Legătura metalică: mecanismul educației. Legături chimice metalice: exemple

Toate elementele chimice cunoscute în prezent în tabelul periodic sunt divizate în mod arbitrar în două grupe: metale și nemetale. Pentru a nu deveni doar elemente și compuși, substanțe chimice pot reacționa unele cu altele, acestea ar trebui să existe sub formă de compuși simpli și complecși.

Acesta este motivul pentru care unii electroni încearcă să adopte, iar celălalt - pentru a da. Replenishing reciproc astfel încât să formeze diferite elemente și molecule chimice. Dar ceea ce le permite să aibă loc împreună? De ce există o astfel de chestiune de putere, pentru a distruge care transcende chiar și cele mai grave instrumente? Și alții, dimpotrivă, sunt distruse de cel mai mic impact. Toate acestea se datorează formării diferitelor tipuri de legături chimice între atomii în molecule care formează o structură specifică rețelei de cristal.

Tipuri de legături chimice în compuși

Total pot distinge patru tipuri principale de legături chimice.

1. Covalent nepolar. Format între două nemetale identice datorită schimbului de electroni, formând perechi de electroni comune. În domeniul educației, la ea participă particule de valență nepereche. Exemple: halogeni, oxigen, hidrogen, azot, sulf, fosfor.
2. covalentă Polar. Format între două nemetale diferite sau între foarte slab asupra proprietăților metalului și metaloid slab în electronegativitate. perechi de electroni și preexistenți generale și tragerea lor la ea atomului, a cărui afinitate de mai sus de electroni. Exemple: NH _{3, SiC,} P ₂ O ₅ și altele.
3. Legătura de hidrogen. Cel mai instabile și slabi, se formează între atomul foarte electronegativ al unei molecule și celălalt pozitiv. Acest lucru se întâmplă cel mai adesea atunci când este dizolvat în apă substanțe (alcool, amoniac și așa mai departe). Datorită o astfel de conexiune poate exista proteine macromoleculare, acizi nucleici, glucide complexe, și așa mai departe.
4. legătură ionică. Formată datorită forțelor atractive ioni metalici raznozaryazhennyh electrostatice și nemetale. Cea mai mare diferență în acest indice, mai pronunțată este natura ionică a interacțiunii. Exemple de compuși: sare binară, complex compus - alcalin.
5. bond metalic, pe care mecanismul de formare și proprietăți care vor fi discutate în continuare. Formată în metale, aliajele lor de diferite tipuri.

Există un astfel de lucru ca unitatea legăturii chimice. Se spune doar că este imposibil să se ia în considerare fiecare obligațiuni de referință. Acestea sunt doar simbolul unității. La urma urmei, baza tuturor interacțiunilor este un singur principiu - elektronnostaticheskoe interacțiune. De aceea, ionic, metalic, legare covalentă și hidrogen au o singură natură chimică și sunt doar cazurile limită una față de alta.

Metale și proprietățile fizice ale acestora

Metalele se găsesc în marea majoritate a tuturor elementelor chimice. Acest lucru se datorează proprietăților lor speciale. O parte semnificativă din care a fost obținută de o persoană prin reacții nucleare în laborator, acestea sunt radioactive cu timp de înjumătățire scurt.

Cu toate acestea, majoritatea - sunt elemente naturale care formeaza roci întregi și a minereurilor, fac parte dintre cei mai importanți compuși. Este din cauza acestor oameni au învățat să arunce și aliaje de a produce o mulțime de produse excelente și importante. Acest lucru este, cum ar fi cupru, fier, aluminiu, argint, aur, crom, mangan, nichel, zinc, plumb și altele.

Pentru toate metalele pot identifica proprietățile fizice comune care explica formarea diagrama de legătură metalică. Care sunt aceste caracteristici?

1. Maleabilitate și ductilitate. Este cunoscut faptul că multe metale pot fi rulate în jos chiar la punctul de folie (aur, aluminiu). Din celălalt primi un fir, foi flexibile de metal, articole capabile deformat de impact fizic, dar apoi recupera de la încetarea acestuia. Acestea sunt calitățile de metale și se numește maleabilitate și ductilitate. Motivul pentru această caracteristică - un tip de legătură din metal. Ionii și electronii din diapozitiv cristalului față de altul fără a rupe, ceea ce permite de a păstra integritatea întregii structuri.
2. luciu metalic. Acest lucru explică, de asemenea, legătura metalică, mecanismul de formare a caracteristicilor și a caracteristicilor sale. Astfel, nu toate particulele sunt capabile să absoarbă sau să reflecte undele luminoase de lungime egală. Cele mai multe metale și atomii reflecta undele scurte razele devin substanțial uniformă de culoare argintie, alb, palid nuanță albăstruie. Excepțiile sunt cupru și aur, culoarea lor este roșu-galben și roșu, respectiv. Ei sunt capabili de a reflecta radiații mai-lungime de undă.
3. Conductivitatea termică și electrică. Aceste proprietăți explică, de asemenea, structura rețelei cristaline și prin aceea că formarea sa se realizează legături de tip metalic. Datorită „gazul de electroni“ se deplasează în interiorul cristalului, curentul electric și căldura distribuită rapid și uniform între toți atomii și ionii și conduse prin metal.
4. Starea de agregare solidă în condiții normale. Aici, singura excepție este mercurul. Toate celelalte metale - este în mod necesar conexiuni puternice, solide, precum și aliajele lor. De asemenea, este rezultatul faptului că, în prezența legăturii metalice metal. Mecanismul de formare a acestui tip de proprietăți de legare ale particulelor complet confirmate.

Aceste caracteristici fizice de bază pentru metale, ceea ce explică și determină formarea legăturii metalice exact diagrama. Compușii relevanți o astfel de metodă este la atomii metalici ai elementelor, aliajele lor. Aceasta este pentru ei un solid și o stare lichidă.

tip metalic de legătură chimică

Ce este caracteristica ei? Lucru este că o astfel de relație este formată nu de ioni raznozaryazhennyh și atracția electrostatică și nu se datorează diferenței de electronegativitate și disponibilitatea perechilor de electroni liberi. Ie ionic, metalic, legătură covalentă au mai multe natură diferită și caracteristici distinctive ale particulelor de legătură.

Toate metalele sunt caracteristici inerente, cum ar fi:

• o cantitate mică de electroni în nivelul energetic exterior (cu excepția câtorva excepții, pentru care pot fi 6.7 și 8);
• raza atomica mare;
• energie de ionizare scăzută.

Toate acestea contribuie la separarea ușoară a electronilor nepereche pe miezul exterior. În acest caz, orbitalii libere ale atomului rămâne foarte mult. Schema de bonding metalic pur și simplu se va afișa mai multe celule care se suprapun cu diferiți atomi orbitale între ele, care au ca rezultat intracristalin și formează un spațiu comun. Servește electroni din fiecare atom care începe în mod liber umbla pe diferite părți ale rețelei. Periodic, fiecare dintre care este atașat la un ion în unitatea de cristal și îl convertește la un atom, apoi detașat din nou, formând ioni.

Astfel, legătura metalică - este legătura dintre atomii, ionii și electroni liberi în cristal total de metal. Norul de electroni, se deplaseze liber în interiorul structurii, denumită în continuare „gaz de electroni“. Sa le -a explicat, cele mai multe dintre proprietățile fizice ale metalelor și a aliajelor acestora.

Cum în mod specific pune în aplicare o legătură chimică metalic? Exemple sunt diferite. Să considerăm o bucată de litiu. Chiar dacă este mărimea unui bob de mazăre ia, există mii de atomi. Așa că haideți să ne imaginăm că fiecare dintre aceste mii de atomi de electroni de valență dă într-un singur spațiu cristalin comun. În același timp, cunoscând structura electronică a elementului, puteți vedea numărul de orbitali vacante. La litiu lor este 3 (al doilea nivel de energie p orbital). Trei fiecare atom de zeci de mii - acesta este un spațiu comun în cristal, în care „gazul electronic“ se mișcă liber.

Substanța întotdeauna legătură metalică puternică. La urma urmei, gazul de electroni nu permite cristal să cadă, dar schimbă numai straturile și apoi se recuperează. Ea sclipește au o anumită densitate (de obicei mare), fuzibilitate, maleabilitate și ductilitate.

Unde altundeva realizat de obligațiuni metalice? Exemple de substanțe:

• metale sub formă de structuri simple;
• toate aliajele metalice cu altele;
• toate metalele și aliajele lor în stare lichidă și solidă.

Exemple specifice sunt pur și simplu o cantitate incredibilă, pentru că metalul din tabelul periodic, mai mult de 80!

bond metalic: mecanismul de formare

Dacă noi considerăm că în termeni generali, principalele puncte care le-am subliniat mai sus. Disponibilitatea de orbitali atomici și electroni ușor desprinse din nucleul din cauza energiei de ionizare redusă - sunt principalele condiții pentru formarea acestui tip de comunicare. Astfel, se pare că este pus în aplicare între următoarele particule:

• atomi în rețeaua cristalină;
• electroni liberi, care au stat la valența metalului;
• ionilor în rețeaua cristalină.

Rezultatul - o legătură metalică. Mecanismul de formare , în general , exprimat prin următoarea mențiune: Me ^{0 -} e - ↔ Me ^{n +.} Din diagrama evident, orice particule de metal sunt prezente în cristal.

Cristalele se pot avea diferite forme. Depinde de materialul cu care avem de-a face.

Tipuri de cristale de metal

Această structură a metalului sau a aliajului său are un ambalaj foarte dens de particule. Acesta oferă ioni în siturile de cristal. Prin ele însele, zăbrele pot fi de diferite forme geometrice în spațiu.

1. Obemnotsentricheskaya rețea cubică - metale alcaline.
2. structura hexagonala compacta - toate alcalină, cu excepția bariu.
3. Granetsentricheskaya cubic - aluminiu, cupru, zinc, multe metale de tranziție.
4. Structura romboedrale - mercurul.
5. Tetragonală - indiu.

De metale grele și de jos se află în sistemul periodic, cu atât mai greu este de ambalare și organizare spațială a cristalului. Atunci când această legătură chimică din oțel, ale căror exemple pot fi reduse pentru fiecare metal existent este decisiv în construcția cristalului. Aliajele au o organizare foarte diverse în spațiu, unele dintre ele sunt încă nu a fost încă pe deplin înțeles.

caietul de sarcini de comunicare: nondirectionality

Covalentă și metal de obligațiuni are o caracteristică distinctivă foarte pronunțat. Spre deosebire de prima, legătura metalică nu este îndreptată. Ce înseamnă? Aceasta este, norul de electroni în interiorul cristalului se misca destul de liber în ea în direcții diferite, fiecare dintre electronul este capabil să se alăture absolut orice ion în structura nodurilor. Adică, interacțiunea este realizată în direcții diferite. Prin urmare, ei spun că legătura metalică - non-direcțional.

Mecanismul de legătură covalentă implică formarea de perechi de electroni comune, adică nori de atomi se suprapun. Și apare strict pe o anumită linie de legătură centrele lor. Prin urmare, vorbind despre direcția unei astfel de conexiuni.

saturability

Această caracteristică reflectă abilitatea atomilor pentru o interacțiune limitată sau nelimitată cu alții. De exemplu, covalentă și legați de metal de pe acest indicator nou sunt opuse.

Primul este plin. Atomii implicate în formarea ei sunt un număr fix de electroni de valență externe implicate direct în formarea compusului. Mai mult decât mănâncă, nu va fi electronii. Prin urmare, numărul de legături formate de valență limitate. Prin urmare, din cauza saturație. Datorită acestei caracteristici a majorității compușilor are o compoziție chimică constantă.

legături de metal și hidrogen, pe de altă parte, non-saturant. Acest lucru se datorează multor electroni și orbitali liberi din cristal. Rolul jucat de ionii în siturile cu zăbrele cristaline, din care fiecare poate fi un atom și un ion din nou în orice moment.

O altă caracteristică a legăturii metalice - delocalizare nor de electroni intern. Ea se manifestă în abilitatea unei mici cantități de electroni partajate leagă multitudinea de metale ale nucleelor atomice. Aceasta este, densitatea delocalizate deoarece acesta este distribuit în mod egal între toate unitățile cristalului.

Exemple de formarea unei legături din metale

Luați în considerare câteva exemple de realizare specifice, care ilustrează, așa cum se formează o legătură metalică. Exemple următoarele substanțe:

• zinc;
• aluminiu;
• potasiu;
• crom.

formarea legăturii metal între atomii de zinc: Zn ^{0 -} 2e - ↔ Zn2 ^+. atom de zinc are patru nivele de energie. orbitali liberi pe baza structurii electronice, are 15 - 3 p orbitali, 4 d 5 și 7 pe 4f. Structura electronică includ: 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ 3s 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4d 4p ^{0 0 0} 4f, doar 30 de atomi de electroni. Asta este, două particule negative, libere de valență sunt capabile să se deplaseze în 15 orbitalii spațioase și nimeni ocupat. Și astfel fiecare atom. Rezultatul - un spațiu imens de ansamblu format din orbitali goale, și o cantitate mică de electroni care leagă întreaga structură împreună.

Liantul metalic dintre atomii de aluminiu: AL ^{0 -} e - ↔ AL ^3+. Treisprezece atomi electroni de aluminiu situate la trei nivele de energie, ele sunt lipsite în mod clar din abundență. Structura electronică: 1s 2s ^{2 2} 2p ⁶ 3s 3p ^{1 2 0} 3d. orbitali Free - 7 bucăți. Evident, norul de electroni va fi mic în comparație cu spațiul liber interior totală în cristal.

Cromul bond metalic. Acest element particular al structurii lor electronice. La urma urmei, pentru stabilizarea defectării sistemului are loc cu 4s de electroni la 3d orbital: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3s 4s 3p ^{6 1 5} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Doar 24 de valență de electroni din care sunt șase. Ei merg la spațiul electronic comun cu privire la formarea unei legături chimice. orbitali Free 15, care este încă mult mai mare decât cea necesară pentru a umple. Prin urmare, crom - ca un exemplu tipic al unui metal cu o legătură corespunzătoare în moleculă.

Unul dintre metalele cele mai active care reacționează chiar și cu apă obișnuită la foc, este potasiu. Ce conturi pentru astfel de proprietăți? Din nou, în multe privințe - tip metalic de legătură. Electronii în elementul de doar 19, dar ele sunt situate la fel de mult ca 4 nivele de energie. Aceasta este de 30 de Orbitali diferite subnivele. Structura electronică: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} 3s 4s 3p ^{6 1 0} 4p 3d 4d ^{0 0 0} 4f. Doar doi electroni de valență cu energie de ionizare foarte scăzută. Liberi să vină off și du-te la spațiul electronic comun. Orbitali pentru a muta un atom bucăți 22, adică un spațiu foarte vast de „gaz de electroni“.

Asemănări și deosebiri cu alte tipuri de obligațiuni

În general, această problemă a fost deja discutată mai sus. Se poate generaliza și trage o concluzie. Principalele caracteristici distinctive ale tuturor celorlalte tipuri de caracteristici de comunicare ale cristalelor metalice sunt:

• Mai multe tipuri de particule implicate în procesul de legare (atomi, ioni sau atomi-ioni, electroni);
• Diferită structură geometrică spațială a cristalelor.

Cu o legătură hidrogen și ionică, metalul combină nesaturarea și non-direcționalitatea. Cu o atracție electrostatică covalentă polară - puternică între particule. Separat cu ionic - tipul de particule din nodurile latticelor cristaline (ioni). Cu atomi covarienți nonpolari în nodurile cristalului.

Tipuri de legături în metale din diferite stări agregate

Așa cum am menționat deja mai sus, legătura chimică a metalelor, exemple de care sunt date în articol, se formează în două stări agregate de metale și aliajele lor: solid și lichid.

Se pune întrebarea: ce tip de legătură se află în vaporii metalici? Răspuns: covalent polar și nonpolar. Ca și în cazul tuturor compușilor sub formă de gaz. Astfel, atunci când metalul este încălzit mult timp și transferat dintr-o stare solidă într-o legătură lichidă, structura cristalină este păstrată. Cu toate acestea, când vine vorba de transferul unui lichid către o stare de vapori, cristalul este distrus și legătura metalică este transformată într-o formă covalentă.