Die Liste der Elemente im Periodensystem ist vollständig. Aufgrund der Eigenschaften der Atome ist die Anzahl der möglichen Elemente mit 118 beschränkt. Jede mögliche Kombination hat einen Eintrag im Periodensystem der Elemente. Da viele der Elemente in der Natur nicht vorkommen, sondern fast augenblicklich zerfallen, konnten noch nicht alle Elemente auch entdeckt werden. Bis auf eine Ausnahme wurden aber alle bereits einmal im Labor hergestellt und nachgewiesen. Es ist also sicher, dass wir alle Metalle bereits entdeckt haben. Nicht alle davon sind in unserem Alltag relevant. Hier ein Überblick und alle existierenden Metalle im Vergleich.

Liste der Metalle

Im Periodensystem der Elemente finden sich 59 Metalle. Diese Metalle erkennt man an vier Eigenschaften:

• hohe elektrische Leitfähigkeit, nimmt mit steigender Temperatur ab
• hohe Wärmeleitfähigkeit
• Duktilität, also Verformbarkeit
• metallischer Glanz

Gemäß dieser Definition sind folgende Elemente Metalle, bzw. weisen zumindest auch metallische Eigenschaften auf.

• Lithium( Element:Li Ordnungszahl:3)
• Beryllium( Element:Be Ordnungszahl:4)
• Bor( Element:B Ordnungszahl:5)
• Natrium( Element:Na Ordnungszahl:11)
• Magnesium( Element:Mg Ordnungszahl:12)
• Aluminium( Element:Al Ordnungszahl:13)
• Kalium( Element:K Ordnungszahl:19)
• Calcium( Element:Ca Ordnungszahl:20)
• Scandium( Element:Sc Ordnungszahl:21)
• Titan( Element:Ti Ordnungszahl:22)
• Vanadium( Element:V Ordnungszahl:23)
• Chrom( Element:Cr Ordnungszahl:24)
• Mangan( Element:Mn Ordnungszahl:25)
• Eisen (Ferrum)( Element:Fe Ordnungszahl:26)
• Cobalt( Element:Co Ordnungszahl:27)
• Nickel( Element:Ni Ordnungszahl:28)
• Kupfer (Cuprum)( Element:Cu Ordnungszahl:29)
• Zink( Element:Zn Ordnungszahl:30)
• Gallium( Element:Ga Ordnungszahl:31)
• Germanium( Element:Ge Ordnungszahl:32)
• Arsen( Element:As Ordnungszahl:33)
• Rubidium( Element:Rb Ordnungszahl:37)
• Strontium( Element:Sr Ordnungszahl:38)
• Yttrium( Element:Y Ordnungszahl:39)
• Zirconium( Element:Zr Ordnungszahl:40)
• Niob( Element:Nb Ordnungszahl:41)
• Molybdän( Element:Mo Ordnungszahl:42)
• Technetium( Element:Tc Ordnungszahl:43)
• Ruthenium( Element:Ru Ordnungszahl:44)
• Rhodium( Element:Rh Ordnungszahl:45)
• Palladium( Element:Pd Ordnungszahl:46)
• Silber (Argentum)( Element:Ag Ordnungszahl:47)
• Cadmium( Element:Cd Ordnungszahl:48)
• Indium( Element:In Ordnungszahl:49)
• Zinn (Stannum)( Element:Sn Ordnungszahl:50)
• Antimon (Stibium)( Element:Sb Ordnungszahl:51)
• Tellur( Element:Te Ordnungszahl:52)
• Caesium( Element:Cs Ordnungszahl:55)
• Barium( Element:Ba Ordnungszahl:56)
• Hafnium( Element:Hf Ordnungszahl:72)
• Tantal( Element:Ta Ordnungszahl:73)
• Wolfram( Element:W Ordnungszahl:74)
• Rhenium( Element:Re Ordnungszahl:75)
• Osmium( Element:Os Ordnungszahl:76)
• Iridium( Element:Ir Ordnungszahl:77)
• Platin( Element:Pt Ordnungszahl:78)
• Gold (Aurum)( Element:Au Ordnungszahl:79)
• Quecksilber (Hydrargyrum)( Element:Hg Ordnungszahl:80)
• Thallium( Element:Tl Ordnungszahl:81)
• Blei (Plumbum)( Element:Pb Ordnungszahl:82)
• Bismut (auch Wismut)( Element:Bi Ordnungszahl:83)
• Polonium( Element:Po Ordnungszahl:84)
• Francium( Element:Fr Ordnungszahl:87)
• Radium( Element:Ra Ordnungszahl:88)
• Rutherfordium( Element:Rf Ordnungszahl:104)
• Dubnium( Element:Db Ordnungszahl:105)
• Seaborgium( Element:Sg Ordnungszahl:106)
• Bohrium( Element:Bh Ordnungszahl:107)
• Hassium( Element:Hs Ordnungszahl:108)

Metallische Werkstoffe

Allerdings sind nicht alle Metalle im Alltag relevant. Viele lassen sich nur künstlich herstellen, andere sind radioaktiv. Lithium und andere Alkalimetalle, sowie die Gruppe der Ertdalkalimetalle, wie beispielsweise Magnesium, spielt als Werkstoff keine Rolle, kommt aber in anderen Lebensbereichen zum Einsatz. Auch Gold, Silber und Platin werden kaum als Werkstoff eingesetzt. Bei den metallischen Werkstoffen ist die Liste also relativ übersichtlich. Den größten Teil, rund 90%, machen die eisenhaltigen Werkstoffe aus.

Eisen

Eisen, ist ein weißsilbriges Metall, das sehr reaktionsfreudig ist. Es ist dehnbar und weich. Die Dichte liegt bei 7,873 g/cm³. Der Schmelzpunkt liegt bei 1535 °C und der Siedepunkt bei 3070 °C. Es kommt in der Natur nur sehr selten in seiner Reinform, sondern als Eisenerz, in Verbindung mit anderen Elementen vor. Um es als Werkstoff nutzbar zu machen, wird im flüssigen Eisen Kohlenstoff gelöst. Die Gewinnung erfolgt im Hochofen, wo schichtweise Eisenerz und Koks eingebracht wird. Durch den Kohlenstoff sinkt der Schmelzpunkt des Eisens ab und das Eisen wird in der Legierung mit dem Kohlenstoff härter. Der Anteil an Kohlenstoff und etwaige weitere Elemente, die ergänzt werden, entscheiden über die Eigenschaften und die Bezeichnung des Endprodukts.

Stahl / Schmiedeeisen

Eisen, der mit weniger als 2% Kohlenstoff versetzt wurde, wird Stahl genannt. Stahl spielt bei der Metallverarbeitung eine zentrale Rolle. Er lässt sich mit fast allen bekannten Methoden der Metallbearbeitung verarbeiten. So kann er gegossen, geschmiedet, oder gewalzt werden. Der Werkstoff ist wiederverwenbar und durch verschiedenen Verfahren kann der Stahl noch zusätzlich gehärtet werden. Dadurch wird die Festigkeit des Stahls deutlich erhöht und kann Werte, von bis zu 1200 N/mm² erreichen. Schmiedeeisen bezeichnet im wesentlich denselben Werkstoff. Historischer Stahl ist stark verunreinigt und wird daher nicht als Stahl bezeichnet. Allerdings liegt auch hier der Kohlenstoffanteil unter 2% und Schmiedeeisen kann geschmiedet und gewalzt werden.

Gusseisen

Weist die Eisenlegierung einen Kohlenstoffanteil über 2% auf, erhält man Gusseisen. Anders als beim Stahl ist die Schmelze dünnflüssig und lässt sich daher gut gießen. Das Gusseisen ist allerdings spöde und lässt sich nicht schmieden. Das unterscheidet das Gusseisen grundsätzlich vom Stahl. Gusseisen ist weniger anfällig für Korrosion, leichter, dafür aber weicher.

Nichteisenmetall

Neben den eisenhaltigen Metallen gibt es eine große Auswahl an nicht eisenhaltigen Metallen. Diese Gruppe teil sich wiederum in verschiedene Untergruppen ein. Im Bezug auf Werkstoffe sind nur zwei der Gruppen relevant. Einerseits die Edelmetalle. Hier finden sich z.B. Gold, Platin und Silber, aber auch verschiedene radioaktive Stoffe. Als echte metallische Werkstoffe, die man von verschiedenen Anwendungsgebieten kennt, werden die Buntmetalle bezeichnet. Die Vertreter dieser Gruppe kommen immer dann zum Einsatz, wenn keine Eisenlegierung eingesetzt wird. Ihre Eigenschaften bringen in der jeweiligen Anwendung Vorteile gegenüber dem Eisen.

Kupfer

Kupfer hat einen Schmelzpunkt von 1083,4 °C. Es ist ein ausgezeichneter Wärmeleiter und leitet auch Strom sehr gut. Nur Silber hat eine bessere elektriusche Leitfähigkeit. Es wird daher in Kabeln und der Kühlung eingesetzt. Als Legierung kennt man Kupfer als Messing, oder Bronze. Kupfer wirkt für viele Lebewesen toxisch. Aufgrund der antibakteriellen Wirkung kommt Kupfer daher in Wasserinstallationen zum Einsatz. Viele Dachkonstruktrionen sind aus Kupfer gefertigt. Das Kupfer bildet beispielsweise am Petersdom in Rom eine grüne Patina aus und verleigt vielen Kirchen und anderen historischen Gebäuden, ihr charakteristisches Aussehen.

Aluminium

Aluminium ist aus der Verpackungsindustrie bekannt. Es wird in Konservendosen und Aluminiumfolie eingesetzt, verschließt Joghurtbecher und kommt beim Grillen zum Einsatz. Es gibt allerdings Hinweise darauf, dass Aluminium eine Alzheimer-Erkrankung begünstigt. Aluminium sollte, aufgrund seiner Toxidität, nicht mit Säuren, also auch Essig, in Berührung kommen. Abgesehen von den gesundheitlichen Bedenken wird Aluminium aber als leichter und stabiler metallischer Werkstoff eingesetzt. Im Fahrzeugbau und der Luftfahrt kommt Aluminium zum Einsatz.

Titan

Titan ist ein häufig vorkommendes Element, das in einem aufwändigen Verfahren gewonnen wird. Das macht Titan sehr teuer. Es ist sehr reaktiv, bildet aber eine Passivierungsschicht, die es vor Umwelteinflüssen schützt. Das macht den Werkstoff sehr haltbar. Titan kommt als Zusatz zu Stahl, aber auch als eigenständige Legierung zum Einsatz. Überall dort, wo hohe Belastungen und geringes Gewicht erforderlich sind, ist Titan im Einsatz. Die Beständigkeit des Werkstoffs machen ihn auch für die Medizin interessant. Als künstliche Gelenke kommt Titan überall auf der Welt zum Einsatz. Abwehrreaktionen, oder sonstige Probleme gibt es dabei nicht. Anbieter, wie robemetall.de, vertreiben spezielle Titanlegierungen, wie Titan Grade 2, die korrosionsbeständig und widerstandsfähig sind. Das geringe Gewicht und die guten Materialeigenschaften von Titan machen es auch in der Luftfahrt zu einem beliebten Werkstoff.

Zinn

Zinn ist ein relatives weiches Metall mit einem Schmelzpunkt bei 232ºC, das sich leicht verbiegen lässt. Man kennt es einerseits von alten Trinkbechern. Heute kommt es in Weißblech, zusammen mit Eisen zum Einsatz. Außerdem spielt Zinn, allem voran als Lötzinn, in der Elektronik eine wichtige Rolle. Es kommt aber auch in anderen elektronischen Bauteilen zum Einsatz. Die Oxidationsfestigfkeit von Zinn macht es auch für den Einsatz bei Rohrleitungen gut geeignet.

Zink

Auch Zink wird als Korrosionsschutz im Außenbereich eingesetzt. Automobilkarosserien werden verzinkt und damit unempfindlich für Rost. Auch der Einsatz als Regenrinne ist der Widerstandfähigkeit von Zink zu verdanken. Neben dem Korrossionsschutz wird Zink auch in Batterien eingesetzt.

Blei

Blei ist ein Metall, das an der Luft giftiges Bleioxid bildet. Es wurde für die Munitionsherstellung verwendet und findet heute etwa beim Tauchen als Bleigewicht noch Verwendung. Neben dem Einsatz in der Elektronik wird Blei auch für den Strahlenschutz eingesetzt und etwa als Bleischürze bei Röntgenaufnahmen verwendet.

Vielseitiger Werkstoff

Metall ist ein vielseitiger Werkstoff. Die reinen Elemente sind allerdings noch lange nicht alles, was die Metalle zu bieten haben. Wie man am Stahl sieht, kann man Metalle hervorragend mit anderen Elementen vermischen. Die Legierungen weisen dann die Eigenschaften aller Stoffe auf und sind noch vielseitiger einsetzbar, als die einzelnen Stoffe. Je nach Einsatzort können die Metalle und ihre Legierungen den Anforderungen gerecht werden und ermöglichen die Herstellung unterschiedlicher Produkte.