Inleiding tot de scheikunde

Termen

• geleidbaarGeschikt om door mechanische kracht tot dunne draad te worden getrokken of uitgerekt zonder te breken.
• geleidendIn staat om elektrische stroom of warmte te geleiden.
• metaalEen van een aantal chemische elementen in het periodiek systeem die een metaalbinding vormen met andere metaalatomen; over het algemeen glanzend, enigszins kneedbaar en hard, vaak een geleider van warmte en elektriciteit

Een metaal kan verwijzen naar een element, verbinding, of legering die een goede geleider is van zowel elektriciteit als warmte. Voorbeeldmetalen zijn goud, natrium, koper, ijzer, en vele andere elementen. Metalen zijn gewoonlijk kneedbaar, buigzaam en glanzend.

Dichtheid van metalen

Metalen bestaan meestal uit dicht opeen gepakte atomen, wat betekent dat de atomen als dicht opeen gepakte bollen zijn gerangschikt. In een metaal verliezen atomen gemakkelijk elektronen om positieve ionen (kationen) te vormen. Deze ionen worden omgeven door gedelokaliseerde elektronen, die verantwoordelijk zijn voor het geleidingsvermogen. De gevormde vaste stof wordt bijeengehouden door elektrostatische interacties tussen de ionen en de elektronenwolk, die metaalbindingen worden genoemd.

Metalen zijn glanzend en glanzend met een hoge dichtheid. Zij hebben zeer hoge smelt- en kookpunten omdat de metaalbinding zeer sterk is, zodat de atomen niet graag uiteenvallen in een vloeistof of gas.

Geleidbaarheid van metalen

Metalen zijn in het algemeen geleidend, met een hoge elektrische geleidbaarheid en een hoge thermische geleidbaarheid. Gewoonlijk zijn ze kneedbaar en buigzaam en vervormen ze onder spanning zonder te splijten. Bijvoorbeeld, metaal slaan met een hamer zal het metaal “indeuken”, niet in stukken breken.

De elektrische en thermische geleidbaarheid van metalen vindt zijn oorsprong in het feit dat hun buitenste elektronen gedelokaliseerd zijn. Dit betekent dat de elektronen niet in één atoom zijn opgesloten, maar vrij door het metaal kunnen bewegen. Metalen kunnen worden beschouwd als een verzameling atomen, ingebed in een zee van elektronen, die zeer beweeglijk zijn. Dit is zeer bepalend voor het geleidingsvermogen van het metaal.

Metalen zijn gewoonlijk geneigd om kationen te vormen door elektronenverlies. Een voorbeeld hiervan is de reactie met zuurstof in de lucht waarbij op verschillende tijdschalen oxiden worden gevormd (ijzer roest in jaren, terwijl kalium in seconden verbrandt). De overgangsmetalen (zoals ijzer, koper, zink en nikkel) oxideren langzamer omdat zij een passiverende oxidelaag vormen die het inwendige beschermt. Andere, zoals palladium, platina en goud, reageren helemaal niet met de atmosfeer. Sommige metalen vormen een barrièrelaag van oxide op hun oppervlak, die niet kan worden doordrongen door verdere zuurstofmoleculen. Hierdoor behouden ze hun glanzende uiterlijk en goede geleiding gedurende vele tientallen jaren (zoals aluminium, magnesium, sommige staalsoorten, en titanium).