Metaalbinding

Chemische binding
Dipool-dipoolinteractie
Moleculen (intramoleculair)
Covalente binding
Moleculen (intermoleculair)
Vanderwaalskrachten Waterstofbrug
Zouten
Ionbinding Ion-dipoolkrachten
Metalen
Metaalbinding
Covalente netwerken
Covalente binding
Theorieën
Lewistheorie Valentiebindingstheorie VSEPR-theorie Molecuulorbitaaltheorie
Eigenschappen
Bindingslengte Bindingshoek Bindingsenthalpie Bindingsenergie Bindingsorde Elektronegativiteit Roosterenthalpie
Portaal    Scheikunde

Metaalbinding is een vorm van binding tussen atomen (eigenlijk ionen) van zwak elektronegatieve (=elektropositieve) elementen, dat zijn chemische elementen waarvan de atomen makkelijk elektronen afstaan/delen. Deze groep elementen, aan de linkerkant van het periodiek systeem gelegen, noemt men de metalen. De metaalionen in een metaalrooster delen onderling de elektronen die uit hun buitenste schil afkomstig zijn. Door het eerdergenoemde relatief elektropositieve karakter van metalen, is de aantrekking tussen de atoomkernen, die het metaalrooster vormen, en hun buitenste elektronen, gering.

Het gevolg is dat de buitenste elektronen zich tamelijk vrij bewegen kunnen tussen de atomen. Eén voorstelling van metaalbinding is dat het metaal een rooster vormt van positieve metaalionen met daartussen vrije, beweeglijke elektronen. Tussen deze tegengesteld geladen ionen en elektronen heersen sterke elektrische aantrekkingskrachten die het geheel stevig aan elkaar houden. Later onderzoek heeft laten zien dat dit eenvoudige beeld eigenlijk alleen opgaat voor een metaal als cesium. Helemaal 'vrij' worden de elektronen namelijk zelden. Een metaal als cesium benadert dat ideaal nog het meest. In andere metalen blijven de elektronen nog wel de potentiaal van de atomen voelen.

Metaalbinding is een intramoleculaire noch een intermoleculaire kracht. In het metaalrooster zijn namelijk geen moleculen te onderkennen. In feite zou men het gehele kristal als één groot molecuul kunnen beschouwen waarover de bindingselektronen in alle richtingen zodanig gedelocaliseerd zijn dat het niet meer duidelijk is bij welke atomen ze behoren. Delocalisatie is vooral bekend van benzeen, maar geldt ook voor grotere aromatische systemen zoals naftaleen, anthraceen enz. Wanneer we het aantal belendende benzeenringen uitbreiden tot in het oneindige krijgen we grafiet, waar de delocalisatie over een geheel tweedimensionaal vlak verspreid is. Men kan zich een metaal als een driedimensionale versie hiervan voorstellen. Metaalbinding is dus een vorm van sterk gedelocaliseerde covalente binding, zij het in combinatie met elektronendeficiëntie: er zijn vaak veel meer elektronenorbitalen beschikbaar dan er elektronen zijn.

Het sterkst gedelocaliseerd zijn elektronen als zij van huis uit s- of p- elektronen zijn. Voor d- en vooral voor f-elektronen, zoals in de lanthaniden is de delocalisatie heel wat minder sterk en dit verklaart waarom soms deze elektronen zich nog steeds als een ongepaard elektron kunnen gedragen en tot magnetische eigenschappen aanleiding geven.

De sterkte van een metaalbinding wordt bepaald door (zie bindingssterkte):

• het aantal vrije elektronen
• de straal van de metaalionen