Chemia dla nie-zaawansowanych

Wiązanie metaliczne

Dlaczego metale zachowują się tak, jak się zachowują?

Powyższy obrazek przedstawia miedzianą płytkę, która została wykonana w 1893 roku. Naczynie ma wiele misternych zdobień i jest bardzo użyteczne. Co by się stało, gdybyśmy zdecydowali, że chlorek miedzi (I) jest równie dobrym materiałem (cóż, ma w sobie miedź). CuCl skończyłby jako proszek, kiedy walilibyśmy w niego, aby nadać mu kształt. Metale zachowują się w unikalny sposób. Wiązanie, które występuje w metalu jest odpowiedzialne za jego charakterystyczne właściwości: połysk, kowalność, ciągliwość i doskonałe przewodnictwo.

Wiązanie metaliczne

Czyste metale są krystalicznymi ciałami stałymi, ale w przeciwieństwie do związków jonowych, każdy punkt w sieci krystalicznej jest zajęty przez identyczny atom. Elektrony na zewnętrznych poziomach energetycznych metalu są ruchome i mogą dryfować od jednego atomu metalu do drugiego. Oznacza to, że metal jest raczej postrzegany jako układ jonów dodatnich otoczonych morzem ruchomych elektronów walencyjnych. Elektrony, które są zdolne do swobodnego poruszania się po pustych orbitalach kryształu metalicznego nazywamy elektronami zdelokalizowanymi (patrz rysunek poniżej). Wiązanie metaliczne jest przyciąganiem stacjonarnych kationów metalu do otaczających je ruchomych elektronów.

Właściwości metali

Model wiązania metalicznego wyjaśnia fizyczne właściwości metali. Metale przewodzą elektryczność i ciepło bardzo dobrze z powodu ich swobodnie przepływających elektronów. Gdy elektrony wchodzą na jeden koniec kawałka metalu, taka sama liczba elektronów wypływa na zewnątrz z drugiego końca. Kiedy światło pada na powierzchnię metalu, jego elektrony absorbują niewielkie ilości energii i zostają wzbudzone do jednego z wielu pustych orbitali. Elektrony natychmiast opadają z powrotem na niższe poziomy energetyczne i emitują światło. Proces ten jest odpowiedzialny za wysoki połysk metali.

Przypomnij, że związki jonowe są bardzo kruche. Zastosowanie siły powoduje, że podobnie naładowane jony w krysztale zbliżają się zbytnio do siebie, powodując rozpad kryształu. Kiedy siła jest przyłożona do metalu, swobodnie przepływające elektrony mogą wślizgnąć się pomiędzy stacjonarne kationy i zapobiec ich zetknięciu. Wyobraźmy sobie łożyska kulkowe, które zostały pokryte olejem i ślizgają się obok siebie. W rezultacie metale są bardzo plastyczne i ciągliwe. Mogą być młotkowane w kształty, walcowane w cienkie arkusze lub ciągnięte w cienkie druty.

Podsumowanie

• Wiązanie metaliczne jest odpowiedzialne za właściwości metali.
• Metale dobrze przewodzą elektryczność i ciepło.
• Metale są ciągliwe i kowalne.
• Metale mają połysk.

Praktyka

Pytania

Użyj poniższego linku, aby odpowiedzieć na następujące pytania:

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

1. Co dzieje się z elektronami walencyjnymi w metalach?
2. Co utrzymuje atomy metalu razem?
3. Co się dzieje z wiązaniem metalicznym, gdy metal jest topiony?
4. Co się dzieje z wiązaniem metalicznym, gdy metal się gotuje?

Przegląd

Pytania

1. Co to jest elektron zdelokalizowany?
2. Dlaczego metale dobrze przewodzą prąd i ciepło?
3. Dlaczego metale mają połysk?

.