Fémkötés
- Fémkötés meghatározása.
- Fémek tulajdonságainak leírása.
Miért viselkednek a fémek úgy, ahogyan viselkednek?
A fenti képen egy 1893-ban készült rézlemez látható. A használati tárgyon nagyon szépen kidolgozott díszítés található, és a tárgy nagyon hasznos. Mi történt volna, ha úgy döntünk, hogy a réz(I)klorid ugyanolyan jó anyag (nos, abban is van réz). A CuCl porként végezné, ha püfölve formáznánk. A fémek egyedi módon viselkednek. A fémekben létrejövő kötés felelős a fémek jellegzetes tulajdonságaiért: a csillogásért, az alakíthatóságért, a képlékenységért és a kiváló vezetőképességért.
A fémes kötés
A tiszta fémek kristályos szilárd testek, de az ionos vegyületekkel ellentétben a kristályrács minden pontját azonos atom foglalja el. A fémek külső energiaszintjein lévő elektronok mozgékonyak, és képesek egyik fématomról a másikra vándorolni. Ez azt jelenti, hogy a fémet inkább úgy tekinthetjük, mint pozitív ionok sorát, amelyeket mozgó valenciaelektronok tengere vesz körül. Azokat az elektronokat, amelyek képesek szabadon mozogni a fémkristály üres pályáin, delokalizált elektronoknak nevezzük (lásd az alábbi ábrát ). A fémes kötés az álló fémkationok vonzása a környező mozgó elektronokhoz.
8.16. ábra
A fémekben az álló fémkationokat mozgó valenciaelektronok tengere veszi körül, amelyek nem kapcsolódnak egyetlen kationhoz sem.
A fémek tulajdonságai
A fémes kötés modellje magyarázza a fémek fizikai tulajdonságait. A fémek a szabadon áramló elektronjaik miatt nagyon jól vezetik az elektromosságot és a hőt. Ahogy az elektronok belépnek egy fémdarab egyik végébe, ugyanannyi elektron áramlik ki a másik végéből. Amikor fény éri a fém felületét, az elektronok kis mennyiségű energiát vesznek fel, és a sok üres pálya egyikére gerjesztődnek. Az elektronok azonnal visszaesnek alacsonyabb energiaszintre, és fényt bocsátanak ki. Ez a folyamat felelős a fémek magas csillogásáért.
8.17. ábra
Az American Platinum Eagle az Egyesült Államok hivatalos platina aranyérme, amelyet először 1997-ben vertek. Egy fém csillogása a fémes kötéseknek köszönhető.
Memlékezzünk arra, hogy az ionos vegyületek nagyon törékenyek. Erő kifejtése azt eredményezi, hogy a kristályban lévő hasonló töltésű ionok túl közel kerülnek egymáshoz, és a kristály összetörik. Amikor egy fémre erőt alkalmazunk, a szabadon áramló elektronok becsúszhatnak az álló kationok közé, és megakadályozhatják, hogy azok érintkezzenek. Képzeljük el, hogy olajjal bevont golyóscsapágyak csúsznak egymás mellett. Ennek eredményeként a fémek nagyon képlékenyek és képlékenyek. Formára kalapálhatók, vékony lemezekké hengerelhetők vagy vékony drótokká húzhatók.
Összefoglaló
- A fémek tulajdonságaiért a fémes kötés felelős.
- A fémek jól vezetik az elektromosságot és a hőt.
- A fémek képlékenyek és alakíthatóak.
- A fémeknek csillogásuk van.
GYakorlat
Kérdések
Az alábbi link segítségével válaszolj a következő kérdésekre:
http://www.chemguide.co.uk/atoms/bonding/metallic.html
- Mi történik a fémekben a valenciaelektronokkal?
- Mi tartja össze egy fém atomjait?
- Mi történik a fémes kötéssel, ha egy fémet megolvasztunk?
- Mi történik a fémes kötéssel, ha egy fémet felforralunk?
Áttekintés
Kérdések
- Mi a delokalizált elektron?
- Miért vezetik jól az elektromosságot és a hőt a fémek?
- Miért csillognak a fémek?
- delokalizált elektronok: Olyan elektronok, amelyek képesek szabadon mozogni a fémkristály üres pályáin.
- duktilis: Képesek vékony dróttá húzódni.
- csillogás: Gyengéd csillogás vagy lágy ragyogás, különösen egy részben tükröződő felületen.
- formálható: Képes arra, hogy törés vagy repedés nélkül tartósan formára kalapáljuk vagy nyomjuk.
- fémes kötés: Az álló fémkationok vonzása a környező mozgó elektronokhoz.