Aufbau von Metallen auf atomarer Ebene?

Hallo Study1235,

ich nehme an, Du kennst den grundsätzlichen Aufbau der Atome selbst: Ein aus Protonen (Ladung +e) und Neutronen (Ladung 0) bestehender Atomkern mit einem Durchmesser in der Größenordnung 10⁻¹⁵m, umgeben von einer Hülle aus Elektronen (Ladung –e), von denen man sich früher vorgestellt hat, sie kreisten wie Planeten um die Sonne um den Kern.

Tatsächlich haben alle Teilchen einen Wellencharakter, was bei Elektronen besonders wegen ihrer vergleichsweise geringen Masse durchaus ausgeprägt ist. Sie müssen stehende Wellen im Atom bilden und bilden sogenannte Orbitale, die sich durch eine bestimmte Energie und einen bestimmten Drehimpuls auszeichnen. In jedes Orbital „passen“ zwei Elektronen mit jeweils entgegengesetztem Spin.

https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital

Das tiefste Energieniveau („Schale“) hat nur ein Orbital, für das der Drehimpuls 0 ist, für das zweittiefste eines mit 0 und drei mit ħ (reduziertes PLANCKsches Wirkungsquantum), mit jeweils unterschiedlicher Komponente entlang einer bestimmten Achse, das dritttiefste hat zusätzlich noch 5 mit 2ħ, die allerdings durch die Beeinflussung der Elektronen untereinander eine höhere Energie haben als die Drehimpuls-0-Elektronen der vierttiefsten „Schale“, und so weiter.

Die Atome haben das Bestreben, möglichst symmetrisch zu sein wie Edelgasatome mit komplett voller „Schale“. Atome, denen zur Edelgaskonfiguration wenige Elektronen fehlen, bilden gern Moleküle, in denen sich mehrere Atome ein, zwei oder drei Orbitale teilen.

Bei Metallen ist das anders: Sie haben eine Edelgaskonfiguration plus ein paar Elektronen „zu viel“, und die werfen sie sozusagen ab, bzw. die Elektronen verlieren ihre Bindung zum einzelnen Atom und vagabundieren zwischen den (natürlich positiv geladenen) Atomrümpfen umher, was dem Metall seine typischen Eigenschaften verleiht: Glanz (freie Elektronen reagieren stark auf Lichtwellen und reflektieren sie), hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und je nach Metall auch Festigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität.

Die freien Elektronen wirken nämlich als flexibler Kitt zwischen den Atomrümpfen.