Metalle [1]

Metalle. Die chemischen Elemente lassen sich bei allgemeinster Betrachtung ihrer Eigenschaften in zwei große Gruppen sondern, in die Metalle und in die Nichtmetalle oder Metalloide (s.d.). Obgleich zwischen beiden Körperklassen keine scharfe Grenze besteht, so zeigen sie dennoch in ihrem Gesamtcharakter einen ausgeprägten Gegensatz.

Man kann im allgemeinen als Metalle diejenigen Elemente definieren, die in physikalischer Hinsicht (mit Ausnahme des Quecksilbers) bei gewöhnlicher Temperatur feste, wenig flüchtige, undurchsichtige Körper sind, einen eigentümlichen Glanz, den sogenannten Metallglanz, und meistens eine weißgraue Farbe besitzen. Nur Calcium, Strontium, Baryum, Gold und Kupfer sind lebhafter gefärbt. In Pulverform sind fast alle Metalle schwarz. Die Metalle sind meist gut; Leiter der Wärme und Elektrizität, geschmeidig und dehnbar, so daß sie sich hämmern, zu Blechen walzen und zu Draht ausziehen lassen. Eisen, Platin und Palladium sind ferner schweißbar. Dagegen gibt es Metalle, wie Wismut, Arsen, Antimon, die sehr spröde sind und sich daher leicht pulvern lassen. Die meisten Metalle kristallisieren in Formen des regulären Systems; nur einige, die in ihrem Charakter auf der Grenze zwischen Metallen und Metalloiden stehen, sind nicht regulär, so Wismut und Antimon hexagonal, Zinn quadratisch. Die spezifischen Gewichte sind sehr verschieden und schwanken von 0,59–22,4; diejenigen Metalle, deren spez. Gew. unter 5 ist, werden Leichtmetalle, die übrigen Schwermetalle genannt. Das leichteste Metall ist das Lithium, 0,59, die schwersten sind das Iridium und das Osmium, 22,4. Alle Metall sind schmelzbar; die Schmelztemperaturen liegen innerhalb weiter Grenzen; Platinmetalle verflüssigen sich erst in der Knallgasflamme. Die Schmelzpunkte der wichtigsten Metalle sind die folgenden: Quecksilber –39°, Kalium +62,5°, Natrium 97°, Zinn 232°, Wismut 269°, Blei 327°, Zink 419°, Aluminium 660°, Silber 962°, Gold 1064°, Kupfer 1084°, Gußeisen 1150°, Schmiedeeisen 1500°, Platin 1775°, Iridium 2200°. Je leichter schmelzbar, um so leichter flüchtig ist auch das Metall; so siedet Quecksilber bei 357°, Kalium gegen 670°, Natrium bei 742°, Zink gegen 1600°. Alle Metalle verdampfen schließlich in der Hitze der Knallgasflamme oder des elektrischen Ofens. Was die chemischen Eigenschaften anlangt, so verbinden sich die Metalle im allgemeinen leicht mit den Metalloiden, besonders mit den Halogenen Fluor, Chlor, Brom und Jod sowie mit Sauerstoff und Schwefel zu meist sehr beständigen und wohlcharakterisierten Verbindungen. Untereinander vermögen die Metalle sich ebenfalls zu vereinigen zu Körpern, die von dei Ausgangssubstanzen wenig verschieden sind und Legierungen (s.d.) genannt werden. Unter diesen nehmen die Amalgame (s.d.), die Vereinigung der Metalle mit Quecksilber, eine besondere Stelle ein. Schließlich können die Metalle auch mit Wasserstoff zusammentreten. Jedoch sind die entstehenden Substanzen feste Körper, von denen sich einige wie Legierungen verhalten. In der Tat besitzt in chemischer Beziehung der Wasserstoff durchaus metallischen Charakter. Arsen- und Antimonwasserstoff sind dagegen gasförmige Verbindungen, dem mehr metalloiden Charakter dieser beiden Elemente entsprechend. Die Metalle vereinigen sich direkt mit dei Halogenen zu salzartigen Verbindungen von großer Beständigkeit, sie zersetzen, wie das Kalium, Natrium, Baryum, das Wasser bei gewöhnlicher Temperatur oder, wie das Magnesium, erst u der Siedehitze, sie lösen sich in Säuren auf, zum Teil unter Entwicklung von Wasserstoff unter Bildung von Salzen, wie Zink in Schwefelsäure unter Bildung von Zinkvitriol, zum Teil unter Entbindung von andern Gasen, wie Kupfer in Schwefelsäure unter Bildung von Kupfervitriol und Entbindung von schwefliger Säure. Bei der Elektrolyse dieser Salze in geschmolzenem oder gelöstem Zustand wird das Metall bezw. ein sekundäres Umwandlungsprodukt desselben stets an der Kathode abgeschieden. Die Metalle sind daher im allgemeinen elektropositiv. Je[406] nach der Größe ihrer Verwandtschaft zum Sauerstoff oxydieren sie schon bei gewöhnlicher Temperatur an feuchter Luft. So können Kalium, Natrium, Baryum u.s.w. nur unter Luftabschluß, z.B. unter Petroleum, als Metalle bewahrt werden, so verlieren Kupfer, Zink, Blei ihren Glanz, das Eisen rostet, das Mangan zerfällt zu einem Pulver. Andre Metalle, wie Magnesium, Aluminium, oxydieren erst bei höherer Temperatur, Silber, Gold und Platin überhaupt nicht. Man bezeichnet diese drei Metalle daher wohl auch als edle Metalle, die übrigen als unedle. Die durch diesen Oxydationsprozeß oder auf andre Weise entstehenden Oxyde lösen sich zum Teil in Wasser, wie Natrium- oder Calciumoxyd, zu stark basischen Hydroxyden oder in Säuren unter Bildung derselben Salze, die auch durch Einwirkung der Metalle auf die Säuren entstehen. Die Oxyde bezw. Hydroxyde der Metalle sind demnach – im allgemeinen wenigstens – basischer Natur und lösen sich in Säuren auf unter Bildung von Salzen. Im allgemeinen besitzen immer die Leichtmetalle die größere chemische Energie, sie oxydieren leichter, bilden stark basische Oxyde und überhaupt Verbindungen, welche in Wasser leicht löslich sind. Die Schwermetalle sind weniger energisch, sie oxydieren sich schwerer, liefern weniger basische Oxyde und diese wie die Schwefelverbindungen sind in Wasser unlöslich. Schließlich verbinden sich die Metalle auch noch mit Schwefel zu sogenannten Sulfiden, die durch Wasser nicht, wohl aber durch Säuren unter Entwicklung von Schwefelwasserstoff zersetzt werden. Die Metalle kommen nur selten als solche (in gediegenem oder regulinischem Zustand) in der Natur vor, Quecksilber, Silber, Gold, Platin, meistenteils in Form ihrer Verbindungen als Silikate, Karbonate, Sulfate, Oxyde, Sulfide. Die natürlich vorkommenden Verbindungen der Schwermetalle besitzen meistens Metallglanz und werden Erze genannt.

Nach ihrer systematischen Zusammengehörigkeit teilt man für spezielle Zwecke die Metalle in einzelne Untergruppen ein; so in die Alkalimetalle Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium, in die Erdalkalimetalle, zu denen Baryum, Strontium, Calcium zählen, in die Erdmetalle, wozu Aluminium und Chrom gerechnet werden. Doch sind diese Einteilungen stets. willkürlich nach dem Standpunkte, von dem aus sie vorgenommen werden. Die einzige sich natürlich ergebende Einteilung der Metalle, wie der Elemente überhaupt, ist nach dem periodischen System der Elemente; s.a. Metalloide.

(W. Kerp) Rathgen.