Типи зв'язку в металах і неметалах
Внутрішня зв'язність речовини - це результат сил взаємодії між складаючими його частинками, які можуть взаємно притягуватись або відштовхуватись. Виникнення і величина сил взаємодії між частинками, утворюючими речовину (ядрами атомів та електронами), залежать від типу їх зв'язку.
Розрізняють чотири основних типи зв'язку:
міжмолекулярний;
іонний (або електростатичний, гетерополярний);
ковалентний (або гомополярний);
металічний.
Міжмолекулярний зв'язок обумовлюється силами, які називаються силами Ван-Дер-Ваальса. їх природа поки що недостатньо вивчена. Такий зв'язок здійснюється поміж нейтральними молеку- ппми. Молекулярні сполуки мають, як правило, низьку температуру ініавлення.
Іонний зв'язок виникає між такими атомами, у одного з яких па зовнішній оболонці утримується мало електронів, а у другого вона майже заповнена. Метали, які мають на зовнішній оболонці мало електронів, під час взаємодії з неметалами (наприклад, з киснем) вогко віддають їх. В результаті утворюється хімічна сполука, молекули якої складаються із позитивно заряжених іонів металу і нега- 111 вно заряжених іонів неметалу.
Ковалентний зв'язок виникає, коли сусідні атоми, прагнучи ілповнити свої зовнішні оболонки, об'єднують (узагальнюють) потрібні для цього електрони. В результаті з'являються позитивні й
негативні іони, між якими діють електростатичні сили. Ковалентний зв'язок можливий тільки поміж такими атомами, у яких на зовнішній оболонці не менш чотирьох електронів. Якщо ж їх менше, що є типовим для металів, то всі зовнішні електрони стають колективізованими, тобто вони не належать ні окремому атому, ні якійсь малій групі їх. Такий зв'язок називається металічним зв'язком (рис. 3).
В
Рис. 3.Схема будови металу.
Рис. 4. Вплив температури нагріву на характер змінення питомого електроопору металів (а) і напівпровідників (61.
ластивості металів визначаються металічним типом зв'язку. Виникає такий зв'язок тому, що в металах зовнішні (валентні) електрони слабко зв'язані з ядрами атомів. Це приводить до того, що такі електрони відриваються від атомів-іонів і весь час перемішуються подібно частинкам ідеального газу. Однак їх переміщення не зовсім вільне і залежить від притягання близько розташованих іонів. Іони і атоми коливаються навкруги декотрих середніх положень в кристалах. Амплітуда коливань іонів і атомів зростає з підвищенням температури. Металічний зв'язок забезпечується взаємодією сил електростатичного притягання і відштовхування між електронами і іонами. Така взаємодія і перешкоджає руйнуванню кристалічної решітки.Якщо з'являється різниця потенціалів, то в металі виникає електричний струм. Метали являються провідниками електронного типу. Серед напівпровідників також існує електропровідність, але в порівнянні з металами залежність її від температури зовсім інша. На рис. 4 показана закономірність зміни електроопору у металів і напівпровідників. У металів (рис. 4а) питомий електроопір з підвищенням температури збільшується, тобто провідність під час нагрівання падає. Це обу-
мовлено тим, що при нагріванні підсилюється періодичне коливання лтомів-іонів, і створюються енергетичні бар'єри для пробігу елек- гронів - носіїв електричних зарядів. Зниження температури приводить до підвищення електропровідності, а при температурах, близьких до абсолютного нуля, наступає надпровідність.
У напівпровідників з підвищенням температури питомий електроопір знижується, тобто вони стають провідниками (рис. 46). І (е пояснюється тим, що у напівпровідників зв'язок ковалентний або молекулярний, у них немає колективізованих електронів при нормальних температурах. З підвищенням температури електрони легше відриваються, провідність зростає. Напівпровідники стають провідниками.