Metallbindung

Die Metallbindung ist eine spezielle Art der chemischen Bindung, die durch Anziehungskräfte zwischen Metall-Ionen und freien Elektronen verursacht wird. Die von den Metallatomen abgegebenen Elektronen sind nicht fest an eine bestimmte Stelle innerhalb des Gitters gebunden. Sie können sich frei innerhalb des Festkörpers bewegen und ermöglichen daher die gute elektrische Leitfähigkeit und die hohe Wärmeleitfähigkeit der Metalle.

Man bezeichnet die freien Elektronen im metallischen Festkörper auch als Elektronengas - häufig nennt man sie nach dem italienischen Physiker ENRICO FERMI (1901-1954) auch Fermigas. Die hohe Beweglichkeit der Elektronen des Fermigases ermöglicht es ihnen, einem an das Metall angelegten elektrischen Feld besonders leicht zu folgen. Allerdings darf man sich die Elektronenbewegung im Metall nicht als völlig geordnet vorstellen. Ähnlich wie die Teilchen eines idealen Gases fliegen auch die Elektronen in verschiedenen Raumrichtungen umher. Ein elektrisches Feld verleiht ihnen zusätzlich zu dieser ungeordneten Bewegung eine gerichtete Geschwindigkeitskomponente, sodass die Ladungsträger in einer bestimmten Richtung zu driften beginnen.

Für das Verständnis des elektrischen Leitungsvorganges ist weiterhin von Bedeutung, dass die Ionen im Metallgitter Schwingungen um ihre Ruhelage ausführen. Dadurch werden die Elektronen in ihrer Bewegung behindert. Je höher die Temperatur des Metalles ist, desto intensivere Schwingungen führen die Ionen aus, desto mehr werden die Elektronen behindert. Äußerlich bemerkt man diesen Sachverhalt anhand der Temperaturabhängigkeit des ohmschen Widerstandes der Metalle.