4.5. Металлическая связь
Эта связь реализуется
в металлах и сплавах. Атомы большинства
металлов имеют на своём внешнем
энергетическом уровне небольшое число
валентных электронов
,
поэтому им легче отдать их, чем принять
от другого элемента. В соответствии с
современными представлениями металл
имеет кристаллическую решетку, в узлах
которой располагаются положительно
заряженные ионы или нейтральные атомы,
связанные между собой свободными
валентными электронами.
Следовательно, кристаллическую решетку металла схематически можно изобразить в виде равновесия:
и
– нейтральные атомы и положительно
заряженные ионы находятся в узлах
кристаллической решетки;
– свободно
перемещающиеся по всему объёму кристалла
валентные электроны.
В
озможность
свободного перемещения валентных
электронов иллюстрирует рисунок 4.9.
Рисунок 4.9 – Перекрывание электронных облаков атомов в металле
Благодаря обобществлению свободных электронов между всеми атомами металла, металлы обладают высокой прочностью и высокой электропроводностью.
4.6 Кристаллическое состояние вещества
Свойства твёрдых веществ определяются природой частиц, занимающих узлы кристаллической решетки и типом химической связи между ними.
Кристаллы – это физические тела, частицы которых образуют кристаллическую решетку, обладают симметрией атомной структуры, имеют определённую форму и объём, и индивидуальные температуры плавления.
В зависимости от
природы частиц кристалла различают
ионные, атомные, молекулярные и
металлические решетки (рисунок
).
Большая часть
веществ, которые при комнатной температуре
находятся в жидком или газообразном
состоянии, при низких (отрицательных)
температурах образуют атомные (благородные
газы) и молекулярные (
,
,
и др.) кристаллы, поскольку силы между
атомами и молекулами в таких кристаллах
относятся к слабым межмолекулярным
связям. Хотя энергия этих молекулярных
сил даже меньше водородной связи и
составляет
,
они носят универсальный характер и
проявляются во всех веществах в любом
агрегатном состоянии.
Р
исунок
4.10 – Типы кристаллических решеток
(схема). Молекулярные, состоящие из
неполярных
и полярных
молекул; атомная
,
металлическая
,
ионная
решетки
Важной характеристикой
кристаллических веществ является
координационное число, определяемое в
кристаллохимии как число ближайших
соседних частиц, которые вплотную
примыкают к данной частице или молекуле.
Например, в кристалле
координационные числа
ионов
и
равны
.
Твердые вещества могут находиться не только в кристаллическом состоянии, но и в аморфном. Для аморфного состояния характерными признаками являются следующие: ближняя упорядоченность, т.е. локальная структура около выделенной частицы, отсутствие кристаллической структуры, т.е. дальнего порядка, отсутствие определённой температуры плавления, изотропность физико-химических свойств, т.е. изменение свойств во всех направлениях происходит одинаково.