Natur und Technik für den Pflichtschulabschluss: Metallbindung

Eine Metallbindung entsteht, wenn einige Metallatome in Verbindung sind. Diese Art Bindung kann nicht mit dem Schalenmodell erklärt werden. In diesem Fall soll man sich vorstellen, dass mehrere Atome verbunden sind und mancher ihre äußeren Elektronen einer gemeinsamen „Elektronenwolke“ „ausleihen“, die dann allen Atomen gehört. Die Elektronen der „Wolke“ können sich quasi „frei“ bewegen (nicht aber ganz frei).

Metallbindung: Symbolische Darstellung

Den elektrischen Strom haben wir als Bewegung einer elektrischen Ladung definiert. In einem Metallkabel bewegen sich die sozusagen „freie“ Elektronen der „Elektronenwolke“. Allerdings wird diese Bewegung beispielsweise von den Kernen der Metallatome „verhindert“. Dadurch entsteht im Kabel elektrischer Widerstand. Das passt zur Definition des Widerstands: elektrischer Widerstand ist alles, was gegen die Bewegung der elektrischen Ladungen wirkt.

Es muss nochmal betont werden. Diese Beschreibungen der Atombindungen sind nur Modelle. Wie die Bindungen tatsächlich funktionieren, wird nach der heute geltenden Theorie beschrieben, nämlich der Quantenmechanik. Diese allerdings ist eine sehr abstrakte mathematische Theorie, die nicht vorstellbar ist. Man kann kein Atom „sehen“ und letztendlich auch nicht „vorstellen“, da in dieser Theorie von Wahrscheinlichkeitswellen gesprochen wird, was ein sehr abstrakter Konzept ist. Man braucht allerdings Bilder, um irgendwie eine Ahnung zu haben, wie das Ganze funktioniert. Nur in diesem Sinn kann man von „Elektronenpaaren“, „Ionenkristallen“ oder „Elektronenwolken“ sprechen.