Enllaç metàl·lic: el mecanisme de formació. Química de metalls de comunicació:

Tots els elements químics coneguts ubicats a la taula periòdica es divideixen en dos grups: metalls i no metàl·lics. Per tal que no es converteixin en elements, però els compostos, els productes químics, poden interactuar entre ells, han d'existir en forma de substàncies simples i complexes.

És amb aquest propòsit que alguns electrons intenten acceptar, i altres - per donar. Substituint-se d'aquesta manera, els elements formen molècules químiques diferents. Però què els permet mantenir junts? Per què hi ha substàncies de tal força, que no es poden destruir ni tan sols per les eines més greus? I d'altres, al contrari, són destruïts per la mínima influència. Tot això s'explica per la formació de diversos tipus d' enllaços químics entre àtoms en molècules, la formació d'una xarxa cristalina d'una determinada estructura.

Tipus de vincles químics en compostos

En total, hi ha 4 tipus principals de bons químics.

1. Covalent no polar. Està format entre dos metalls no idèntics a causa de la socialització dels electrons, la formació de parells electrònics comuns. Les partícules sense valència de Valence participen en la seva formació. Exemples: halògens, oxigen, hidrogen, nitrogen, sofre, fòsfor.
2. Covalent polar. Està format entre dos no metalls diferents, o entre un metall que és molt feble en propietats i un metall no feble en electronegativitat. La base també és un parell electrònic comú i el seu tiratge a ells mateixos per aquest àtom l'afinitat dels quals amb l'electró és més alta. Exemples: NH _3, SiC, P ₂ O ₅ i altres.
3. Enllaç d'hidrogen. El més inestable i feble, es forma entre l'àtom fort electronegatiu d'una molècula i la positiva. Molt sovint succeeix quan les substàncies es dissolen en aigua (alcohol, amoníac, etc.). Gràcies a aquesta connexió, hi pot haver macromolècules de proteïnes, àcids nucleics, carbohidrats complexos, etc.
4. Enllaç jònic. Està format a causa de les forces d'atracció electrostàtica d'ions metàl·lics i de metalls no carregats de manera diferent. Com més forta sigui la diferència d'aquest indicador, més pronunciat és el caràcter iònic de la interacció. Exemples de compostos: sals binaris, compostos complexos - bases, sals.
5. Un enllaç metàl·lic, el mecanisme de formació del qual, així com les propietats, es considerarà encara més. Està formada en metalls, els seus aliatges de diversos tipus.

Hi ha tal cosa com la unitat de l'enllaç químic. Simplement diu que és impossible considerar cada enllaç químic com a referència. Totes són unitats designades condicionalment. Després de tot, la base de totes les interaccions és un únic principi: interacció electrònica estàtica. Per tant, el vincle iònic, metàl·lic, covalent i l'enllaç d'hidrogen tenen una única naturalesa química i només són casos límits entre si.

Metalls i les seves propietats físiques

Els metalls es troben en la gran majoria de tots els elements químics. Això es deu a les seves propietats especials. Una part significativa d'elles va ser obtinguda per l'home per reaccions nuclears al laboratori, són radioactives amb una vida mitjana curta.

No obstant això, la majoria són elements naturals que formen roques senceres i minerals, formen part dels compostos més importants. És d'ells que la gent va aprendre a fer aliats i fer molts productes bells i importants. Són com coure, ferro, alumini, plata, or, crom, manganès, níquel, zinc, plom i molts altres.

Per a tots els metalls, és possible destacar les propietats físiques generals, que expliquen el pla per a la formació d'un enllaç metàl·lic. Quines són aquestes propietats?

1. Kovkost i plasticitat. Se sap que molts metalls es poden enrotllar fins i tot a l'estat de la làmina (or, alumini). De les altres, filferro, fulles flexibles metàl·liques, articles capaços de deformar-se sota influència física, però immediatament recuperar la forma després d'aturar-lo. Són aquestes qualitats de metalls que es denominen ductilitat i plasticitat. El motiu d'aquesta característica és el tipus de connexió metàl·lica. Els ions i els electrons en el vidre es llisquen entre si sense trencar, cosa que permet preservar la integritat de tota l'estructura.
2. Brillantor metàl·lic. Això també explica el vincle metàl·lic, el mecanisme educatiu, les seves característiques i característiques. Per tant, no totes les partícules són capaces d'absorbir o reflectir ones de llum iguals. Els àtoms de la majoria dels metalls reflecteixen els raigs d'ona curta i adquireixen gairebé el mateix color de color plata, blanc, pàl·lid i blau. Les excepcions són el coure i l'or, el seu color és vermellós-vermell i groc, respectivament. Són capaços de reflectir la radiació de longitud d'ona més llarga.
3. Heat i conductivitat elèctrica. Aquestes propietats també s'expliquen per l'estructura de la xarxa cristalina i pel fet que en la seva formació es realitza un tipus de vàlvula metàl·lica. A causa del "gas electrònic" que es mou dins del cristall, el corrent elèctric i la calor es distribueixen instantàniament i uniformement entre tots els àtoms i ions i es realitzen a través del metall.
4. Estat sòlid en condicions normals. Aquí l'única excepció és el mercuri. Tots els altres metalls són necessàriament forts, compostos sòlids, així com els seus aliatges. Aquest és també el resultat de la presència de vincles metàl·lics en metalls. El mecanisme de formació d'aquest tipus d'unió de partícules confirma completament les propietats.

Són les característiques físiques bàsiques dels metalls, el que explica i determina amb precisió el pla per a la formació d'un enllaç metàl·lic. Aquest mètode d'unir àtoms per als elements metàl·lics i els seus aliatges és real. Això és per a ells en un estat sòlid i líquid.

Tipus de metall d'enllaç químic

Quina és la seva peculiaritat? El cas és que aquesta connexió es forma no a costa dels ions carregats i de la seva atracció electrostàtica i no a causa de la diferència d'electronegativitat i la presència de parells d'electrons lliures. És a dir, els enllaços iònic, metàl·lic i covalent tenen una naturalesa una mica diferent i les característiques distintives de les partícules estan lligades.

Tots els metalls es caracteritzen per característiques com:

• Una petita quantitat d'electrons a nivell energètic extern (excepte algunes excepcions, en què poden ser de 6,7 i 8);
• Gran radi atòmic;
• Baixa energia d'ionització.

Tot això contribueix a la fàcil separació dels electrons desemmotllats externs del nucli. Hi ha molts orbitals lliures a l'àtom. L'esquema per a la formació d'un enllaç metàl·lic només mostrarà la superposició de nombroses cèl·lules orbitals de diferents àtoms entre si, que com a conseqüència formen un espai intracristalino comú. Es subministren electrons de cada àtom, que comencen a passejar lliurement per diferents parts de la xarxa. Periòdicament, cadascun d'ells s'uneix a l'ion al lloc del cristall i el converteix en un àtom, després es separa de nou, formant un ió.

Així, un enllaç metàl·lic és un enllaç entre àtoms, ions i electrons lliures en un cristall de metall general. Un núvol electrònic que es mou lliurement dins d'una estructura s'anomena "gas electrònic". Expliquen la major part de les propietats físiques dels metalls i els seus aliatges.

Com funciona específicament l'enllaç químic metàl·lic? Es poden donar exemples diferents. Intentem mirar una peça de liti. Fins i tot si es pren la mida d'un pèsol, hi haurà milers d'àtoms. Imaginem que cadascun d'aquests milers d'àtoms dóna el seu electró únic de valència a un espai de cristall comú. Al mateix temps, coneixent l'estructura electrònica d'aquest element, podeu veure el nombre d'orbitals buits. En liti, hi haurà 3 (p-orbitals del segon nivell d'energia). Tres per a cada àtom de desenes de milers: aquest és l'espai comú dins del cristall, on el "gas electrònic" es mou lliurement.

Una substància amb un enllaç metàl·lic és sempre forta. Després de tot, el gas d'electrons no permet que el cristall es desmorone, sinó que només desplaça les capes i després les restaura. Brilla, té una certa densitat (més sovint elevada), fusibilitat, ductilitat i plasticitat.

On més està unió metàl·lica? Exemples de substàncies:

• Metalls en forma d'estructures simples;
• Tots els aliatges metàl·lics entre si;
• Tots els metalls i els seus aliatges en estat líquid i sòlid.

Els exemples específics es poden donar simplement una quantitat increïble, perquè els metalls del sistema periòdic són més de 80!

Enllaç metàl·lic: el mecanisme de l'educació

Si ho considerem en la seva forma general, ja hem esbossat els punts principals anteriors. La presència d' orbitals i electrons atòmics lliures, que són fàcilment separats del nucli a causa de la baixa energia d'ionització, són les principals condicions per a la formació d'aquest tipus de connexió. D'aquesta manera, resulta que es realitza entre les següents partícules:

• Àtoms en els llocs de la xarxa;
• Electrons lliures, que eren metalls de valència;
• Ions als llocs de la xarxa cristalina.

Com a resultat - una connexió de metall. El mecanisme d'educació en forma general s'expressa amb el següent registre: Me ⁰ - e ^- ↔ Me ^{n +} . Des del diagrama és obvi quines partícules estan presents en el cristall del metall.

Els cristalls poden tenir formes diferents. Depèn de la substància específica amb què estem tractant.

Tipus de cristalls de metall

Aquesta estructura del metall o la seva aliatge es caracteritza per un embalatge molt dens de partícules. Està provocat per ions en els llocs de cristall. Les malles poden ser de diferents formes geomètriques a l'espai.

1. La xarxa cúbica centrada en el cos és de metalls alcalins.
2. L'estructura compacta hexagonal és tota terra alcalina, excepte el bari.
3. El cúbic centrat en la cara és alumini, coure, zinc, molts metalls de transició.
4. L'estructura romboèdrica està en mercuri.
5. Tetragonal - indi.

Com més pesat és el metall i el més baix en el sistema periòdic, més complex és el seu embalatge i l'organització espacial del cristall. En aquest cas, el vincle químic metàl·lic, exemples dels quals es pot donar per a cada metall existent, és crucial per a la construcció del cristall. Els aliatges tenen organitzacions molt diverses a l'espai, algunes d'elles encara no s'han explorat completament.

Característiques de la comunicació: no direccional

Els enllaços covalents i metàl·lics tenen una característica distintiva molt diferent. A diferència del primer, l'enllaç metàl·lic no és direccional. Què vol dir això? És a dir, el núvol d'electrons dins del cristall es desplaça completament lliurement dins dels seus límits en diferents direccions, cadascun dels electrons és capaç de connectar-se a qualsevol ió absolutament en els nodes de l'estructura. És a dir, la interacció té lloc en diferents direccions. Per tant, diuen que l'enllaç metàl·lic no és direccional.

El mecanisme d' enllaç covalent implica la formació de parells d'electrons comuns, és a dir, núvols d'àtoms superposats. I passa estrictament en una determinada línia que connecta els seus centres. Per tant, estem parlant de la direcció d'aquesta connexió.

Saturació

Aquesta característica reflecteix la capacitat dels àtoms de tenir una interacció limitada o no restringida amb els altres. D'aquesta manera, els enllaços covalents i metàl·lics en aquest indicador tornen a oposar-se.

El primer és saturable. Els àtoms que participen en la seva formació tenen un nombre estrictament definit d'electrons externs de valència, que prenen part directa en la formació del compost. Més del que és, no tindrà electrons. Per tant, el nombre de vincles formats està limitat per valència. D'aquí la saturació del vincle. A causa d'aquesta característica, la majoria dels compostos tenen una composició química constant.

Els enllaços metàl·lics i d'hidrogen, per contra, no estan saturats. Això s'explica per la presència de nombrosos electrons lliures i orbitals dins del cristall. A més, el paper juga els ions en els llocs de la xarxa cristalina, cadascun dels quals pot convertir-se en un àtom i una vegada més un íon en qualsevol moment.

Una altra característica de l'enllaç metàl·lic és la deslocalització del núvol d'electrons interns. Es manifesta en la capacitat d'un petit nombre d'electrons comuns per unir molts nuclis atòmics de metalls. És a dir, la densitat, tal com es trobava, es deslocalitza, es distribueix uniformement entre tots els vincles del cristall.

Exemples de formació d'enllaços en metalls

Considerem algunes variants concretes que il·lustren com es forma un enllaç metàl·lic. Els exemples de substàncies són els següents:

• Zinc;
• Alumini;
• Potassi;
• Chrome.

La formació d'un enllaç metàl·lic entre àtoms de zinc: Zn ⁰ - 2e ^- ↔ Zn ²⁺ . L'àtom de zinc té quatre nivells d'energia. Orbitals lliures, basats en l'estructura electrònica, té 15 - 3 en els orbitals p, 5 en 4 d i 7 en 4f. L'estructura electrònica és la següent: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ , total en l'àtom és de 30 electrons. És a dir, dues partícules de valència negatives són capaços de moure's dins de 15 orbitals espaiosos i desocupats. I així a cada àtom. Com a resultat, hi ha un enorme espai comú format per orbitals buits i una petita quantitat d'electrons que uneixen l'estructura sencera.

Enllaç de metall entre àtoms d'alumini: AL ⁰ - e ^- ↔ AL ³⁺ . Tretze electrons d'un àtom d'alumini es localitzen a tres nivells d'energia, que tenen prou clar. Estructura electrònica: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ¹ 3d ⁰ . Orbitals lliures: 7 peces. És obvi que el núvol d'electrons serà petit en comparació amb l'espai lliure intern general del cristall.

Enllaç metàl·lic de crom. Aquest element és especial en la seva estructura electrònica. Després de tot, per a l'estabilització del sistema hi ha una falla d'un electró de 4s a 3 orbitals: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁵ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Un total de 24 electrons, dels quals sis s'obtenen. Són ells els que entren a l'espai electrònic comú per a la formació d'un vincle químic. Orbitals lliures 15, que encara són molt més del que es requereix per omplir. Per tant, el crom és també un exemple típic d'un metall amb un enllaç adequat en la molècula.

Un dels metalls més actius, que reacciona fins i tot amb aigua normal amb ignició, és potassi. Què explica aquestes propietats? De nou, de moltes maneres: un tipus de connexió metàl·lica. Només hi ha 19 electrons en aquest element, però es localitzen a 4 nivells d'energia. És a dir, en 30 orbitals de diferents sub-nivells. Estructura electrònica: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Només dos electrons de valència, amb molt baixa energia d'ionització. Allibereu lliurement i entri a l'espai electrònic comú. Orbital per moure un àtom de 22 peces, és a dir, un espai lliure molt gran per a "gas electrònic".

Similitud i diferència amb altres tipus de connexions

En general, el tema ja ha estat discutit anteriorment. Només es pot generalitzar i treure una conclusió. La principal distintiu de tots els altres tipus de funcions de comunicació és el metall vidres són:

• diversos tipus de partícules que participen en el procés d'unió (àtoms, ions o àtoms, ions, electrons);
• diferent estructura geomètrica espacial de vidres.

Amb hidrogen i metall iònic combina la sacietat i no dirigida. Amb covalent polar - forta atracció electrostàtica entre les partícules. Per separat, ió - partícules de tipus en els punts de la xarxa cristal·lina (ions). Amb covalent no polar - àtoms en els llocs de vidre.

Tipus de bons en metalls de diferent estat d'agregació

Com hem assenyalat anteriorment, enllaç químic metàl·lic, exemples dels quals es donen en l'article, es forma en els dos estats d'agregació de metalls i els seus aliatges: sòlid i líquid.

La pregunta és: quin tipus de connexió amb el vapor de metall? R: covalent polar i no polar. Com amb tots els compostos presents en un gas. Això no s'estripi i l'estructura de vidre es reté durant l'escalfament prolongat del metall i la transferència és de sòlid a comunicació de líquid. No obstant això, quan es tracta de transferir líquid a estat de vapor, el vidre es destrueix i enllaç metàl·lic es converteix en covalent.