes Atom seine Valenzelektronen ab. Es entstehen positiv geladene Metallkationen (sogenannte Atomrümpfe). Die abgegebenen Elektronen sind frei beweglich und bilden das sogenannte Elektronengas, das eine Abstoßung zwischen den Metallkationen verhindert und so das Metallgitter fest zusammenhält.

Die Zusammensetzung des Metallgitters gibt man mit einer chemischen Formel an, die die kleinstmögliche Einheit beschreibt. Setzt sich das Metall nur aus Na-Atomen zusammen, so reicht es, das Elementsymbol zu schreiben: Na. Das bedeutet, dass dieses Metall zu 100 % aus Na-Atomen gebildet ist.

Verbinden sich Metallatome von mindestens zwei verschiedenen Metallen miteinander, so erhält man eine Legierung. Die meisten metallischen Werkstoffe sind keine reinen Metalle, sondern aus verschiedenen Metallen zusammengesetzt. Man kann so die Eigenschaften der entstehenden Verbindung verändern. Man kann Metalle z. B. härter, dehnbarer, korrosionsbeständiger machen oder ihre Farbe ändern.

Die Zusammensetzung einer Legierung erkennt man an ihrer chemischen Formel. An erster Stelle steht der Hauptbestandteil, dann folgen die weiteren Bestandteile. Bronze wird demnach mit der Formel CuSn beschrieben, da sie mehrheitlich aus Kupfer besteht. Wie viel Kupfer sich tatsächlich in der Verbindung befindet, kann variieren. Für gewöhnlich enthalten Bronzen mindestens 60 % Cu.

Für Bronze mischt man Kupfer- und Zinn-Atome in der Schmelze. Das entstehende Metallgitter ist durch die unterschiedlichen Atomgrößen schwerer verschiebbar. Bronze ist nicht so gut verformbar wie ihre reinen Ausgangsmetalle. Bronze ist härter als Kupfer bzw. Zinn.