ATOMIC PULSE

Metall Physik

Alle Metalle die verwendet werden haben folgende Eigenschaften:
Sie leiten den Strom oder sie leiten den Strom nicht.
Die Materialien, die den Strom leiten, nennen wir Leiter.
Die Materialien, die den Strom nicht leiten, nennen wir Isolatoren.

 

 
http://www.brinkmann-du.de/physik/designer/ele_015.gif Wichtige Leiterwerkstoffe sind Kupfer und Aluminium.
Warum leiten diese und andere Metalle gut?

Metallatome verbinden sich zu gitterförmigen Gebilden mit sehr dichter Atomanhäufung (Wie Apfelsinen in einer Kiste). Dabei gibt jedes Metallatom seine Valenzelektronen ab, es wird zum positiven Ion. Im Kristallgitter des Metalls sind die abgegebenen Valenzelektronen frei beweglich. Sie werden auch freie Elektronen genannt.

Die freien Elektronen umschwirren die positiven Atomionen wie ein gigantischer Mückenschwarm.
Ein Kupferwürfel von 1 cm 3 enthält etwa 5 · 10 23 freie Elektronen.
Stoffe, die eine hohe Anzahl freier Elektronen enthalten, nennt man elektrische Leiter.

Nichtleiter.
Stoffe, die nur wenig freie Elektronen besitzen werden Isolatoren genannt.
Isolatoren sind in der Elektrotechnik genauso wichtig wie Leiter.
Isolatoren: Kunststoffe, Glas, Keramik, Gummi, Lacke, Öle, Glimmer, Asbest.

 

 
Beispiele für metallische Leiter und deren Schalenbesetzung.
Aluminium Al 2/8/3 3 Valenzelektronen
Eisen Fe 2/8/14/2 2 Valenzelektronen
Nickel Ni 2/8/16/2 2 Valenzelektronen
Kupfer Cu 2/8/18/1 1 Valenzelektron
Silber Ag 2/8/18/18/1 1 Valenzelektron
Platin Pt 2/8/18/32/17/1 1 Valenzelektron
Gold Au 2/8/18/32/18/1 1 Valenzelektron
Quecksilber Hg 2/8/18/32/18/2 2 Valenzelektronen

Metall Leiter

Man unterscheidet zwischen Elektronenleiter und Ionenleiter. Elektronenleiter bestehen aus Metallatomen, die untereinander eine feste Bindung eingehen. Deren Valenzelektronen werden dabei abgegeben. Die Valenzelektronen sind die Elektronen auf der äußersten Schale des Atoms. Die Atome werden dadurch zu positiven Ionen. Die Ionen nehmen einen gleichmäßigen Abstand zueinander ein und bilden ein Gitter in dem sich die freien Elektronen wie eine Wolke bewegen (Elektronengas). Die negativ geladene Elektronenwolke hält die positiv geladenen Ionen zusammen.

 

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/bilder/02011161.gif


Setzt man den Leiter einem elektrischen Druck, der elektrischen Spannung, aus, dann bewegen sich die Elektronen in eine bestimmte Richtung. Es fließt ein Elektronenstrom vom Minuspol zum Pluspol. Die durchschnittliche Geschwindigkeit v der Elektronen beträgt 3 mm/s.
In Metallen ist die Zahl der freien Ladungsträger sehr groß (je Atom ein freies Elektron). Ihre Beweglichkeit ist eingeschränkt, die elektrische Leitfähigkeit hoch. Die Leitfähigkeit guter Leiter liegt bei 106 Siemens/cm.
Der Strom, der beim Anlegen einer Spannung fließt, ist nichts anderes als die große Menge von Elementarladungen. Ein Elektron ist mit 10-19 Coulomb beteiligt. Wenn durch einen Leiter eine Sekunde lang 1019 Elektronen fließen, dann kann man eine Stromstärke von 1 Ampere messen.
Zu beachten ist, dass der Elektronenstrom keine Veränderung im Metall hervorruft.

Nichtleiter (Isolatoren)

Zu den Nichtleitern zählen feste Stoffe, wie Kunststoff, Gummi, Glas, Porzellan, Papier, Flüssigkeiten, wie reines Wasser (H2O), Öle und Fette, aber auch Vakuum und Gase unter bestimmten Bedingungen.
Üblicherweise verwendet man Isolatoren oder Isolierstoffe um elektrische Leiter voneinander elektrisch zu trennen (isolieren).
In Isolatoren ist die Zahl der freien Ladungsträger gleich Null. Die elektrische Leitfähigkeit ist deshalb auch verschwindend gering. Die Leitfähigkeit bei guten Isolatoren liegt bei 10-18 Siemens/cm.

Halbleiter

Die elektrische Leitfähigkeit der Halbleiter liegt zwischen der von Metallen und Isolatoren. Halbleiter unterscheiden sich von Leitern dadurch, dass die Valenzelektronen erst durch äußere Einflüsse, wie Druck, Temperatur, Belichtung oder Magnetismus frei werden und erst danach die Leitfähigkeit einsetzt.
Halbleiterstoffe sind zum Beispiel Silizium, Germanium und Selen.

Formelzeichen

Das Formelzeichen der elektrischen Leitfähigkeit ist κ (kappa), γ (gamma) oder σ (sigma).

Maßeinheit

Die Maßeinheit der elektrischen Leitfähigkeit ist
Einheit der elektrischen Leitfähigkeit

 

Beispiele für die spezifische Leitfähigkeit von Metallen

Je nach Atomaufbau haben metallische Leiter eine unterschiedliche Leitfähigkeit. Die höchste Leitfähigkeit hat Silber, dicht gefolgt von Kupfer. Deshalb wird Kupfer auch als Material für metallische Leiter verwendet.

Silber κ = 66,0 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Kupfer κ = 56,0 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Gold κ = 45,45 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Aluminium κ = 36 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Zink κ = 16,0 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Nickel κ = 10,5 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Platin κ = 10,2 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C
Zinn κ = 8,7 Einheit der elektrischen Leitfähigkeit bei 20°C

Speziefischer Wert von -GOLD-Platin-Silber-Kupfer-

Kupfer Cu 2/8/18/1 1 Valenzelektron
Silber Ag 2/8/18/18/1 1 Valenzelektron
Platin Pt 2/8/18/32/17/1 1 Valenzelektron
Gold Au 2/8/18/32/18/1 1 Valenzelektron

GOLD ATOM

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Gold, Au, 79
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 11, 6, d
Aussehen metallisch gelb
CAS-Nummer 7440-57-5
ATC-Code

V10AX06

Massenanteil an der Erdhülle 0,005 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 196,966569 u
Atomradius (berechnet) 135 (174) pm
Kovalenter Radius 136 pm
Van-der-Waals-Radius 166 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f14 5d10 6s1
Austrittsarbeit 5,1 eV[3]
1. Ionisierungsenergie 890,1 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1980 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte gemessen: 19,32 g/cm3 (20 °C)[4];
berechnet: 19,302 g/cm3 [5]
Mohshärte 2,5 bis 3
Magnetismus diamagnetisch (χm = −3,5 · 10−5)[6]
Schmelzpunkt 1337,33 K (1064,18 °C)
Siedepunkt 3129 K (2856 °C)
Molares Volumen 10,21 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 334,4 kJ/mol
Schmelzwärme 12,55 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 1740 m/s
Elektrische Leitfähigkeit 45,5 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 320 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände −1, 0, +1, +2, +3, +5
Oxide (Basizität) Au2O3 (amphoter)
Normalpotential 1,52 V (Au3+ + 3 e → Au)
Elektronegativität 2,54 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
195Au

{syn.}

186,10 d ε 0,227 195Pt
196Au

{syn.}

6,1830 d ε 1,506 196Pt
β 0,686 196Hg
197Au

100 %

Stabil
198Au

{syn.}

2,69517 d β 1,372 198Hg
199Au

{syn.}

3,169 d β 0,453 199Hg
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
197Au 3/2 4,47 · 106 2,77 · 10−5 1,75
Sicherheitshinweise
KEINE




Silber Atom und Gold Atom

 


Dreidimensionale Falschfarbendarstellung  von zwei Goldatomen

Modifikation

Durch Anpassung spezifischer Parameter ist der Stinger 2 in der lage,

GOLD von anderen Edelmetallen sauber zu unterscheiden und in einer brauchbaren Tiefe zu orten!!!

 

 

 

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