Metallic band: bildandet mekanism. Metal Chemical Communication:

Alla närvarande kända kemiska element i det periodiska systemet är uppdelade godtyckligt i två grupper: metaller och icke-metaller. För att bli inte bara element och föreningar, kan kemikalier reagera med varandra, bör de föreligga i form av enkla och komplexa föreningar.

Det är därför vissa elektroner försöker att anta och den andra - att ge. Påfyllning varandra för att bilda olika element och kemiska molekyler. Men vad gör det möjligt för dem att hållas samman? Varför är det en sådan fråga om styrka, för att förstöra som överskrider även de mest allvarliga instrument? Och andra, omvänt, förstörs av minsta effekt. Allt detta är på grund av bildningen av olika typer av kemiska bindningar mellan atomer i molekyler som bildar specifika kristallgitterstruktur.

Typer av kemiska bindningar i föreningarna

Allt kan identifieras 4 huvudtyper av kemiska bindningar.

1. Kovalent opolära. Bildad mellan två identiska icke-metaller på grund av utbyte av elektroner, som bildar gemensamma elektronpar. I utbildningen, det gick oparade valenspartiklar. Exempel: halogener, syre, väte, kväve, svavel, fosfor.
2. Polar kovalent. Som bildas mellan två olika icke-metaller eller mellan mycket svag på egenskaperna hos metallen och nonmetal svag i elektronegativitet. Underliggande och allmänna elektronpar och dra dem till henne atomen, vars elektronaffinitet ovan. Exempel: NH _{3, SiC,} P ₂ O ₅ och andra.
3. Vätebindning. Den mest instabila och svag, är bildad mellan den starkt elektronegativ atom av en molekyl och den andra positiv. Detta sker oftast när de löses ämnen i vatten (alkohol, ammoniak och så vidare). På grund av en sådan anslutning kan finnas makromolekylproteiner, nukleinsyror, komplexa kolhydrater, och så vidare.
4. Jonbindning. Bildas på grund av elektrostatiska attraktionskrafter raznozaryazhennyh metalljoner och icke-metaller. Ju större skillnaden i detta index, desto mer uttalad den joniska naturen hos interaktionen. Exempel på föreningar: binärt salt, komplex förening - alkali.
5. Metallisk bindning, vilken mekanismen för bildandet och egenskaper som kommer att diskuteras ytterligare. Bildades metaller, deras legeringar av olika slag.

Det finns en sådan sak som enhet kemisk bindning. Det står bara att det är omöjligt att betrakta varje band riktmärke. De är alla bara enheten symbol. När allt kommer omkring, är grunden för all interaktion en enda princip - elektronnostaticheskoe interaktion. Därför, jonisk, metalliskt, kovalent bindning och väte har en enda kemisk natur och är endast gränsfall till varandra.

Metaller och deras fysikaliska egenskaper

Metaller finns i den stora majoriteten av alla grundämnen. Detta är på grund av deras speciella egenskaper. En betydande del av som erhölls genom en person genom kärnreaktioner i laboratoriet, är de radioaktiva med kort halveringstid.

Emellertid är majoriteten - är naturliga element som bildar hela stenar och malmer, är en del av de viktigaste föreningarna. Det är på grund av dessa människor har lärt sig att kasta legeringar och producera en hel del utmärkta och viktiga produkter. Detta är såsom koppar, järn, aluminium, silver, guld, krom, mangan, nickel, zink, bly och andra.

För alla metaller kan identifiera gemensamma fysikaliska egenskaper som förklarar diagram metallisk bindningsbildning. Vilka är dessa egenskaper?

1. Formbarhet och seghet. Det är känt att många metaller kan rullas ned även till den grad att folien (guld, aluminium). Av den andra får en tråd, metall flexibla ark, artiklar som kan deformeras av fysisk påverkan, men sedan återhämta sig från dess upphörande. Dessa är de egenskaper av metaller och kallas formbarhet och seghet. Anledningen till denna funktion - en metall länktyp. De joner och elektroner i kristallliden relativt varandra utan att bryta, vilket gör att bevara integriteten av hela strukturen.
2. Metallisk lyster. Detta förklarar också den metalliska bindning bildandet mekanismen för dess egenskaper och funktioner. Sålunda, inte alla partiklar har möjlighet att absorbera eller reflektera ljusvågor med lika längd. Atomer flesta metaller och reflektera kortvåg strålar blir väsentligen likformig silvervit färg, vit, blek blåaktig nyans. Undantag är koppar och guld, är deras färg röd-gul och röd, respektive. De kan reflektera längre våglängd strålning.
3. Termisk och elektrisk ledningsförmåga. Dessa egenskaper förklarar också kristallgitterstrukturen och av att dess bildande realiseras metallisk typ bindningar. På grund av "elektrongasen" rör sig inom kristallen, elektrisk ström och värme snabbt och jämnt fördelade bland alla atomer och joner och leds genom metallen.
4. Det fasta aggregattillstånd under normala förhållanden. Här är det enda undantaget kvicksilver. Alla andra metaller - är nödvändigtvis starka, fasta anslutningar, samt deras legeringar. Det är också ett resultat av det faktum att, i närvaro av metall metallbindning. Mekanismen för bildning av denna typ av partikelbindningsegenskaper bekräftas fullständigt.

Denna grundläggande fysiska egenskaper för metaller, vilket förklarar och bestämmer exakt diagram metallisk bindningsbildning. Relevanta föreningar sådan metod är att metallatomer av element, deras legeringar. Det är för dem en fast och en flytande tillstånd.

Metallisk typ av kemisk bindning

Vad är dess funktion? Saken är den att ett sådant förhållande bildas inte genom raznozaryazhennyh joner och elektrostatisk attraktion och som inte beror på skillnaden i elektronegativitet och tillgängligheten av fria elektronpar. Dvs joniska, metallisk, kovalent bindning har flera olika natur och särskiljande i länkande partiklar.

Alla metaller är inneboende egenskaper såsom:

• en liten mängd av elektroner i det yttre energinivån (med undantag för vissa undantag, för vilka det kan vara 6,7 och 8);
• stor atomradie;
• låg joniseringsenergi.

Allt detta bidrar till enkel separation av oparade elektroner på den yttre kärnan. I detta fall de fria orbitalerna av atomen fortfarande mycket. System av det metalliska binde bara kommer att visa multipla överlappande celler av olika omlopps atomer mellan sig själva, vilket resulterar i det intrakristallina och bildar ett gemensamt utrymme. Det tjänar elektroner från varje atom som börjar fritt vandra på olika delar av gittret. Periodiskt, av vilka var och är fäst vid en jon i kristallenheten och omvandlar den till en atom, sedan lösgörs igen, bildande jon.

Sålunda, den metalliska bindningen - är bindningen mellan atomer, joner och fria elektroner i den totala metallkristallen. Elektronmolnet, röra sig fritt inuti strukturen, hänvisad till som "elektrongasen". Det förklarades för dem, de flesta av de fysiska egenskaperna hos metaller och deras legeringar.

Hur specifikt genomför en metallisk kemisk bindning? Exempel är olika. Låt oss betrakta en bit litium. Även om du tar det storleken på en ärta, det finns tusentals atomer. Låt oss föreställa oss att var och en av dessa tusentals atomer ger en valens elektron i en enda gemensam kristallin utrymme. Samtidigt, i vetskap om elektroniska strukturen av elementet, kan du se hur många lediga orbitaler. Vid deras litium är 3 (det andra p-orbital energinivå). Tre varje atom av tiotusentals - detta är ett gemensamt utrymme inom kristallen, varvid den "elektroniska gas" rör sig fritt.

Ämne alltid stark metallisk bindning. När allt kommer omkring, inte elektrongasen inte låta kristallen att falla, men endast skiftar lagren och sedan återhämtar sig. Det glimmar har en viss densitet (vanligtvis hög), smältbarhet, smidbarhet och seghet.

Var annars insåg metallisk bindning? Exempel på ämnen:

• metaller som enkla strukturer;
• alla metallegeringar med varandra;
• alla metaller och deras legeringar i flytande och fast tillstånd.

Specifika exempel är helt enkelt otroligt mycket, eftersom metallen i det periodiska systemet, mer än 80!

Metallisk bindning: bildandet mekanismen

Om vi anser att det i allmänna ordalag, de viktigaste punkterna som vi har beskrivit ovan. Tillgängligheten av atomära orbitaler och elektroner lätt lossnar från kärnan på grund av den låga joniseringsenergi - är de viktigaste villkoren för bildandet av denna typ av kommunikation. Således verkar det som om den genomförs mellan följande partiklar:

• atomer i kristallgittret;
• fria elektroner, som var på valensen för metallen;
• joner i kristallgittret.

Resultatet - en metallisk bindning. Mekanismen för bildningen generellt uttryckas med följande uppgift: Me ^{0 -} e - ↔ Me ^{n +.} Från diagrammet uppenbar, eventuella metallpartiklar är närvarande i kristallen.

Kristaller själva kan ha olika former. Det beror på det material som vi har att göra.

Typer av metallkristaller

Denna struktur av metallen eller dess legering har en mycket tät packning av partiklar. Det ger joner i kristall platser. Själva kan gallret vara av olika geometriska former i rymden.

1. Obemnotsentricheskaya kubiskt gitter - alkalimetaller.
2. Hexagonal kompakt konstruktion - allt alkaliska, med undantag för barium.
3. Granetsentricheskaya kubisk - aluminium, koppar, zink, många övergångsmetaller.
4. Romboedrisk struktur - kvicksilvret.
5. Tetragonal - indium.

De tungmetaller och den lägre det är beläget i det periodiska systemet, desto svårare är det förpackning och spatial organisation av kristallen. När detta stål kemisk bindning, kan exempel på vilka reduceras för varje befintlig metallen är avgörande vid konstruktion av kristallen. Legeringar har en mycket varierad organisation i rymden, en del av dem är ännu inte helt klarlagt.

Kommunikations specifikationer: nondirectionality

Kovalent och metallbindemedel har en mycket uttalad utmärkande. Skillnad från den första, är den metalliska bindningen inte riktas. Vad betyder det? Dvs elektronmolnet inne i kristallen rör sig ganska fritt inom det i olika riktningar, var och en av elektrons kan återförenas med absolut någon jon i strukturen av noder. Det vill säga att interaktionen sker i olika riktningar. Därför säger de att det metalliska bond - oriktad.

Mekanismen för kovalent bindning innefattar bildningen av delade elektronpar, dvs. moln av atomer överlappar varandra. Och det sker helt på en viss linje som förbinder deras centra. Därför talar om riktningen av en sådan anslutning.

mättbarhet

Denna egenskap återspeglar möjligheten av atomerna under en begränsad eller obegränsad interaktion med andra. Till exempel, kovalenta och metallbindemedel på denna indikator igen är motsatser.

Den första är full. Atomer är involverade i dess bildning är ett fast antal externa valenselektroner direkt inblandade i bildandet av föreningen. Mer än att äta, kommer det inte vara elektronerna. Därför, antalet bindningar som bildas begränsad valens. Därför mättnad på grund. På grund av denna egenskap hos majoriteten av föreningarna har en konstant kemisk sammansättning.

Metall- och vätebindningar, å andra sidan, icke-mättande. Detta beror på att många fria elektroner och orbitaler inom kristallen. Den roll som spelas av jonerna i kristallgitterplatser, som var och en kan vara en atom och en jon igen när som helst.

Ett annat kännetecken för den metalliska bindningen - delokalise inre elektronmoln. Det manifesteras i förmågan av en liten mängd av elektroner delade länka nämnda flertal metaller av atomkärnor. Det vill säga densiteten hos delokaliserad som det fördelas jämnt mellan alla enheter av kristallen.

Exempel på bildande av en bindning i metaller

Överväga några specifika utföringsformer, vilka illustrerar, som en metallisk bindning bildas. Exempel följande substanser:

• zink;
• aluminium;
• kalium;
• krom.

Metallbindningsbildning mellan zinkatomer: Zn ^{0 -} 2e - ↔ Zn2 ^+. zinkatom har fyra energinivåer. Fria orbitaler baserade på den elektroniska strukturen, den har 15 - 3 p-orbitalerna, 4 d 5 och 7 på 4f. Elektronisk struktur inkluderar: 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4d 4p ^{0 0 0} 4f, endast 30 elektroner atom. Det vill säga två fri valens negativa partiklar kan röra sig inom de 15 rymliga och ingen ockuperade orbitaler. Och så varje atom. Resultatet - en enorm totala utrymme som består av tomma orbitaler, och en liten mängd av elektroner som förbinder hela strukturen tillsammans.

Den metalliska bindningen mellan aluminiumatomer: AL ^{0 -} e - ↔ AL ^3+. Tretton elektroner aluminiumatomer placerade vid tre energinivåer, är de tydligt saknas i överflöd. Elektronisk struktur: 1s 2s ^{2 2} 2p ⁶ 3s 3p ^{1 2 0} 3d. Fria orbitaler - 7 stycken. Självklart kommer elektronmolnet vara liten jämfört med den totala inre fria utrymmet i kristallen.

Den metalliska bindningen krom. Denna speciella del av deras elektroniska struktur. Trots allt, för stabilisering av systemfel inträffar med elektron 4s till 3d orbital: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3s 4s 3p ^{6 1 5} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Endast 24 elektron valens som är sex. De går till den gemensamma elektroniska utrymmet på bildandet av en kemisk bindning. Fria orbitaler 15, är det fortfarande mycket större än vad som krävs för att fylla. Därför, krom - som ett typiskt exempel av en metall med en motsvarande bindning i molekylen.

En av de mest aktiva metallerna som reagerar även med vanligt vatten till brand, är kalium. Vad står för sådana egenskaper? Återigen, i många avseenden - metallisk typ av obligation. Elektroner i elementet endast 19, men de befinner sig så mycket som 4 energinivåer. Det är 30 olika orbitals undernivåer. Elektronisk struktur: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3s 4s 3p ^{6 1 0} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Endast två valenselektroner med mycket låg jonisering energi. Fria att komma och gå till det gemensamma elektroniska rymden. Orbitaler för att flytta en atom stycken 22, d v s en mycket omfattande utrymme för "elektrongasen".

Likheter och skillnader med andra typer av obligationer

I allmänhet har denna fråga redan diskuterats ovan. Man kan bara generalisera och dra en slutsats. De viktigaste särdragen hos alla andra typer av kommunikationsegenskaper hos metallkristaller är:

• Flera typer av partiklar som är involverade i bindningsprocessen (atomer, joner eller atomjoner, elektroner);
• Olika rumslig geometriska struktur av kristaller.

Med en väte och jonbindning kombinerar metall omättnad och icke-riktning. Med kovalent polär - stark elektrostatisk attraktion mellan partiklar. Separat med jon - typ av partiklar i kristallgitterets (nod) nodar. Med kovalenta nonpolära atomer i kristallens noder.

Typer av bindningar i metaller av olika aggregerade tillstånd

Som vi redan har nämnt ovan bildas metallkemisk bindning, vilka exempel ges i artikeln, i två aggregattillstånd av metaller och deras legeringar: fast och flytande.

Frågan uppstår: vilken typ av bindning finns i metallångan? Svar: Kovalent polär och nonpolär. Liksom i alla föreningar i form av gas. Det vill säga när metallet upphettas under lång tid och överförs från ett fast tillstånd till en flytande bindning, bevaras kristallstrukturen. När det gäller att överföra en vätska till ett ångtillstånd förstörs kristallen och metallbindningen omvandlas till en kovalent en.