Metallisk bånd: dannelsen mekanismen. Metal Kjemisk Kommunikasjon:

Alle for tiden kjente grunnstoffer i det periodiske system er delt tilfeldig i to grupper: metaller og ikke-metaller. For å bli ikke bare elementer og forbindelser, kan kjemikaliene reagerer med hverandre, må de foreligge i form av enkle og komplekse forbindelser.

Dette er hvorfor noen elektroner prøver å adoptere, og den andre - å gi. Påfylling av hverandre slik at de danner forskjellige elementer og kjemiske molekyler. Men hva tillater dem å bli holdt sammen? Hvorfor er det et slikt spørsmål om styrke, for å ødelegge som overgår selv de mest alvorlige instrumenter? Og andre omvendt, blir ødelagt av den minste innflytelse. Alt dette skyldes dannelsen av forskjellige typer av kjemiske bindinger mellom atomene i molekylene som danner spesifikk krystallgitterstrukturen.

Typer av kjemiske bindinger i forbindelser

Totalt kan skille mellom fire hovedtyper av kjemiske bindinger.

1. Kovalente upolare. Dannet mellom to identiske ikke-metaller som skyldes deling av elektroner, som danner felles elektronpar. I utdanning, er det deltok uparede valens partikler. Eksempler: halogener, oksygen, hydrogen, nitrogen, svovel, fosfor.
2. Polar kovalente. Dannet mellom to forskjellige ikke-metaller eller mellom meget svak på egenskapene til metall- og ikkemetal svak i elektronegativitet. Underliggende og generelle elektronpar og trekke dem til sin atomet, hvis elektronaffinitet ovenfor. Eksempler: _{NH3, SiC,} P ₂ O ₅ og andre.
3. Hydrogenbinding. Den mest ustabile og svak, er dannet mellom den sterkt elektronegative atom av et molekyl, og den andre positiv. Dette skjer oftest når det er oppløst stoffer i vann (alkohol, ammoniakk og så videre). På grunn av en slik forbindelse kan foreligge makromolekylære proteiner, nukleinsyrer, komplekse karbohydrater, og så videre.
4. Ionebinding. Dannet på grunn av elektrostatisk tiltrekkende krefter raznozaryazhennyh metallioner og ikke-metaller. Jo større forskjellen i denne indeksen er, jo mer utpreget den ioniske natur av interaksjonen. Eksempler på forbindelser: binært salt, kompleks sammensatte - alkali.
5. Metallisk binding, hvor mekanismen for dannelse og egenskaper som vil bli diskutert videre. Dannet i metaller, legeringer av ulike slag.

Det er slikt som enhet av den kjemiske binding. Den sier bare at det er umulig å vurdere hver obligasjon benchmark. De er alle bare enheten symbol. Tross alt, grunnlaget for all samhandling er et enkelt prinsipp - elektronnostaticheskoe interaksjon. Derfor, ionisk, metallisk, kovalent binding og hydrogen har en enkelt kjemisk natur, og er bare grensetilfeller til hverandre.

Metaller og fysiske egenskaper

Metaller er funnet i det store flertallet av alle kjemiske elementer. Dette er på grunn av deres spesielle egenskaper. En vesentlig del av som ble oppnådd ved en person ved kjernereaksjoner i laboratoriet, er de radioaktive med kort halveringstid.

Men de fleste - er naturlige elementer som danner hele bergarter og malmer, er en del av de viktigste forbindelser. Det er på grunn av disse menneskene har lært å kaste legeringer og produsere mange gode og viktige produkter. Dette er for eksempel kobber, jern, aluminium, sølv, gull, krom, mangan, nikkel, sink, bly og andre.

For alle metaller kan identifisere felles fysiske egenskaper som forklarer diagram metallisk bindingsdannelse. Hva er disse egenskapene?

1. Malleability og duktilitet. Det er kjent at mange metaller kan valses ned til og med til et punkt av folie (gull, aluminium). Av den andre mottar en wire, metall fleksible plater, gjenstander som kan deformeres ved fysisk påvirkning, men deretter komme seg fra dens avslutning. Dette er kvaliteter av metaller og kalles malleability og duktilitet. Grunnen til denne funksjonen - en metall kobling type. De ioner og elektroner i krystall gli i forhold til hverandre uten å bryte, som tillater å bevare integriteten av hele strukturen.
2. Metallisk glans. Dette forklarer også den metalliske binding, dannelsen mekanismen av dens egenskaper og funksjoner. Således er ikke alle partikler er i stand til å absorbere eller reflektere lysbølger med samme lengde. Atoms de fleste metaller og reflekterer kortbølget stråler blir hovedsakelig ensartet sølvaktig farge, hvit, blekt blåaktig fargetone. Unntak er kobber og gull, er deres farge rød-gul og rød, henholdsvis. De er i stand til å reflektere stråling med lengre bølgelengde.
3. Termisk og elektrisk ledningsevne. Disse egenskaper også forklare den krystallgitterstrukturen, og ved at dets dannelse er realisert metallisk typen bindinger. På grunn av den "elektron gass" beveger seg inne i krystallen, elektrisk strøm og varme raskt og jevnt fordelt blant alle atomer og ioner, og ledes gjennom metallet.
4. Det faste aggregattilstand under normale forhold. Her er det eneste unntaket kvikksølv. Alle andre metaller - er nødvendigvis er sterke, faste forbindelser, så vel som deres legeringer. Det er også et resultat av det faktum at i nærvær av metall-metallbinding. Mekanismen for dannelse av denne type partikkel-bindende egenskaper fullstendig bekreftet.

Denne grunnleggende fysiske egenskaper for metaller, noe som forklarer og bestemmer nøyaktig diagram metallisk bindingsdannelse. Aktuelle forbindelser slik metode er å metall atomer av elementene, deres legeringer. Det er for dem en fast og en flytende tilstand.

Metallisk type kjemisk binding

Hva er dens funksjon? Saken er at et slikt forhold er dannet ikke ved raznozaryazhennyh ioner og elektrostatisk tiltrekning og ikke på grunn av forskjell i elektronegativitet og tilgjengelighet av frie elektronpar. Dvs. ionisk, metallisk, kovalent binding har flere forskjellig natur og karakteristiske trekk ved linking partikler.

Alle metaller er iboende egenskaper, slik som:

• en liten mengde av elektroner i den ytre energinivået (bortsett fra noen unntak, som det kan være 6,7 og 8);
• stor atomradius;
• lav ionisering energi.

Alt dette bidrar til lett separasjon av uparede elektroner på den ytre kjerne. I dette tilfellet, den frie orbitaler av atomet er fortsatt veldig mye. Ordning av de metalliske bånd bare viser flere overlappende celler av forskjellige baneatomer mellom seg, noe som resulterer i det interkrystallinske og danner et felles rom. Det tjener elektroner fra hvert atom som begynner å vandre fritt på forskjellige deler av gitteret. Med jevne mellomrom, som hver er festet til et ion i krystallen enheten og omformer det til et atom, så frigjort igjen, danner ion.

Således er den metalliske binding - er bindingen mellom atomer, ioner og frie elektroner i det totale metall krystall. Elektronskyen, bevege seg fritt inne i strukturen, referert til som "elektrongass". Det ble forklart for de fleste av de fysikalske egenskaper av metaller og deres legeringer.

Slik spesifikt implementerer en metallisk kjemisk binding? Eksempler er forskjellige. La oss vurdere et stykke litium. Selv om du tar den på størrelse med en ert, det er tusenvis av atomer. Så la oss tenke oss at hver av disse tusenvis av atomer gir en valens elektronet i en felles krystallinsk plass. Samtidig, vel vitende om elektronisk struktur av elementet, kan du se hvor mange ledige orbitaler. Ved deres lithium er 3 (den andre p-orbital energinivå). Tre hvert atom av titusener - dette er en vanlig rom inne i krystallen, karakterisert ved at den "elektronisk gass" beveger seg fritt.

Substans alltid sterk metallisk binding. Tross alt, den elektron gass ikke slippes ut i krystallene til å falle, men bare forskyver lagene og deretter opp igjen. Det gliterer ha en viss tetthet (vanligvis høy), smeltbarhet, formbarhet og duktilitet.

Hvor ellers innså metallisk bånd? Eksempler på substanser:

• metaller som enkle strukturer;
• alle metallegeringer med hverandre;
• alle metaller og legeringer i flytende og fast tilstand.

Konkrete eksempler er rett og slett utrolig mye, fordi metallet i det periodiske systemet, mer enn 80!

Metallisk bånd: dannelsen mekanismen

Hvis vi ser det i generelle vendinger, de viktigste punktene vi har skissert ovenfor. Tilgjengelighet av atomorbitalene og elektroner lett løsnes fra kjernen på grunn av den lave ioniseringsenergien - er de viktigste betingelser for dannelsen av denne type kommunikasjon. Det viser seg således at den er implementert mellom følgende partiklene:

• atomer i krystallgitteret;
• frie elektroner, som var på metallets valens;
• ioner i krystallgitteret.

Resultatet - en metallisk binding. Dannelsesmekanismen generelt uttrykkes ved følgende oppføring: Me ^{0 -} e - ↔ Me ^{n +.} Fra diagrammet tydeligvis, metallpartikler er til stede i krystallen.

Krystaller seg selv kan ha ulike former. Det avhenger av materialet som vi har å gjøre.

Typer av metall krystaller

Denne strukturen av metallet eller legeringen har en meget tett pakning av partiklene. Det gir ioner i det krystall nettsteder. Av seg selv, kan gitteret være av forskjellige geometriske figurer i rommet.

1. Obemnotsentricheskaya kubisk gitter - alkalimetaller.
2. Heksagonal kompakt struktur - alt alkalisk, med unntak av barium.
3. Granetsentricheskaya kubikk - aluminium, kobber, sink, mange overgangsmetaller.
4. Rhombohedral struktur - kvikksølv.
5. Tetragonal - indium.

De tungmetaller og den nedre den er plassert i det periodiske system, desto vanskeligere er det pakking og romlig organisering av krystallen. Når dette stål kjemisk binding, eksempler på disse kan reduseres til hvert eksisterende metall er avgjørende for konstruksjonen av krystallen. Legeringer har en svært mangfoldig organisasjon i verdensrommet, noen av dem er fremdeles ennå ikke fullt ut forstått.

Kommunikasjon spesifikasjoner: nondirectionality

Kovalent og metallbindingen har en meget utpreget karakteristisk trekk. I motsetning til den første, er den metalliske binding ikke rettet. Hva betyr det? Det vil si at elektronskyen inne i krystallen beveger seg ganske fritt innenfor den i forskjellige retninger, og hver av elektronet er i stand til å bli absolutt noen ion i strukturen av noder. Det vil si, samspillet utføres i forskjellige retninger. Derfor sier at det metalliske binding - ikke-retningsbestemt.

Mekanismen for kovalent binding involverer dannelsen av delte elektronpar, dvs. skyer av atomer overlapper hverandre. Og det skjer strengt på en bestemt linje som forbinder sine sentre. Derfor, snakker om retningen av en slik forbindelse.

saturability

Denne egenskap skyldes evnen av atomene i en begrenset eller ubegrenset interaksjon med andre. For eksempel, kovalent binding og metall på denne indikatoren igjen er motsetninger.

Den første er full. Atomer som er involvert i dets dannelse er et fast antall eksterne valenselektroner som er direkte involvert i dannelsen av forbindelsen. Mer enn å spise, vil det ikke være elektroner. Derfor er antallet av bindinger som dannes begrenset valens. Derav metning på grunn av. På grunn av denne egenskap ved de fleste av de forbindelser som det har en konstant kjemisk sammensetning.

Metall og hydrogenbindinger, på den annen side, ikke-mettende. Dette skyldes mange frie elektroner og orbitaler i krystallen. Den rolle som spilles av ionene i krystallgitteret områder, som hver for seg kan være et atom og et ion på nytt til enhver tid.

Et annet trekk ved den metalliske binding - delokalisering indre elektronskyen. Det er manifestert i muligheten av en liten mengde av elektroner delt forbinder flerheten av metaller med atomkjernene. Det vil si at tettheten av delokaliserte som det blir jevnt fordelt mellom alle enheter av krystallen.

Eksempler på dannelse av en binding i metaller

Vurder noen spesifikke utførelsesformer, som illustrerer, som en metallisk binding dannes. Eksempler De følgende stoffer:

• sink;
• aluminium;
• kalium;
• krom.

Metall bindingsdannelse mellom sinkatomer: Zn ^{0 -} 2e - ↔ Zn2 ^+. sinkatom har fire energinivåer. Frie orbitaler basert på den elektroniske struktur, har det 15 - 3 p orbitaler, 4 d 5 og 7 på 4f. Elektronisk struktur omfatter: 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4d 4p ^{0 0 0} 4f, bare 30 elektroner atom. Det vil si to gratis valens negative partikler er i stand til å bevege seg innenfor de 15 romslige og ingen okkupert orbitaler. Og så hvert atom. Resultatet - en stor samlet områder som består av tomme orbitaler, og en liten mengde av elektroner som forbinder hele strukturen sammen.

Den metalliske forbindelse mellom aluminiumatomer: AL ^{0 -} e - ↔ AL ^3+. Tretten elektroner aluminiumatomer som ligger ved tre energinivåer, er de åpenbart mangler i overflod. Elektronisk struktur: 1s 2s ^{2 2} 2p ⁶ 3s 3p ^{1 2 0} 3d. Gratis orbitaler - 7 stykker. Det er klart at elektronskyen være liten sammenlignet med den samlede innvendige frie rom i krystallen.

Den metalliske binding krom. Denne spesielle element av deres elektroniske struktur. Tross alt, for å stabilisere systemfeil oppstår med elektron 4s til 3d orbital: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3 S 4-ere 3p ^{6 1 5} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Kun 24 elektron valens som er seks. De går til den felles elektroniske plass på dannelsen av en kjemisk binding. Gratis orbitaler 15, det er fortsatt mye større enn det som kreves for å fylle. Derfor, krom - som et typisk eksempel på et metall med en tilsvarende binding i molekylet.

En av de mest aktive metaller som reagerer selv med vanlig vann til brann, er kalium. Hva er forklaringen på slike egenskaper? Igjen, på mange måter - metallisk form for binding. Elektroner i elementet bare 19, men de befinner seg så mye som 4 energinivå. Det er 30 forskjellige orbitaler undernivåer. Elektronisk struktur: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3s 4s 3p ^{6 1 0} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Bare to valenselektroner med svært lav ionisering energi. Fri til å komme ut og gå til felles elektronisk plass. Orbitaler å bevege ett atom stykkene 22, det vil si en meget omfattende plass for "elektron gass".

Likheter og forskjeller med andre typer av bindinger

Generelt har problemet allerede er blitt omtalt ovenfor. Man kan bare generalisere og trekke en konklusjon. Hoved særegne fra alle andre typer av kommunikasjonsfunksjonene er metallet krystaller er:

• flere typer partikler som deltar i prosessen med binding (atomer, ioner eller atomer, ioner, elektroner);
• forskjellig romlig geometriske strukturen av krystaller.

Med hydrogen og ionisk metall kombinerer metning og ikke-rettede. Med kovalent polar - sterk elektrostatisk tiltrekning mellom partiklene. Separat ble ion - typen partikler i krystallinsk gitterpunkter (ioner). Med kovalent upolart - atomer i krystall områder.

Typer av bindinger i metaller med forskjellig aggregattilstand

Som vi har nevnt ovenfor, metallisk kjemisk binding, og eksempler på disse er gitt i artikkelen, er dannet i de to aggregattilstander av metaller og legeringer: faststoff og væske.

Spørsmålet er: hvilken type forbindelse til metalldamp? A: Kovalent polare og upolare. Som med alle forbindelser som er tilstede i en gass. Det er ikke rives og krystallstrukturen beholdes under forlenget oppvarming av metallet og overføre den fra fast til flytende kommunikasjon. Men når det gjelder å overføre væske til damptilstand, er den krystall ødelagt og metallisk binding omdannes til kovalent.