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Re: metalle
rulorn - 30.05.2007, 11:32metalle
Legierungen
Die Verbindungen oder auch Lösungen von verschiedenen Metallen miteinander oder ineinander heißen Legierungen. Diese haben oft völlig andere physikalische und chemische Eigenschaften als die reinen Metalle. Vor allem die Härte ist teilweise um Größenordnungen höher. Ebenso ist vielfach die Korrosionsbeständigkeit deutlich erhöht. Der Schmelzpunkt von Legierungen liegt dagegen unter dem der reinen Metalle; bei einer bestimmten Zusammensetzung wird der tiefste Schmelzpunkt erreicht, das Eutektikum.
Reine Metalle werden praktisch nicht verwendet, außer bei der Herstellung elektrischer Leitungen, da reine Metalle die größte Leitfähigkeit besitzen. Hier werden unlegierte Metalle verwendet, vor allem Kupfer und Aluminium.
Chemische Eigenschaften
In Verbindung mit Nichtmetallen treten die Metalle im Allgemeinen als Kationen auf, d. h. die äußeren Elektronen werden vollständig an die Nichtmetallatome abgegeben und es bildet sich eine Ionenverbindung (Salz). In einem Ionengitter werden die Ionen nur durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten.
Bei Verbindungen mit Übergangsmetallen und bei größeren Anionen (wie dem Sulfid-Ion) können alle Übergangsstufen zur Atombindung vorkommen.
Mit Nichtmetallen wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff werden auch 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 (Wasser, Ammoniak, Halogeniden, Cyaniden u. v. a.) Komplexverbindungen, deren Stabilität nicht allein durch die elektrostatische Anziehung erklärt werden kann.
Metalle in höheren Oxidationsstufen bilden auch Komplexanionen, z. B. löst sich Chromtrioxid CrO3 in Kalilauge unter Bildung des Chromat-Anions CrO42−:
CrO3 + 2 KOH → K2CrO4 + H2O
Vorkommen
Der Erdkern besteht zum größten Teil aus Eisen, da es das kernphysikalisch stabilste Element ist.
In der Erdkruste dagegen überwiegen die Nichtmetalle, relativ häufige Metalle sind Aluminium, Eisen, Mangan, Titan, Calcium, Magnesium, Natrium und Kalium. Viele seltene Metalle treten aber in ihren Abbaustätten stark angereichert auf. Gesteine, die klassische Werkmetalle in abbauwürdigen Konzentrationen enthalten, werden Erze genannt. Zu den wichtigsten Erzen gehören:
Oxide
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 oder Mineral) vor.
Verwendung
Silbermünze "Eichbaum" – 5 Reichsmark 1927–33
KupferdachViele Metalle sind wichtige Werkstoffe. Unsere moderne Welt wäre ohne Metalle unmöglich. Nicht ohne Grund werden Phasen der Menschheitsentwicklung nach den verwendeten Werkstoffen als Steinzeit, Bronzezeit, Eisenzeit bezeichnet.
Die folgende Liste enthält die wichtigsten Metalle und Legierungsbestandteile, keine Verbindungen.
Aluminium: bedeutendstes Leichtmetall
Beryllium: Legierungen, vor allem mit Kupfer und Aluminium; Waffentechnik
Bismut: Legierungen
Blei: Legierungen, Bleiakkumulator, Lote, Korrosionsschutz, Gewicht
Cadmium: Bestandteil von Akkumulatoren
Chrom: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl, Chrom-Nickel-Stahl), Überzugsmetall
Eisen: wichtigstes Werkmetall (Gusseisen, Stahl), viele Legierungen
Gallium: Halbleiter
Gold: Schmuckmetall, Blattgold, Elektrotechnik, Wertanlage, Währungsabsicherung
Indium: Halbleiter, Indiumdichtung
Iridium: Elektroden, Zündkerzen, Kugelschreiberminen (Kugeln)
Kalium: legiert mit Natrium als Kühlmittel in Kernreaktoren
Cobalt: Magnete
Kupfer: Elektrotechnik (zweithöchste Leitfähigkeit nach Silber), Bronze, Messing
Magnesium: 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
Natrium: 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: Katalyse, Wasserstoffspeicherung
Platin: Schmuckmetall, Katalyse, wertvollstes Metall
Quecksilber: Thermometer
Rhodium: Schmuckmetall
Ruthenium: Katalysator, Erhöhung des Härtegrades von Platin und Palladium
Silber: Schmuckmetall, Fotografie
Tantal: Kondensatoren
Titan: für Leichtbauweise ohne Rücksicht auf die Kosten, Schmuck
Uran: Kernreaktoren, Radioaktivität, Geschosse
Vanadium: Legierungsbestandteil (Chrom-Vanadium-Stahl) für wärmfeste Stähle, Katalysator zur Synthese von Schwefelsäure (Vanadium-V-Oxid)
Wolfram: Glühlampen (höchster Schmelzpunkt aller Metalle), Spezialstähle
Zink: Legierungsbestandteil (Messing), Zinkdruckgussteile (Zamak-Legierung), Verzinkung von Stahlteilen (Feuerverzinken, Bandverzinken..)
Zinn: Legierungsbestandteil (Bronze), Lote (Lötzinn), Weißblech, Zinnfiguren
Zirconium: Lambdasonde im Auto (Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas)
Metall als zivilisatorisches Entwicklungsmerkmal
Anhand der Nutzungs- und Verarbeitungsweisen von Metallen werden wichtige Epochen der Menscheitsgeschichte unterschieden.
Im Allgemeinen sind dies:
Kupfersteinzeit
Bronzezeit
Eisenzeit
Metalle in der Astronomie
In der Astronomie bezeichnet Metall jedes chemische Element mit einer Ordnungszahl höher als Helium. Diese Unterscheidung ist sinnvoll, da Wasserstoff und Helium zusammen mit einigen Spuren von Lithium die einzigen Elemente sind, welche im Universum durch den Urknall entstanden sind. Alle weiteren Elemente entstanden später, zum Beispiel in Sternen durch Kernfusion oder durch Supernovae. Die Metallizität von Objekten des Weltraums kann daher als Indikator für seine stellare Aktivität aufgefasst werden.
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