Metallische Feststoffe

Metallische Festkörper wie Kupfer, Aluminium und Gold sind Festkörper, die Metallatome als Bestandteile haben, die typischerweise durch starke metallische Bindungen zusammengehalten werden.

Bei einer metallischen Bindung überlappen sich die Elektronenwolken benachbarter Metallatome, so dass diese Valenzelektronen im gesamten Festkörper delokalisiert sind. Metallische Festkörper werden manchmal als ein Gitter aus stationären Metallkationen in einem Meer von delokalisierten Elektronen beschrieben.

Daraus resultiert eine flexiblere innere Struktur als bei molekularen oder ionischen Festkörpern. Metallische Festkörper können sich im Allgemeinen stärker verbiegen und verformen, ohne zu brechen, als andere Festkörper.

Wie bei Gold und Quecksilber variieren ihre Schmelzpunkte stark in Abhängigkeit von der Stärke der metallischen Bindungen. Die beweglichen Elektronen machen diese Festkörper auch zu hervorragenden Wärme- und Stromleitern.

Die Atome reiner metallischer Festkörper sind typischerweise in einer der beiden effizientesten Konfigurationen für Kugeln einheitlicher Größe angeordnet oder "gepackt": hexagonal dicht gepackt oder kubisch dicht gepackt.

Bei der hexagonalen dichten Packung sind die Metallatome hexagonal in zwei sich wiederholenden Schichten angeordnet, wobei die Atome in der zweiten Schicht die Vertiefungen der ersten Schicht einnehmen. Die dritte Schicht ist eine Wiederholung der ersten Schicht, wodurch sich eine charakteristische ABAB-Anordnung ergibt.

Zinkmetall weist ein hexagonales dicht gepacktes Gitter (HCP) auf. Seine Elementarzelle enthält zwei Atome, die sich nicht auf den Gitterpunkten befinden.

Bei der kubischen Dichtpackung sind die Atome hexagonal in drei sich wiederholenden Schichten angeordnet, wobei sich die Atome in jeder vierten Schicht an den Atomen der ersten Schicht ausrichten und eine charakteristische ABCABC-Anordnung bilden.

Kupfermetall hat ein kubisches dicht gepacktes Gitter (CCP). Dieses Gitter wird auch flächenzentriert kubisch oder fcc genannt, da die Anordnung die eines flächenzentrierten kubischen Gitters mit einem identischen Atom an jedem Gitterpunkt ist.

Bei beiden Packungsarten hat jedes Atom eine Koordinationszahl von zwölf. Beim HCP-Stacking steht jedes Atom in direktem Kontakt mit sechs Atomen aus derselben Schicht, drei aus der oberen Schicht und drei aus der unteren Schicht.