Lexikon: Metall

 

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Metalle sind die größte Gruppe der chemisches_Element|chemischen Elemente, etwa 80 % der Elemente sind Metalle. Sie sind im allgemeinen gute Leiter_(Physik)#Elektrischer_Leiter|elektrische Leiter. Im Periodensystem der Elemente sind sie nicht bestimmten Reihen oder Perioden zugeordnet, vielmehr befinden sie sich links und unterhalb einer Linie vom Bor zum Polonium. Oben rechts befinden sich die Nichtmetalle, dazwischen die Halbmetalle.

Metalle in der Chemie

Metallcharakter

Metalle geben leicht Elektronen ab, weil sie niedrige n haben, sie kommen deshalb meistens in positiven Oxidationsstufen vor. Metalle zeichnen sich außerdem im Aussehen durch ihren metallischer Glanz|metallischen Glanz aus. Die Oberfläche kann jedoch in Folge von Passivierung (Reaktion mit Luftsauerstoff) mit einer Oxidschicht überzogen sein. Alle Metalle besitzen elektrische Leitfähigkeit, die mit dem Bändermodell erklärt werden kann.

Schmelz- und Siedetemperaturen

Die folgende Tabelle zeigt die Schmelz- und Siedetemperaturen einiger Metalle (bei Normaldruck):

Metall Schmelztemperatur Siedetemperatur (in Grad Celcius)
Aluminium 660 2467
Wolfram 3410 ca. 5900
Kupfer 1083 2567
Zinn 232 2260
Blei 328 1740
Zink 419,5 907

Wärmeleiteigenschaften

Die für die Wärmeleitung relevaten Eigenschaften wie Dichte, Wärmekapazität, und Temperaturleitfähigkeit variieren stark. So hat etwa Silber mit 427 W/(m K) eine ca. 20-fach höhere Wärmeleitfähigkeit als Mangan. Temperaturleitfähigkeit|Weitere Werte.

Einteilung

Traditionell unterteilt man Metalle nach der Dichte in e und Leichtmetalle, nach der Reaktivität in Edelmetalle und unedle Metalle.

Daneben ist gerade für das chemische Verhalten die Zugehörigkeit zu Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems entscheidend.

Siehe auch: Refraktärmetalle

Vorkommen

Der Erdkern besteht zum größten Teil aus , da es das Kernphysik|physikalisch stabilste Element ist.

In der Erdkruste dagegen überwiegen die Nichtmetalle, relativ häufige Metalle sind Aluminium, , Mangan, Titan (Element)|Titan, , , und . Viele seltene Metalle treten aber in ihren Abbaustätten stark angereichert auf, so dass sich ein Abbau lohnt.

e, die klassische Werkmetalle in abbauwürdigen Konzentrationen enthalten, werden Erze genannt. Zu den wichtigsten Erzen gehören:

  • Sulfide
  • Carbonate

Andere Metallverbindungen wie Kochsalz oder Kalk werden dagegen nicht als Erze bezeichnet.

Manche Edelmetalle, v. a. Gold, kommen auch gediegen, d. h. in reiner Form und nicht als Verbindung/Erz vor.

Verbindungen

Die Verbindungen oder auch Lösung (Chemie)|Lösungen von verschiedenen Metallen miteinander heißen Legierungen. Diese haben z. T. völlig andere physikalische und chemische Eigenschaften als die reinen Metalle. Vor allem die Härte ist teilweise um Größenordnungen höher. Ebenso ist vielfach die Korrosion (Chemie)|Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht. Reine Metalle werden praktisch nicht verwendet. Anders sieht das bei der Herstellung elektrischer Leitungen aus. Da die Leitfähigkeit bei reinen Metallen am größten ist, finden hierfür unlegierte Metalle, vor allem , aber auch Aluminium, Verwendung.

Mit vielen Nichtmetallen werden Ionenverbindungen eingegangen, wobei aber gerade bei Übergangsmetallen beziehungsweise bei größeren Anionen wie dem Sulfid-Ion alle Übergangsstufen zur Atombindung vorkommen.

Mit Nichtmetallen wie , und werden auch Klathrat|Einlagerungsverbindungen gebildet, wobei sich die Nichtmetallatome in Lücken des Metallgitters befinden, ohne dieses wesentlich zu verändern. Diese Einlagerungsverbindungen behalten die typischen Metalleigenschaften wie die Elektrische Leitfähigkeit.

Metallkationen, v. a. die der Nebengruppenmetalle, bilden mit Basen (, , Halogeniden, Cyanid u. v. a.) Komplexverbindungen, deren Stabilität nicht allein durch die elektrostatische Anziehung erklärt werden kann.

Metalle in höheren Oxidationszahl|Oxidationsstufen bilden auch Komplexanionen, z. B. löst sich Chromtrioxid CrO3 in unter Bildung des Chromat-Anions CrO42-: CrO3 + 2 KOH -> K2CrO4 + H2O

Verwendung

Viele Metalle sind wichtige Werkstoffe. Unsere moderne Welt wäre ohne Metalle unmöglich. Nicht ohne Grund werden Phasen der Menschheitsentwicklung nach den verwendeten Werkstoffen als , Bronzezeit, Eisenzeit bezeichnet.

Die folgende Tabelle enthält die wichtigsten Metalle und Legierungsbestandteile, keine Verbindungen.

  • Aluminium: bedeutendstes Leichtmetall
  • Beryllium
  • : Legierungen, Bleiakkumulator, Lot (Metall)|Lote
  • : Bestandteil von Akkumulatoren
  • Chrom: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl, Chrom-Nickel-Stahl), Überzugsmetall
  • : wichtigstes Werkmetall (Gusseisen, Stahl), viele Legierungen
  • Gold: Schmuckmetall, Blattgold, Elektrotechnik, Wertanlage, Währungsabsicherung
  • Iridium
  • : legiert mit Natrium als Kühlmittel in Kernreaktoren
  • Kobalt: Magnete
  • : Elektrotechnik (zweithöchste Leitfähigkeit nach Silber), Bronze, Messing
  • : für besonders leichte Werkstücke mit nicht allzuhohen Ansprüchen an die Festigkeit; Einweg-Blitzbirnen bzw. Blitzlichtpulver
  • Mangan: Legierungsbestandteil (Manganstahl)
  • Molybdän: Legierungsbestandteil (Molybdän-Stahl) zur Erhöhung der Warmfestigkeit
  • : legiert mit Kalium als Kühlmittel in Kernreaktoren
  • Nickel: Legierungen (Nickel-Eisen, Nickel-Chrom, Nickel-Kupfer etc.), Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl, Chrom-Nickel-Stahl), Magnete
  • Osmium: legiert mit Wolfram in Glühlampen
  • Palladium: Wasserstoffspeicherung
  • : Schmuckmetall, , Wertvollstes Metall
  • Quecksilber: Thermometer
  • Rhodium: Schmuckmetall
  • Ruthenium
  • : Schmuckmetall, Fotografie
  • Tantal: Kondensatoren
  • Titan (Element)|Titan: für Leichtbauweise ohne Rücksicht auf die hohen Kosten
  • : Kernreaktoren, Radioaktivität
  • Vanadium: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl) für wärmfeste Stähle
  • Wismut
  • Wolfram: Glühlampen (höchster Schmelzpunkt aller Metalle), Spezialstähle, Wolframcarbid
  • : Legierungsbestandteil (Messing), Zinkdruckgussteile (Zamak-Legierung), Verzinkung von Stahlteile (Feuerverzinkung, Bandverzinken, ..)
  • Zinn: Legierungsbestandteil (Bronze), Lot (Metall)|Lote (Lötzinn), Zinnfiguren
  • Zirkonium

Metalle in der Astronomie

In der bezeichnet Metall jedes chemische Element mit einer höher als . Diese Unterscheidung ist sinnvoll, da und Helium zusammen mit einigen Spuren von Lithium die einzigen Elemente sind, welche im Universum auftreten, ohne ein Produkt (Chemie)|Produkt der innerhalb von en zu sein. Die Metallizität von Objekten des Weltraum|Weltraums kann daher als Indikator für seine stellare Aktivität aufgefasst werden.

Metall in der Chinesischen Philosophie

Metall bezeichnet ein Element der traditionellen Chinesische Philosophie|Chinesischen Philosophie.

Siehe auch

  • Metallgitter – Metallbindung
  • Halbmetall – Nichtmetall

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