Eigenschaften von Metallen

Eigenschaften von Metallen

• Typische Eigenschaft von Metallen ist die hohe elektrische Leitfähigkeit (Bereich 6.3×10^5OOhm^-1(Silber) bis 7.07×10³Ohm^-1cm^-1(Pu)).

• Eine weitere Eigenschaft von Metallen ist die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit: Mit steigender Temperatur nimmt die Leitfähigkeit von Metallen ab (Ohmsches Verhalten), während die von Nichtmetallen und Halbleitern zunimmt.

• Optisches Verhalten “metallische Glanz”: Typisch für Metalle sind die hohe Reflektivität und Lichtundurchlässigkeit auch bei dünnen Metallschichten. Grund dafür sind die hohe Energiedichte in den besetzten und unbesetzten Bändern und die Überlappung von Leitungs- und Valenzband.

• Metalle sind auch -wie oben bereits erwähnt- in dünnen Schichten lichtundurchlässig: Durch Lichtabsorption angeregte Elektronen kehren unter Photonenabgabe sehr schnell wieder in den Grundzustand zurück. Deshalb wird das eingestrahlte Licht an einer Metalloberfläche fast vollständig reflektiert.

• Metalle sind wärmeleitfähig, da die leicht bewegliche Elektronen (Elektronengas im Metallgitter) Wärme in Form von kinetischer Energie durch ein Metallgitter weiter transportieren (Wiedemann-Franzsches Gesetz)

• Chemisch betrachtet bilden Metalle typischerweise Ionenverbindungen, in denen das Element als i.d.R. als Kation vorliegt und daher positive Oxidationsstufen annimmt.

Erklärung einer besonderen Eigenschaft von Metallen

• Metalle sind duktil (verformbar), d.h. sie sind nicht spröde wie z.B. Salze: Nach der Elektronengas-Hypothese verbinden sich Metallatome so, dass sich positiv geladene Metall-Atomrümpfe auf relativ festgelegten Positionen in einer Art Gitter (Metallgitter) befinden, während die Valenzelektronen der beteiligten Metallatome in einer Art Wolke (“Elektronengas”) im Metallgitter zwischen den Metall-Atomrümpfen relativ frei beweglich aufhalten  und das Metall dadurch zusammenhalten (positive und negative Teilchen ziehen sich an).
• Wenn in einem Ionengitter einzelne Schichten gegeneinander verschoben werden, kommt es zur Aneinanderlagerung gleich-geladener Ladungsträger (Anion + Anion und Kation + Kation). Da sich gleich-geladene Ladungsträger immer voneinander abstoßen, zerbricht das Ionenkristallgitter (daher sind Salze im Gegensatz zu Metallen spröde!). Beim Metall hingegen gleiten die Atomrümpfe aneinander vorbei und werden weiterhin von den delokalisierten Elektronen aneinander gebunden, so dass sich zwei gleich-geladene Teilchen niemals aneinander lagern und dadurch abstoßen.