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Metallbindung und Legierungen – Elektronengas, Leitfähigkeit, Verformbarkeit und Bindungsdreieck

ChemieChemische BindungAlter 17–18

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Eine Schicht positiver Metallionen in einem Gas aus delokalisierten Elektronen: Legen Sie eine Spannung an, um die Elektronen als Strom driften zu sehen, schlagen Sie auf das Metall, damit die Schichten gleiten, ohne dass es bricht, und erhitzen Sie Li, Na, K, Mg und Al, um ihre Schmelztemperaturen mit Ionenladung und Ionenradius zu vergleichen. Der Legierungsbildschirm fügt Substitutionsatome (Messing, Bronze, 18-Karat-Gold, Lötzinn, Duraluminium, Edelstahl) oder Kohlenstoff auf Zwischengitterplätzen (Stahl) hinzu, die die Schichten verzerren, mit Härte, Dichte und Verwendung; ein Van-Arkel-Ketelaar-Dreieck ordnet Stoffe nach Differenz und Mittelwert der Elektronegativität ein.

Lektion: Metallbindung, Eigenschaften der Metalle und Legierungen

Was sie zeigt

Metalle sind Gitter aus positiven Ionen, die durch ihre Anziehung zu einem Gas aus delokalisierten Elektronen zusammengehalten werden. Weil sich die Elektronen bewegen können, leiten Metalle den elektrischen Strom; weil die Bindung ungerichtet ist, können Ionenschichten aneinander abgleiten, deshalb sind Metalle verformbar und dehnbar. Eine höhere Ionenladung und ein kleinerer Ionenradius bewirken eine stärkere Anziehung und meist eine höhere Schmelztemperatur. In einer Legierung verzerren Atome anderer Größe die Schichten, sodass sie schwerer gleiten: Die Legierung ist härter. Das Bindungsdreieck ordnet die Bindung nach Mittelwert und Differenz der Elektronegativitäten ein.

So funktioniert es

Wählen Sie einen Reiter. Unter Metallbindung wählen Sie ein Metall, verschieben den Regler Spannung U, um einen Strom fließen zu lassen, und erhöhen die Temperatur, bis das Metall schmilzt; klicken Sie auf Hammer oder tippen Sie auf das Gitter, damit die Schichten gleiten. Unter Legierungen wählen Sie eine Legierung, verschieben den Zusammensetzungsregler und klicken auf Hammer. Unter Bindungsdreieck wählen Sie Element A und Element B, ein Beispiel, oder tippen auf das Dreieck.

Einstellbare Parameter

  • Modus Metallbindung, Legierungen, Bindungsdreieck
  • Metall Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Magnesium (Mg), Aluminium (Al)
  • Spannung U 0–0,1 V
  • Temperatur 20–750 °C
  • Legierung Kohlenstoffstahl (Fe + C), Edelstahl (Fe + Cr), Messing (Cu + Zn), Bronze (Cu + Sn), Goldlegierung (Au + Cu + Ag), Lötzinn (Sn + Pb), Duraluminium (Al + Cu)
  • Element A Cs, K, Ba, Na, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Si, Ag, Sn, B, P, H, C, S, I, Br, N, Cl, O, F
  • Element B Cs, K, Ba, Na, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Si, Ag, Sn, B, P, H, C, S, I, Br, N, Cl, O, F

Fragen zum Erkunden

  1. Warum verbiegt sich ein Metall unter dem Hammer, während ein Natriumchloridkristall zerspringt?
  2. Warum liegt die Schmelztemperatur von Aluminium höher als die von Natrium?
  3. Warum macht ein wenig Kohlenstoff im Eisen den Stahl viel härter, aber auch spröder?

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