Weshalb leiten Metalle elektrischen Strom, aber Nichtmetalle nicht?

4 Antworten

Ich hab dir mal eine Grafik vom Bändermodell rausgesucht, die dir das bildlich erläutern kann: http://b-landau.de/wp-content/uploads/2010/02/Leitungsband.png

Bei elektr. Leitern können die Valenzelektronen durch das sich mit dem Leistungsband überlappende Valenzband einfach zum Leistungsband wandern. Bei Halbleitern ist ein Abstand vorhanden, eine kleine Menge an VE kann allerdings trotzdem überspringen und bei Nichtleitern ist dieser Abstand so groß, dass die VE nicht mehr zum Leistungsband kommen können.

Die meisten Nichtmetalle sind auch Nichtleiter, aber nicht alle z.B. die Kohlenstoffmodifikation Graphit.

Die gute Leitfähigkeit von Metallen wird durch die metallische Bindung hervorgerufen. Die Valenzelektronen der Metalle können leicht vom Metallatom abgegeben werden, da die Atomkerne auf die Außenelektronen nur geringe Anziehungskräfte ausüben. Dadurch entstehen positiv geladene Metallionen und nahezu frei bewegliche Elektronen. Diese wiederum ermöglichen die gute elektrische Leitfähigkeit.

Dazu muss man wissen, was "Strom" überhaupt ist. Der Strom, oder die Strömung, beschreibt die Bewegung von etwas aus vielen Einzelteilen, in eine bestimmte Richtung. Bei der Elektrizität ist es die Gerichtete Bewegung elektrischer Ladungen. Diese bestehen aus Elektronen. Alles besteht aus Atomen, das wirst du wohl wissen. Jedes Atom besteht aus einem Kern (Neutronen und Protonen) und aus einer Hülle (meistens mehrschichtig) mit Elektronen. Bei leitenden Metallen (in fester Form) sind die Atomkerne mit ihren Hüllen fest verbunden. Ein oder mehrere Elektronen der äußersten Schicht können sich jedoch bewegen. Und genau das ermöglicht unsere Elektrizität. Denn diese frei beweglichen Elektronen kann man durch die Bewegung eines Magnetfeldes um den Leiter herum antreiben. Man kann sie auch dem Material entziehen und zu einem separaten Material stecken. Dann ist das Material mit dem Elektronenmangel positiv geladen und das mit Elektronenüberfluss negativ. Es ist eine Spannung zwischen beiden entstanden. Jetzt zur eigentlichen Frage:

Stell dir einen Gartenschlauch gefüllt mit flüssigem Wasser vor. Das Wasser sind Elektronen. Wenn du jetzt deinen Überdruckbehälter an das eine Ende und den Unterdruckbehälter an das andere Ende anschließt, fließt das Wasser vom einen in den anderen Behälter, bis der Druck ausgeglichen ist. 

Jetzt hast du aber einen Gartenschlauch mit eingefrorenem Wasser. Die Elektronen der äußersten Atomhüllenschicht können sich also nicht bewegen. Demnach kann auch kein Wasser aus dem Überdruckbehälter in den Unterdruckbehälter fließen. 

Und genau so verhält es sich mit der elektrischen Leitfähigkeit verschiedener Materialien. Und es gibt nicht nur Metalle, die Elektronen leiten können. Es gibt auch Edelgase, die leitfähig sind. Siehe Leuchtstoffröhre.

Es gibt auch nicht Metalle die Strom leiten

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