Was ist ein Metall?

Schwarzach In meinem Beitrag am 6. Februar „Bergbau im All“ habe ich behauptet, Aluminium sei das häufigste Metall auf der Erde. Ein VN-Leser hat sich darüber beklagt und mir ausrichten lassen, das häufigste Metall sei mit Abstand das Silizium, je nachdem, „wo auf der Erde man analysiert“, wie er schreibt. Wo man analysiert, ist allerdings wesentlich – der Erdkörper besteht sozusagen aus verschiedenen Stockwerken, wir haben leichten Zugang nur zum obersten, der Erdkruste – das war im Zusammenhang mit Bergbau auch gemeint. Tatsächlich hätte ich schreiben sollen: „Erdkruste“ statt „Erde“, bei der Kruste gilt: Aluminium ist in dieser Kruste das dritthäufigste Element nach Sauerstoff und Silizium – und das häufigste Metall. Silizium, ganz egal, an welcher Stelle es steht, ist kein Metall. Was denn dann? Wie unterscheidet man überhaupt Metalle von den übrigen Elementen? Metalle glänzen (eben „metallisch“) und leiten den elektrischen Strom, die anderen Elemente sind Halbmetalle und Nichtmetalle, letztere leiten keinen Strom, die Halbmetalle eingeschränkt. Silizium, das vorweg, ist ein Halbmetall. Diese Unterschiede sind keine „Tüpflescheißerei“, sondern beruhen auf chemischem Verhalten: Beide, Metalle, wie Nichtmetalle, reagieren mit Sauerstoff und bilden Oxide. Bei Metallen spricht man eher von Rosten, bei Nichtmetallen von Verbrennen. Löst man die verschiedenen Oxide aber in Wasser auf, dann erhält man bei Metallen eine Lauge, bei Nichtmetallen eine Säure.

Den Unterschied kann man schmecken (sollte man aber nie ausprobieren!) Säuren schmecken halt sauer, Laugen „seifig“ – Seifen sind Laugen. Wie steht`s bei Aluminium und Silizium? Das wird durch ihre Stellung im Periodensystem festgelegt. In diesem Schema sind alle Elemente in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet, die untereinander stehenden sind chemisch ähnlich. Als Faustregel gilt: je weiter links und je weiter unten ein Element steht, desto stärker ist der metallische Charakter, je weiter rechts und je weiter oben, desto stärker dominiert das Nichtmetallische. Wo die beiden Familien ineinander übergehen, gibt es eine „Charaktermischung“. Das Aluminiumhydroxid kann zum Beispiel als Säure wie als Lauge reagieren, das entsprechende Hydroxid des Siliziums heißt bezeichnenderweise Kieselsäure und ist eindeutig eine Säure, wenn auch eine schwache. Das stimmt mit der Regel überein: Silizium steht im Periodensystem weiter rechts in Richtung Nichtmetalle – also Säure. Wieso heißt es dann Halbmetall? Weil es auch ein Halbleiter ist – die Leitfähigkeit für Strom liegt zwischen Metallen und Nichtmetallen. Die Halbleitereigenschaften machen das Element ja auch unentbehrlich für die Elektronik („silicon valley“). – Es bleibt dabei: Silizium ist kein Metall.