Металлическая связь тип химической связи образуется между положительно заряженными атомами, в которых свободные электроны распределяются между решеткой катионов. По сравнению, ковалентная а также ионные связи образуют между двумя дискретными атомами. Металлическая связь является основным типом химической связи, которая образуется между атомами металла.
Металлические связи видны в чистом виде металлы и сплавы и некоторые металлоиды. Например, графен (аллотроп углерода) демонстрирует двумерную металлическую связь. Металлы, даже чистые, могут образовывать другие типы химических связей между своими атомами. Например, ртутный ион (Hg22+) может образовывать металл-металлические ковалентные связи. Чистый галлий образует ковалентные связи между парами атомов, которые связаны металлическими связями с окружающими парами.
Как работают металлические облигации
Внешние энергетические уровни атомов металла ( s а также п орбитали) перекрываются. По крайней мере один из валентных электронов, участвующих в металлической связи, не является общим с соседним атомом, и при этом он не теряется, чтобы сформировать ион. Вместо этого электроны образуют то, что можно назвать «морем электронов», в котором валентные электроны могут свободно перемещаться от одного атома к другому.
Модель электронного моря представляет собой упрощенное металлическое соединение. Расчеты, основанные на электронной структуре зон или функциях плотности, являются более точными. Металлическая связь может рассматриваться как следствие того, что материал имеет гораздо больше делокализованных энергетических состояний, чем он. имеет делокализованные электроны (электронный дефицит), поэтому локализованные неспаренные электроны могут стать делокализованными и мобильный. Электроны могут изменять энергетические состояния и перемещаться по решетке в любом направлении.
Связывание может также принимать форму металлического кластерного образования, в котором делокализованные электроны обтекают локализованные ядра. Формирование связи сильно зависит от условий. Например, водород - это металл под высоким давлением. По мере снижения давления связь изменяется от металлической к неполярной ковалентной.
Соотношение металлических связей с металлическими свойствами
Поскольку электроны делокализованы вокруг положительно заряженных ядер, металлическая связь объясняет многие свойства металлов.
Электрическая проводимостьБольшинство металлов являются отличными электрическими проводниками, потому что электроны в море электронов могут свободно перемещаться и нести заряд. Проводящие неметаллы (такие как графит), расплавленные ионные соединения и водные ионные соединения проводят электричество по той же причине - электроны могут свободно перемещаться.
ТеплопроводностьМеталлы проводят тепло, потому что свободные электроны способны передавать энергию от источника тепла, а также потому, что колебания атомов (фононов) движутся через твердый металл как волна.
тягучестьМеталлы имеют тенденцию быть пластичными или могут быть вытянуты в тонкие проволоки, потому что локальные связи между атомами могут быть легко разорваны и также преобразованы. Отдельные атомы или их целые слои могут скользить мимо друг друга и реформировать связи.
тягучестьМеталлы часто податливы или могут быть отлиты или отлиты в форму, опять же, потому что связи между атомами легко разрушаются и преобразуются. Сила сцепления между металлами является ненаправленной, поэтому при вытягивании или формировании металла вероятность его разрушения меньше. Электроны в кристалле могут быть заменены другими. Кроме того, поскольку электроны могут свободно отходить друг от друга, работа с металлом не объединяет заряженные ионы, которые могут разрушить кристалл в результате сильного отталкивания.
Металлический блескМеталлы, как правило, блестящие или имеют металлический блеск. Они непрозрачны после достижения определенной минимальной толщины. Море электронов отражает фотоны от гладкой поверхности. Существует верхний предел частоты света, который может быть отражен.
Сильное притяжение между атомами в металлических связях делает металлы прочными и придает им высокую плотность, высокую температуру плавления, высокую температуру кипения и низкую летучесть. Есть исключения. Например, ртуть является жидкостью в обычных условиях и имеет высокое давление пара. Фактически, все металлы в цинковой группе (Zn, Cd и Hg) относительно летучие.
Насколько сильны металлические облигации?
Поскольку сила связи зависит от атомов-участников, сложно определить типы химических связей. Ковалентные, ионные и металлические связи могут быть сильными химическими связями. Даже в расплавленном металле связь может быть прочной. Например, галлий является нелетучим и имеет высокую температуру кипения, даже если он имеет низкую температуру плавления. Если условия правильные, металлическое соединение даже не требует решетки. Это наблюдалось в стеклах, которые имеют аморфную структуру.