@Tamtamy

Zitat "In Metallen sind alle Valenzelektronen freie Elektronen."

Das ist so nicht richtig. Dazu muss man sich die Elektronenbesetzung der einzelnen Orbitale in den Elektronenschalen anschauen. Kupfer z.B. hat zwar 11 Valenzelektronen, wobei sich darunter aber tatsächlich nur 1 freies Elektron befindet.

Begründung (Betrachtung für 1-wertiges Kupfer): Das d-Orbital der 3. Schale ist mit 10 Elektronen voll belegt, befindet sich aufgrund seines Energieniveaus jedoch in der äussersten 4. Schale. Das s-Orbital der 4. Schale beinhaltet ein weiteres Elektron. Somit befinden sich in der äusseren Schale tatsächlich 11 Valenzelektronen. Allerdings wird das voll besetzte d-Orbital aufgrund seiner starken Bindung zum Atomkern kein freies Elektron zur Verfügung stellen, sondern das nur halb besetzte s-Orbital mit seinem einzigen (1) Elektron wird "aufgelöst", womit Kupfer also "nur" 1 freies Elektron hat.

Nun könnte man behaupten, Eisen hat ja 2 freie Elektronen und müsste folglich ein besserer Leiter sein als Kupfer. Dem ist aber nicht so. Hier muss man sich wiederum die molare Masse / Teilchendichte beider Stoffe anschauen wobei die von Kupfer größer ist und Kupfer somit insgesamt mehr freie Elektronen für den Ladungsträgertransport zur Verfügung stellen kann.