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Als '''metallische Bindungen''' oder '''Metallbindungen''' bezeichnet man die [[Chemische Bindung|chemischen Bindung]]en, die in [[Metalle]]n und in [[Legierung]]en vorliegen. Diese Bindungsart ist durch das Vorhandensein von frei beweglichen (delokalisierten) [[Elektron]]en gekennzeichnet. Die Elektronen sind frei beweglich in einem '''Metallgitter''', gebildet aus den als dichte Kugelpackung angeordneten [[Kation|Metallkationen]], die sich leicht gegeneinander verschieben lassen. Diese Anordnung der Elementarteilchen ist für die makroskopischen Eigenschaften der Metalle, d. h. für die [[elektrische Leitfähigkeit]], für den metallischen Glanz und die [[Duktilität]] ([[Schmieden|Schmiedbarkeit]] bzw. [[Verformung|Verformbarkeit]]), verantwortlich und wird durch [[Elektrostatik|elektrostatische Anziehungskräfte]] zwischen Metall[[ion]]en und freien Elektronen stabilisiert.<ref name="Hans P. Latscha, Helmut A. Klein">{{Literatur| Autor=Hans P. Latscha, Helmut A. Klein | Titel=Anorganische Chemie Chemie-Basiswissen I | Verlag=Springer-Verlag | ISBN=978-3-662-05762-9 | Jahr=2013 | Online={{Google Buch | BuchID=lcKpBgAAQBAJ | Seite=98 }} | Seiten=98 }}</ref>

Die vorgenannten Eigenschaften von Metallen entstehen erst durch diese spezielle Art der chemischen Bindung; Einzelatome dieser Elemente haben diese Eigenschaften nicht. Da aber Glanz und Duktilität auch bei nichtmetallischen Stoffen auftreten können, ist die notwendige Bedingung dafür, dass bei einem Material (Metall, [[Legierung]] oder [[intermetallische Phase]]) tatsächlich ein metallischer Leiter vorliegt, der Nachweis eines negativen [[Temperaturkoeffizient]]en der [[Elektrische Leitfähigkeit|elektrischen Leitfähigkeit]], d. h., dass sich bei dem fraglichen Material die elektrische Leitfähigkeit bei Temperaturerhöhung verschlechtern muss.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=D. F. Shriver, P. W. Atkins, C. H. Langford |Titel=Anorganische Chemie |Hrsg=J. Heck, W. Kaim, M. Weidenbruch |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=2 |Verlag=WILEY-VCH |Ort=Weinheim |Datum=1997 |Seiten=85-94 |ISBN=3-527-29250-0}}</ref>

== Entstehung ==
[[Datei:Nuvola di elettroni.svg|mini|Metallgitter: positive Atomrümpfe umgeben von frei beweglichen Elektronen]]

Die Entstehung der metallischen Bindung veranschaulicht man sich nach dem einfachen [[Elektronengas]]modell folgendermaßen: Außenelektronen ([[Valenzelektron]]en) der Metalle, die sich auf der äußersten Schale befinden, sind nur schwach gebunden und können daher leicht vom Atom abgetrennt werden. Im Metall bildet sich deshalb ein Gitter aus (periodisch angeordneten) positiv geladenen Metallionen, den sogenannten [[Atomrumpf|Atomrümpfen]], welche jeweils die [[Rumpfladung]] tragen. Die abgegebenen Außenelektronen sind nun nicht mehr einem einzelnen Atom zugeordnet und können sich innerhalb des Gitters nahezu frei bewegen. Man spricht von einem Elektronengas oder einer Elektronengaswolke. Das Elektronengas lässt sich als [[Fermigas]] (nach dem italienischen Physiker [[Enrico Fermi]]) beschreiben. Als Folge der elektrostatischen Anziehung zwischen den Atomrümpfen und dem Elektronengas erhält man eine ungerichtete Bindung zwischen den Atomrümpfen und den Elektronen. Die delokalisierten Elektronen bewirken eine gute [[elektrische Leitfähigkeit]] und eine hohe [[Wärmeleitfähigkeit]] der Metalle, die mit steigender Temperatur abnimmt. Grund dafür sind die mit der Temperatur zunehmenden Gitterschwingungen ([[Phonon]]en), an welchen die Ladungsträger mit steigender Temperatur immer stärker streuen. Allerdings kann das einfache Elektronengasmodell keine quantitativen Aussagen beispielsweise zur elektrischen Leitfähigkeit machen.<ref name=":1">{{Literatur |Autor=E. Riedel, C. Janiak |Titel=Anorganische Chemie |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=8 |Verlag=Walter de Gruyter |Ort=Berlin / New York |Datum=2011 |Seiten=177-187 |ISBN=978-3-11-022566-2}}</ref>

Das quantenmechanische [[Bändermodell]] stammt aus der [[Molekülorbitaltheorie]] und ist dementsprechend komplexer. Es liefert aber zuverlässige quantitative Aussagen zu elektrischer Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, dem Photoelektrischen Effekt und vielen anderen messbaren Phänomenen.<ref name=":0" /><ref name=":1" />

In beiden Modellen bilden die positiv geladenen Atomrümpfe ein sogenanntes Metallgitter (Metallkristall), in dem sie analog zum [[Ionengitter]] periodisch angeordnet sind. Dabei sind verschiedene [[Kristallsystem|Gittertypen]] möglich. Ein kubisch flächenzentriertes Gitter, auch kubisch dichteste Packung genannt, tritt bei den Alkali- und Erdalkalimetallen, [[Aluminium]] sowie den [[Platinmetalle|Platinmetallen]] und den [[Münzmetalle]]n [[Kupfer]], [[Silber]] und [[Gold]] auf. Charakteristisch für dieses Gitter ist die hohe [[Duktilität]] (Verformbarkeit) der Metalle. Dabei können die Atomrümpfe gegeneinander verschoben werden, ohne dass eine Abstoßung dieser erfolgt. Der Zusammenhalt wird durch die delokalisierten Elektronen realisiert. Das alternative hexagonal flächenzentrierte Gitter, auch hexagonal dichteste Kugelpackung genannt, tritt u. a. bei den recht spröden Metallen [[Magnesium]], [[Titan (Element)|Titan]], [[Cobalt]] und [[Zink]] auf. Für [[Übergangsmetalle]] ist aufgrund der gerichteten Bindung zwischen den [[Atomorbital#Neben-_oder_Bahndrehimpuls-Quantenzahl_l|d-Orbitalen]] auch das raumzentrierte kubische Gitter stabil, die wichtigsten Vertreter dieser sehr spröden und harten Metalle sind [[Wolfram]], [[Chrom]] und [[Eisen]] (reines [[Gusseisen]] ist spröde). Andere Gittertypen sind bei unlegierten Metallen eher selten.<ref name=":1" /><ref>{{Literatur |Autor=A. F. Holleman, E. und N. Wiberg |Titel=Lehrbuch der Anorganischen Chemie |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=102. Auflage |Verlag=Verlag Walter de Gruyter |Ort=Berlin / New York |Datum=2007 |Seiten=113-120 |ISBN=978-3-11-017770-1}}</ref>

== Auftreten ==
Eine reine metallische Bindung tritt bei metallischen Elementen ([[Metalle]]n) und [[Legierung]]en (Mischungen von Metallen) auf. Andersartige metallische Festkörper weisen Mischformen von chemischen Bindungen auf. Einige [[Salze]] zeigen z. B. eine Übergangsform zwischen [[ionische Bindung|ionischer]] und metallischer Bindung, da diese metallisch glänzen, aber farbig sind, bzw. Strom nur in eine Richtung gut leiten ([[eindimensionales Metall|eindimensionale Metalle]]). Es ist aber auch gelungen, [[Kunststoff]]e ([[Polymer]]e, die normalerweise durch [[kovalente Bindung]] gekennzeichnet sind) mit metallischen Eigenschaften herzustellen. Hier wurden delokalisierte Elektronen in die Substanz durch das gezielte Einfügen von Doppelbindungen „eingebaut“. Bei sehr hohem Druck kann sogar der normalerweise gasförmige Stoff und elektrische Isolator [[Wasserstoff]] (H<sub>2</sub>) metallische Eigenschaften annehmen. Man nimmt an, dass dieser [[metallischer Wasserstoff|metallische Wasserstoff]] zum Beispiel in den „Gasriesenplaneten“ Jupiter und Saturn vorkommt.

Dadurch wird deutlich, dass die Ausdrücke kovalente Bindung, ionische Bindung und metallische Bindung zwar leichter verständlich sind, aber für Zwischenbereiche die [[Molekülorbitaltheorie]] bessere Beschreibungen und Vorhersagen treffen kann.<ref>{{Literatur |Autor=A. F. Holleman, E. und N. Wiberg |Titel=Lehrbuch der Anorganischen Chemie |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=102 |Verlag=Walter de Gruyter |Ort=Berlin / New York |Datum=2007 |Seiten=143-147 |ISBN=}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Bindungsarten}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4169574-4}}

[[Kategorie:Chemische Bindung]]

Metallische Bindung - Versionsgeschichte

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