Chemie

Welches ist das härteste Metall?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Wenn wir wirklich von reinen Metallen sprechen, also nicht von Legierungen wie Stahl oder von Metalloxiden, dann sind die härtesten Metalle Osmium bzw. Chrom. "Bzw." bedeutet: Es kommt darauf an, welche Definition von "Härte" man anwendet. 

Umgangssprachlich wissen wir ja ganz gut, was wir mit "hart" meinen: Je härter etwas ist, desto mehr tut’s weh, wenn man sich den Kopf daran stößt. Früher hat man Härte vor allem relativ definiert: Man hat mit einem Material ein anderes gekratzt. Und das Material, das das jeweils andere geritzt hat – also Kratzer hinterlassen hat – war das härtere Material.

Chrom – unter den Metallen das "Ritzstärkste" nach Mohs

Demnach ist Gips härter als Kreide oder Talk, Glas ist härter als Gips, Quarz ist härter als Gold, Rubin ist härter als Quarz und am allerhärtesten sind Diamanten. So entstand eine Skala von 1 bis 10 – man spricht von "Mohs-Härte". Talk hat demnach Härte 1, Diamant Härte 10 und Chrom hat hier eine Härte von 8,5. Chrom ist also deutlich dem Diamanten unterlegen, aber unter den Metallen eben das härteste im Sinne von das "Ritzstärkste".

Heute wird Härte meist etwas anders definiert. Härte bezeichnet den Widerstand, den ein Material einem eindringenden Körper entgegenzusetzen hat. Wenn ich einen Stein auf ein Autoblech werfe, dringt er zum Ärger des Besitzers recht tief ein und verursacht eine bleibende Delle. Ein Autoblech ist somit nicht so hart wie beispielsweise eine Stahlplatte. Und so gibt es genau definierte Verfahren, um die Eindringtiefe in ein Material zu messen. Das ist die sogenannte "Brinell-Härte".

Ähnlich dicht, aber härter als Platin: Osmium und Iridium

Es gibt eine Reihe von ziemlich harten Metallen, die chemisch in die Gruppe der Platin-Metalle gehören. Die haben die Eigenschaft, dass sie ziemlich dicht sind; ein Kubikzentimeter Platin wiegt ungefähr 20 Gramm – also das Zwanzigfache von Wasser. Man kann sich vorstellen, dass die Dichte eines Metalls auch damit zu tun hat, wie hart es ist. Platin ist ja schon recht hart, aber es gibt ein paar Elemente, die sich im Periodensystem der Elemente nicht weit weg vom Platin befinden und ähnlich dicht sind, aber viel härter.

Osmium – das härteste Metall nach Brinell

Zu diesen Elementen gehören Osmium, Iridium und Wolfram; die sind alle sehr dicht. Osmium ist das dichteste Material, das es überhaupt gibt und das härteste Metall – wenn man diese Brinell-Härte anwendet, also Härte nach Eindringtiefe misst.

Dass diese Metalle so dicht sind, bedeutet ja nichts anderes, als dass die einzelnen Atome sehr dicht und kompakt beieinander liegen. Und genau aus dem Grund haben sie auch eine hohe Schmelztemperatur: Osmium und Wolfram schmelzen erst bei über 3.000° C.

Diese hohe Schmelztemperatur war auch einer der Gründe, dass zunächst Osmium, später auch Wolfram, als Leit-Metalle bei den frühen Glühlampen zum Einsatz kamen – also als Glühfäden. Wir kennen die bekannte Glühlampen-Firma Osram – der Name leitet sich aus dieser Verbindung ab: Osmium und Wolfram.

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