Metalle und Salze
In dieser Lektion lernst du, wie Metalle und Salze innen aufgebaut sind. Du verstehst, warum Kupfer sich biegen lässt und Kochsalz zerbricht, und du leitest aus dem Aufbau die typischen Eigenschaften beider Stoffklassen ab.
- Fach: Chemie
- Klasse 9
- Thema: Chemische Reaktionen
- Dauer: 16 Min
- Niveau: Mittel
Zwei Sorten Gitter
Metalle und Salze sehen auf den ersten Blick ähnlich aus: Beide sind fest, beide haben hohe Schmelzpunkte, beide bilden regelmäßige Kristalle. Innen sind sie aber völlig unterschiedlich gebaut, und daraus folgen alle Eigenschaften, die du im Unterricht prüfst. Im Metall stehen ausschließlich positiv geladene Metallionen an festen Plätzen. Ihre Außenelektronen haben sie abgegeben, gehören aber keinem einzelnen Atom mehr, sondern wandern frei durch das gesamte Gitter.
Diese beweglichen Elektronen nennt man das Elektronengas. Sie erklären zwei Dinge gleichzeitig. Erstens leiten Metalle Strom und Wärme sehr gut, denn Ladung und Energie werden von den wandernden Elektronen weitergegeben. Zweitens lassen sich Metalle verformen: Verschiebt man eine Schicht Metallionen gegen die nächste, halten die Elektronen das Gitter weiterhin zusammen. Ein Kupferdraht reißt deshalb nicht, er biegt sich.
Im Salzgitter sitzen dagegen abwechselnd positive und negative Ionen. Jedes Ion ist von Nachbarn mit entgegengesetzter Ladung umgeben, und genau diese Anziehung hält den Kristall zusammen. Verschiebt man hier eine Schicht, geraten plötzlich gleich geladene Ionen nebeneinander. Sie stoßen sich ab und der Kristall zerspringt. Ein typischer Fehler ist die Aussage, Salze leiteten keinen Strom. Richtig ist: Als fester Kristall nicht, weil die Ionen festsitzen, in Wasser gelöst oder als Schmelze aber sehr gut.
Metallbindung oder Salzgitter?
Die Gegenüberstellung lohnt sich, weil viele Aufgaben dir eine Eigenschaft nennen und nach dem Stofftyp fragen – oder umgekehrt. Entscheidend ist immer, welche Teilchen im Gitter sitzen.
Merke dir die Leitsätze: Im Metall sitzen nur positive Ionen plus freie Elektronen, im Salz sitzen positive und negative Ionen ohne freie Elektronen.
Metallbindung
Nur Metallatome sind beteiligt. Die Außenelektronen werden gemeinsam genutzt und sind im ganzen Gitter frei beweglich.
Beispiele
- Cu (Kupfer)
- Fe (Eisen)
Signalwörter
- Positive Metallionen im Elektronengas
- Leitet Strom auch im festen Zustand
- Verformbar, biegsam, hämmerbar
- Metallischer Glanz
Salzgitter (Ionengitter)
Metall und Nichtmetall haben reagiert. Positive und negative Ionen ordnen sich regelmäßig an.
Beispiele
- 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
- MgO (Magnesiumoxid)
Signalwörter
- Positive und negative Ionen im Wechsel
- Fest kein Strom, als Schmelze oder Lösung sehr gut
- Hart und spröde, zerspringt beim Schlag
- Viele Salze lösen sich gut in Wasser
Eigenschaften erklären
Erkläre, warum ein Kupferblech sich biegen lässt, ein Kochsalzkristall beim Hammerschlag aber zerbricht.
Gegeben:
- Kupfer: Metallgitter mit Elektronengas
- Kochsalz NaCl: Ionengitter
Gesucht:
Begründung der unterschiedlichen VerformbarkeitLösung:
- Im Kupfer werden beim Biegen ganze Schichten von Cu-Ionen gegeneinander verschoben.
- Die frei beweglichen Elektronen bleiben zwischen allen Ionen und halten das Gitter weiter zusammen – das Blech verformt sich, ohne zu brechen.
- Im NaCl-Gitter liegen Na-Ionen und Cl-Ionen abwechselnd. Beim Verschieben einer Schicht kommen gleich geladene Ionen nebeneinander zu liegen.
- Gleiche Ladungen stoßen sich ab, die Anziehung bricht entlang dieser Ebene zusammen und der Kristall spaltet.
Das Elektronengas macht Metalle verformbar, der starre Wechsel der Ladungen macht Salze spröde.
Jetzt bist du dran
Welche Eigenschaft folgt direkt aus dem Elektronengas im Metall?
Noch nicht. Die frei beweglichen Elektronen transportieren die Ladung durch das Gitter. Deshalb leiten Metalle Strom auch als Feststoff.
Das Wichtigste in Kürze
- Im Metallgitter sitzen positive Metallionen in einem Gas frei beweglicher Elektronen.
- Das Elektronengas erklärt Leitfähigkeit, Glanz und Verformbarkeit der Metalle.
- Im Salzgitter wechseln positive und negative Ionen regelmäßig ab.
- Salze sind hart und spröde, weil beim Verschieben gleiche Ladungen aufeinandertreffen.
- Salze leiten Strom nicht als Kristall, wohl aber gelöst oder geschmolzen.
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