Metalle und ihre Eigenschaften

Ca. 3/4 des Periodensystems der Elemente bestehen aus Metallen. Sie sind eine riesige Gruppe und viele davon spielen in unserem Alltag eine Rolle, z.B. Eisen als Stahl, Kupfer als Bronze oder Messing oder Kupferrohr, Silber und Gold als Edelmetalle. Doch was macht ein Metall zum Metall und was unterscheidet diese große Gruppe von den Nichtmetallen? Das klären wir hier.

Allgemeine Eigenschaften aller Metalle

Man kann grundsätzlich ein Metall an folgenden Eigenschaften erkennen und diese Eigenschaften auch anhand der inneren Struktur von Metallen erklären:

  1. Metalle glänzen
    - die meisten silbern, Gold allerdings goldfarben und Kupfer kupferfarben.
  2. Metalle leiten den elektrischen Strom
    - manche sehr gut (z.B. Silber oder Kupfer), andere weniger gut (z.B. Blei oder Titan)
  3. Metalle leiten die Wärme
    - manche sehr gut (z.B. Silber oder Gold), andere weniger gut (z.B. Quecksilber oder Blei)
  4. die meisten haben hohe Schmelz- und Siedetemperaturen
    - wichtige Ausnahmen: Quecksilber ist bei Raumtemperatur flüssig und Germanium kann schon bei Handwärme schmelzen; alle anderen Metalle haben eine Schmelztemperatur von um die Hundert bis Tausend Grad Celsius.
  5. Metalle lassen sich plastisch verformen
    - das bedeutet, man kann z.B. mit einem Hammer darauf hauen und es bleibt eine Beule.

Innere Struktur der Metalle

Alle wichtigen Eigenschaften der Metalle lassen sich durch die innere Struktur erklären - und genau das ist für die Prüfung und Tests in der Schule wichtig. Darum zeige ich Dir die innere Struktur hier und erkläre Dir die Zusammenhänge mit den Eigenschaften.

Metallatome sind gitterförmig aufgebaut und erinnern zunächst stark an den Aufbau von Salzen. Hier gibt es jedoch einige Unterschiede.

Bei Metallen sind nur die Atomrümpfe gitterartig angeordnet. Atomrümpfe sind die Kerne zusammen mit den inneren Elektronen.

Die Außenelektronen lassen sich bei Metallen leicht aus dem Atom lösen und werden von allen Seiten gleich stark angezogen. Die Außenelektronen schwirren zwischen den Atomrümpfen frei beweglich herum. Man nennt das die "Elektronenwolke".


Zusammenhang Aufbau & Eigenschaften der Metalle

Und wie hängt dieser Aufbau nun mit den Eigenschaften der Metalle zusammen?

Gehen wir sie einzeln durch:

 

1. Metalle glänzen

Alles, was wir sehen, ist Licht. Entweder sehen wir es, weil es direkt von einer Lichtquelle kommt (Sonne, Lampe oder Ähnliches) oder weil alle Dinge Licht mehr oder weniger reflektieren, das bedeutet so viel wie "zurückwerfen". 

Wenn ein Lichtstrahl auf ein Metall trifft, kann er nur gerade hindurch. Er wird von den inneren Teilchen des Metalls (Atomrümpfe oder Elektronen) nun reflektiert oder absorbiert, d.h. "geschluckt". Wird er absorbiert, ist er für uns nicht mehr sichtbar. Wird der Lichtstrahl aber reflektiert, ändert er die Richtung. Viele Lichtstrahlen treffen gleichzeitig auf - alle mehr oder weniger in einer Richtung. Sobald sie aber auf ein Hindernis stoßen, werden sie von den Elektronen und Atomrümpfen nun in alle Richtungen zerstreut. Das macht den Glanz des Metalls aus.

 

2. Metalle leiten den elektrischen Strom