Metallbindning

Metaller har många speciella egenskaper. De är bra på att leda värme. De är bra på att leda elektrisk ström. De kan böjas och formas, utan att spricka... ....och nästan alla metaller är tunga och hårda, och de kan bli väldigt varma utan att smälta. Vad är det som gör metaller så speciella?

Det har att göra med hur metallernas atomer sitter ihop. Alla ämnen består av atomer. Och alla atomer är uppbyggda på samma sätt: De har en atomkärna i mitten, och elektroner runt atomkärnan. Men det finns en skillnad mellan atomerna i metaller, och atomerna i andra ämnen. Ämnen som inte är metaller, icke-metaller, har atomer som gärna vill ha fler elektroner. Det kan de få genom att bilda bindningar Mellan sig.

Bindningarna består av elektroner som - delas mellan atomerna. Elektronerna i en sådan bindning stannar kvar hos atomerna som binds ihop. Vi säger att elektronerna är bundna, eller lokaliserade. I metaller är det precis tvärt om. Metallatomerna vill bli av med några av sina elektroner.

Och eftersom alla atomer vill ge bort elektroner, och ingen vill ta emot dem, blir elektronerna fria. Fria elektroner stannar inte kvar vid någon särskild atom, utan kan röra sig vart som helst i hela materialet. Vi säger att elektronerna är delokaliserade. I vissa metaller är det bara en elektron som släpps iväg från varje atom. I andra metaller är det två eller tre elektroner från varje atom som blir delokaliserade.

När atomerna släpper iväg elektroner blir de plusladdade joner. Alla metaller består alltså av positivt laddade joner i ett “hav” av negativa elektroner. Det negativa elektronhavet fungerar som ett lim, som binder ihop de positiva jonerna. Det här kallas för metallbindning. Metallbindningen kan bli väldigt stark och hålla ihop jonerna tätt intill varandra.

Det är därför de flesta metaller är så hårda och tunga ämnen, med hög smältpunkt. Titta nu vad som händer när vi försöker ändra form på metallen! När metalljonerna flyttar sig, följer elektronhavet med i rörelsen. Elektronerna anpassar sig till den nya formen, och fortsätter hålla ihop jonerna. Det är det som gör att metaller är formbara.

När vi värmer upp ena sidan av en metall, hjälper elektronhavet värmen att sprida sig genom hela materialet. Värmerörelsen fortplantas snabbt av de rörliga elektronerna, så att hela metallen värms upp. Det är därför metaller är så bra värmeledare. Och när vi kopplar en spänningskälla till metallen, till exempel ett batteri, kan alla fria elektroner flöda genom metallen. Det är därför alla metaller är bra på att leda elektricitet.

Metallatomer vill gärna lämna ifrån sig några av sina elektroner. Då bildas ett “hav” av delokaliserade elektroner. Och det är det här elektronhavet som gör att metaller har så speciella egenskaper: hårdhet, formbarhet, hög smältpunkt, de är bra på att leda värme och elektricitet.