МЕТАЛНА ВРЪЗКА: СВОЙСТВА, КАК СЕ ОБРАЗУВА И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ

В метален връзка е тази, която притежава атомите на металните елементи плътно заедно. Той присъства в металите и определя всички техни физични свойства, които ги характеризират като твърди, пластични, ковсти материали и добри проводници на топлина и електричество.

От всички химически връзки, металната връзка е единствената, при която електроните не са разположени изключително между двойка атоми, а са делокализирани между милиони от тях във вид на лепило или „море от електрони“, които ги държат плътно заедно. или сплотена.

Медна метална връзка

Да предположим например, че металната мед. В мед неговите Cu атоми се отказват от валентните си електрони, за да образуват металната връзка. Над тази връзка е представена като Cu ²⁺ катиони (сини кръгове), заобиколени от електрони (жълти кръгове). Електроните все още не са: те се движат в целия меден кристал. В металите обаче не говорим формално за катиони, а за неутрални метални атоми.

Металната връзка се проверява чрез изследване на свойствата на металните елементи, както и на техните сплави. Те интегрират серия от лъскави, сребърни, твърди, твърди материали, които също имат високи температури на топене и кипене.

Как се образува металната връзка?

Метална връзка в цинк

Металната връзка се образува само между един набор или група метални атоми. За да могат електроните да се преместят в целия метален кристал, трябва да има "магистрала", по която те да могат да пътуват. Това е проектирано от припокриването на всички атомни орбитали на съседните атоми.

Например, помислете за ред цинкови атоми, Zn ··· Zn ··· Zn ···. Тези атоми припокриват своите валентни атомни орбитали, за да създадат молекулярни орбитали. От своя страна тези молекулярни орбитали се припокриват с други орбитали на съседни Zn атоми.

Всеки цинков атом допринася по два електрона, които допринасят за металната връзка. По този начин припокриването или обединението на молекулярните орбитали и атомите, дарени от цинк, произхождат „магистрала“, по която електроните се декакализират в целия кристал, сякаш са лепило или море от електрони, покриващи или къпане на всички метални атоми.

Свойства на металната връзка

структури

Металната връзка произлиза от компактни структури, където атомите са тясно обединени, без голямо разстояние, което ги разделя. В зависимост от вида на специфичната структура има различни кристали, някои по-плътни от други.

В металните структури човек не говори за молекули, а за неутрални атоми (или катиони, според други гледни точки). Връщайки се към примера на мед, в неговите уплътнени кристали няма Cu ₂ молекули с Cu-Cu ковалентна връзка.

реорганизация

Металната връзка има свойството да се реорганизира. Това не се случва с ковалентните и йонните връзки. Ако ковалентната връзка се скъса, тя няма да се формира отново, сякаш нищо не се е случило. Също така електрическите заряди върху йонната връзка са неизменни, освен ако не се проведе химическа реакция.

Помислете например металния живак, за да обясните тази точка.

Металната връзка между два съседни живачни атома, Hg ··· Hg, може да се разкъса и да се формира отново с друг съседен атом, ако кристалът е подложен на външна сила, която го деформира.

Така връзката се реорганизира, докато стъклото претърпя деформация. Това дава на металите свойствата да са пластични и ковсти материали. В противен случай те ще се счупят като парчета стъкло или керамика, дори когато са горещи.

Топлинна и електрическа проводимост

Свойството, което металната връзка притежава от работата си на електрони, също дава възможност на металите да провеждат топлина и електричество. Това е така, тъй като електроните са делокализирани и се движат навсякъде, те ефективно предават атомните вибрации, сякаш е вълна. Тези вибрации се превръщат в топлина.

От друга страна, когато се движат електрони, се оставят празни пространства, които другите могат да заемат, като по този начин има електронна ваканция, чрез която повече електрони могат да „протичат“ и по този начин да възникнат електрически ток.

По принцип, без да се занимаваме с физическите теории зад явлението, това е общото обяснение на електрическата проводимост на металите.

Метален блясък

Делокализираните и подвижните електрони също могат да взаимодействат и да отхвърлят фотоните във видима светлина. В зависимост от плътността и повърхността на метала, той може да проявява различни нюанси на сиво или сребристо или дори иридисцентни искри. Най-изключителните случаи са тези от мед, живак и злато, които абсорбират фотони с определени честоти.

Електронен делокализация

За да се разбере металната връзка е необходимо да се разбере какво се разбира под делокализацията на електроните. Невъзможно е да се определи къде са електроните. Въпреки това може да се прецени в коя област на космоса те вероятно ще бъдат намерени. В ковалентна връзка AB двойката електрони се разпределя в пространството, което разделя атомите А и В; тогава се казва, че са разположени между А и Б.

В AB метална връзка, обаче, не може да се каже, че електроните се държат по същия начин, както в AB ковалентна връзка. Те не са разположени между два специфични атома на А и В, но са разпръснати или насочени към други части на твърдото вещество, където също има уплътнени, тоест тясно свързани атоми на А и В.

Когато това е така, се казва, че електроните на металната връзка са делокализирани: те пътуват във всяка посока, където има атоми на А и В, както е показано на първото изображение с медните атоми и техните електрони.

Следователно в металната връзка говорим за делокализация на тези електрони и тази характеристика е отговорна за много от свойствата, които металите имат. На него се основава и теорията за морето на електроните.

Примери за метални връзки

Някои често използвани метални връзки в ежедневието са както следва:

- Метални елементи

цинк

Метална връзка в цинк

В цинка, преходен метал, неговите атоми са свързани чрез металната връзка.

Злато (Au)

Чистото злато, подобно на сплавите на този материал с мед и сребро, понастоящем се използва много в фините бижута.

Мед (Cu)

Този метал е широко използван в електрическите приложения, благодарение на отличните си свойства за електропроводимост.

Сребро (Ag)

Като се имат предвид свойствата му, този метал се използва широко както в приложения за фини бижута, така и в индустриалната област.

Никел (Ni)

В чисто състояние той обикновено се използва за производство на монети, батерии, леярна или различни метални части.

Кадмий (Cd)

Той е много токсичен материал и се използва при производството на батерии.

Платина (Pt)

Използва се в фини бижута (сплави със злато), както и при производството на лабораторни измервателни уреди и зъбни импланти.

Титан (Ti)

Този метал обикновено се използва в инженерството, както и при производството на остеосинтетични импланти, промишлени приложения и бижута.

Олово (Pb)

Този материал се използва при производството на електрически проводници, по-специално за производството на външната обвивка на телефонни и телекомуникационни кабели.

- Метални съединения

Обща стомана

Реакцията на желязо с въглерод произвежда обикновена стомана, материал, много по-устойчив на механични натоварвания в сравнение с желязото.

Неръждаема стомана

Вариант на горния материал може да се намери чрез комбиниране на обикновена стомана с преходни метали като хром и никел.

бронз

Произвежда се чрез комбиниране на мед и калай в приблизително съотношение 88% и 12% съответно. Използва се при изработката на монети, инструменти и публични украшения.

Живачни сплави

Различни сплави на живак с други преходни метали, като сребро, мед и цинк, произвеждат амалгамите, използвани в стоматологията.

Хром платинена сплав

Този вид сплав се използва широко за изработка на остриета.

Pieltre

Тази сплав от калай, антимон, плик и бисмут обикновено се използва за приготвяне на домакински прибори.

месинг

Той се генерира чрез комбиниране на мед и цинк, съответно в съотношение 67% и 33%. Използва се при производството на хардуерни елементи.

Море на електронната теория

Просто представяне на море от електрони. Източник: Мускид

Изображението по-горе илюстрира концепцията за море от електрони. Според теорията за морето от електрони металните атоми проливат валентните си електрони (отрицателни заряди), за да се превърнат в атомни йони (положителни заряди). Освободените електрони стават част от море, в което те се делокализират за всеки сантиметър от металния кристал.

Това обаче не означава, че метал е съставен от йони; атомите му всъщност са неутрални. Ние не говорим за Hg ⁺ йони в течен живак, а за неутрални Hg атоми.

Друг начин за визуализиране на морето от електрони е чрез приемане на неутралността на атомите. По този начин, въпреки че предоставят на своите електрони да определят металната връзка, която ги поддържа плътно сплотени, те също незабавно получават други електрони от други области на кристала, така че те никога да не придобият положителен заряд.

Тази теория обяснява защо металите са пластични, коври и как връзките могат да бъдат пренаредени, за да се позволи деформацията на кристал, без да се счупи. Някои хора наричат това море от електрони „електронен цимент“, тъй като той е способен да се движи, но при нормални условия той се втвърдява и поддържа металните атоми твърди и неподвижни.

Препратки

Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2020). Метално свързване. Възстановено от: en.wikipedia.org
Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (4 април 2016 г.). Метална връзка. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (29 януари 2020 г.). Метална връзка: Определение, свойства и примери. Възстановено от: thinkco.com
Джим Кларк. (29 септември 2019 г.). Метално свързване. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
Мери Елън Елис. (2020). Какво е метална облигация? - Определение, свойства и примери. Изследване. Възстановено от: study.com

МЕТАЛНА ВРЪЗКА: СВОЙСТВА, КАК СЕ ОБРАЗУВА И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2024