Auch Metalle haben Charakter!

Um uns herum können wir deutlich erkennen, welch große Rolle Metalle in unserem Leben spielen: Autos, Flugzeuge, Schiffe, Baumaterialien, elektrische Geräte, Küchengeräte – unendliche Anwendungsbereiche. Ausgestattet mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt es unterschiedliche Anwendungsgebiete, denn nicht jedes Metall kann überall eingesetzt werden.

Das Periodensystem besteht aus 118 Elementen, also Atomen, von denen 92 natürliche Elemente sind. Bei den meisten der nach ähnlichen Eigenschaften angeordneten Elementen handelt es sich um Metalle. Von den 91 Metallen sind Eisen, Kupfer, Gold, Silber und Aluminium die bekanntesten.

Ein paar Beispiele zur Verwendung von Metallen: Lithium in Herzschrittmachern, Natrium in Luftkissen, Kalium in Dünger, Cäsium in fotoelektrischen Sensoren, Tantal in Linsen, Quecksilber in Straßenlaternen, Blei in Akkus, Polonium in Nuklearbatterien, Ruthenium in Zündkerzen, Yttrium in Fernsehbildschirmen, Beryllium in Uhrenfedern, Titan in Prothesen, Cadmium in Batterien, Aluminium in Flugzeugen, Uran in Kernreaktoren, Wismut in elektrischen Sicherungen, Germanium in Solarzellen usw.

Natürlich gibt es Gründe für die festen und metallischen Eigenschaften der meisten Elemente. Wie alles in der Natur zeugen auch die Elemente nicht von zufälliger, sondern von weiser Anordnung – schließlich besteht alles Belebte und Unbelebte aus den 92 natürlichen Elementen. Auch die Metalle unterscheiden sich voneinander in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften, beispielsweise in ihrer Masse, ihrem Schmelz- und Siedepunkt, ihrer Festigkeit oder ihrer Leitfähigkeit. Der Grund hierfür sind die unterschiedlichen Eigenschaften der Atome, die diese Metalle bilden. Die Protonen- und Elektronenzahl ist unterschiedlich, ebenso wie der Atomradius, die Masse und die Reaktionsbereitschaft. Jedes Atom hat von Natur aus einen besonderen Charakter.

Hier ein paar Metalle mit hervorstechenden Eigenschaften:

Der Schmelzpunkt von Gallium (31Ga) liegt bei Handwärme (29,7° C), wohingegen das Element Wolfram (74W) einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweist (3410° C), weshalb es bei Glühbirnen zum Einsatz kommt. Während Natrium (11Na) so weich ist, dass man es mit einem Messer schneiden kann, ist Chrom (24Cr) so hart, dass man dazu einen Diamantschneider braucht. Kalium (19K) reagiert heftig mit Wasser, während Silber (47Ag) keine Reaktion zeigt. Die Masse von Lithium (3Li) liegt bei 0,53 g/cm3, die von Osmium hingegen bei 22,6 g/cm3.

Diese unterschiedlichen Eigenschaften wirken sich natürlich positiv auf ihre Verwendungsbereiche aus. Abhängig von ihren atomaren Eigenschaften kann man diese Metalle bearbeiten, biegen, schmelzen und formen. Die Beschaffenheit aller Elemente beruht auf ihren atomaren Eigenschaften: Mehr oder weniger Protonen, eine Veränderung der Geschwindigkeit, in der die Elektronen um den Atomkern kreisen oder eine Änderung der Entfernung zwischen Atomkern und Elektronen können die Eigenschaften eines Atoms, in unserem Fall eines Metalls, vollständig ändern. Bedenkt man, wie winzig klein der atomare Aufbau alles Belebten und Unbelebten ist – man braucht spezielle Elektronenmikroskope , um sie sichtbar zu machen –, kann man erahnen, welche Auswirkungen solche minimalen Veränderungen haben können. Wie alles andere auch, sind Metalle so geschaffen, dass sie uns nützlich sind. Gegenstände aus Metall um uns herum wurden unter Berücksichtigung ihrer besonderen Eigenschaften hergestellt. Sonst könnten wir sie nicht schneiden, biegen, ziehen, dehnen oder zum Schmelzen bringen.

Metallische Atome können sich übereinander frei bewegen, sodass sie plastisch verformbar werden, also ein andere Form annehmen können, ohne zu brechen. So kann Baustahl gebogen und aus Eisen ein Schwert geschmiedet werden. Hätten Metallatome nicht diese Beweglichkeit, wären Metalle nicht so elastisch und würden schneller brechen. Sie könnten nicht geschmiedet werden, wären unbrauchbar für den Einsatz als Kabel oder Schilder und wären weniger belastbar. Mit anderen Worten: Der Zusammenhalt metallischer Bindungen, freie Beweglichkeit und Art der Bindung scheinen den Zufall auszuschließen und zeugen von Weisheit.

 

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