Metallbindung – Einführung

Im Rahmen der Allgemeinen Chemie lernt man die drei grundsätzlichen Stoffklassen „molekulare Stoffe“, „Salze“ und „Metalle“, sowie deren Bindungstypen „Atombindung“, „Ionenbindung“ und „Metallbindung“ kennen. Alle Bindungen beruhen dabei auf dem gleichen „physikalischen“ Prinzip, der anziehenden Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen vor. Diese geladenen Teilchen können Protonen (Kernladung), Elektronen oder Ionen sein

Metallbindung – eine Einführung

Eine metallische Bindung liegt bei Metallen und in Legierungen vor, das heißt es sind immer nur Metallatome an der Bindung beteiligt. Daher lässt sich die Metallbindung von der Atombindung bzw. Ionenbindung unterscheiden. Ebenfalls wie die anderen Bindungstypen versucht die anziehende Wechselwirkung zwischen zwei entgegengesetzt geladenen Teilchen die Metallbindung. Die Metallbindung ist dabei frei beweglichen (negativ geladenen) Elektronen und positiv geladenen Metallatomrümpfen gekennzeichnet.

Die Bildung der positiv geladenen Metallatomrümpfe lässt sich mit Hilfe des Bohrschen Atommodells und der Edelgaskonfiguration erklären. Die meisten Hauptgruppenmetalle (I bis III. Hauptgruppe) haben 1 bis 3 Valenzelektronen auf der äußersten Schale. Damit die Metallatome eine Edelgaskonfiguration (volle Valenzschale mit 8 Valenzelektronen) erreichen, geben die Metalle die 1 bis 3 Valenzelektronen ab (dies ist energetisch günstiger, als 7 bis 5 Valenzelektronen aufzunehmen) und erreichen eine Edelgaskonfiguration.

Die Valenzelektronen von Metallatomen

Die Valenzelektronen von Metallatomen sind nur schwach gebunden und können daher leicht abgetrennt werden. So bilden sich positiv geladene Metallionen (=> Elektronenmangel), die sogenannte Atomrümpfe, die das Metallgitter bilden. Da in einem Metall (die bevorzugt Valenzelektronen abgeben) keine anderen „Bindungspartner“ vorhanden sind, die die abgegebenen Elektronen aufnehmen. Daher sind die abgegebenen Valenzelektronen nun nicht mehr an einem einzelnen Metallatom gebunden und bewegen sich innerhalb des Gitters nahezu frei.

Metallbindung

Metallbindung

Die frei beweglichen Elektronen bewegen sich um alle Metallatome und halten diese so zusammen, wobei sich das sogenannte Metallgitter bildet. Daher sind die Metallatomrümpfe auf festen Plätzen im Metall(gitter) fixiert, daher ist ein Metall auch (im Vergleich zu Salzen) ein Stoff mit einem hohen Härtegrad.