Kemi for ikke-studerende

Metalliske bindinger

Hvorfor opfører metaller sig, som de gør?

Billedet ovenfor er af en kobberplade, der blev fremstillet i 1893. Redskabet har en stor del udførlig udsmykning, og genstanden er meget anvendelig. Hvad ville der være sket, hvis vi havde besluttet, at kobber(I)chlorid var et lige så godt materiale (ja, der er jo kobber i det). CuCl ville ende som et pulver, når vi bankede på det for at forme det. Metaller opfører sig på unikke måder. De bindinger, der opstår i et metal, er ansvarlige for dets karakteristiske egenskaber: glans, formbarhed, duktilitet og fremragende ledningsevne.

Den metalliske binding

Rene metaller er krystallinske faste stoffer, men i modsætning til ionforbindelser er hvert punkt i krystalgitteret besat af et identisk atom. Elektronerne i de ydre energiniveauer i et metal er mobile og i stand til at drive fra et metalatom til et andet. Det betyder, at metallet mere korrekt kan betragtes som en række positive ioner omgivet af et hav af mobile valenselektroner. Elektroner, som er i stand til at bevæge sig frit rundt i de tomme orbitaler i metalkrystallen, kaldes delokaliserede elektroner (se figuren nedenfor ). En metalbinding er de stationære metalkationers tiltrækning af de omgivende mobile elektroner.

Metalers egenskaber

Den metalliske bindingsmodel forklarer metallers fysiske egenskaber. Metaller leder elektricitet og varme meget godt på grund af deres fritflydende elektroner. Når der kommer elektroner ind i den ene ende af et stykke metal, strømmer et lige så stort antal elektroner ud fra den anden ende. Når lys skinner på overfladen af et metal, absorberer dets elektroner små mængder energi og bliver ophidset i en af de mange tomme orbitaler. Elektronerne falder straks tilbage til lavere energiniveauer og udsender lys. Denne proces er ansvarlig for metallernes høje glans.

Husk, at ionforbindelser er meget skøre. Påføring af en kraft resulterer i, at ens ladede ioner i krystallen kommer for tæt på hinanden, hvilket får krystallen til at gå i stykker. Når der påføres en kraft på et metal, kan de fritflydende elektroner glide ind mellem de stationære kationer og forhindre dem i at komme i kontakt med hinanden. Forestil dig kuglelejer, der er blevet belagt med olie, og som glider forbi hinanden. Som følge heraf er metaller meget formbare og duktile . De kan hamres til former, rulles til tynde plader eller trækkes til tynde tråde.

Summarum

• Den metalliske binding er ansvarlig for metallernes egenskaber.
• Metaller leder elektricitet og varme godt.
• Metaller er duktile og formbare.
• Metaller har glans.

Praksis

Spørgsmål

Brug nedenstående link til at besvare følgende spørgsmål:

http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/metallic.html

1. Hvad sker der med valenselektroner i metaller?
2. Hvad holder atomerne i et metal sammen?
4. Hvad sker der med metalbindingen, når et metal smeltes?
5. Hvad sker der med metalbindingen, når et metal koger?

Review

Spørgsmål

1. Hvad er en delokaliseret elektron?
2. Hvorfor kan metaller lede elektricitet og varme godt?
3. Hvorfor har metaller glans?