МЕТАЛНА ВЕЗА: СВОЈСТВА, КАКО ЈЕ ФОРМИРАНА И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Металлиц бонд је онај који држи атоме металних елемената чврсто заједно. Присутан је у металима и дефинише сва њихова физичка својства која их карактеришу као тврде, дуктилне, пропусне материјале и добре проводнике топлоте и електричне енергије.

Од свих хемијских веза, метална веза је једина где се електрони не налазе искључиво између пара атома, већ се премештају међу милионима у неку врсту лепка или „мора електрона“ који их чврсто држе заједно. или кохезиван.

Метална веза бакра

На пример, претпоставимо метални бакар. У бакару, његови Цу атоми се препуштају својим валентним електронима да би формирали металну везу. Изнад ове везе представљен је као Цу ²⁺ катиони (плави кругови) окружени електронима (жути кругови). Електрони и даље нису: они се крећу кроз бакарни кристал. Међутим, у металима не говоримо формално о катионима, већ о неутралним атомима метала.

Метална веза се потврђује испитивањем својстава металних елемената, као и њихових легура. Они интегришу низ сјајних, сребрних, жилавих, тврдих материјала, који такође имају високу талиште и врелиште.

Како се формира метална веза?

Метална веза у цинку

Метална веза настаје само између једног низа или групе металних атома. Да би се електрони преместили кроз метални кристал, мора постојати „аутопут“ којим могу да се крећу даље. Ово је дизајнирано из преклапања свих атомских орбитала суседних атома.

На пример, узмимо низ цинкових атома, Зн ··· Зн ··· Зн ···. Ови атоми преклапају своје валентне атомске орбитале да би створили молекуларне орбитале. Заузврат, ове молекуларне орбитале преклапају се са другим орбиталима суседних Зн-атома.

Сваки атом цинка доприноси два електрона који доприносе металној вези. На тај начин, преклапање или спајање молекуларних орбитала и атоми донирани цинком потичу из "аутопута" којим се електрони прекидају кроз кристал као да су лепак или море електрона, прекривајући или купање свих металних атома.

Својства металне везе

Структуре

Метална веза потиче од компактних структура, где су атоми уско уједињени, без веће удаљености која их раздваја. У зависности од врсте специфичне структуре, постоје различити кристали, неки гушћи од других.

У металним структурама не говори се о молекулима, већ о неутралним атомима (или катионима, према другим перспективама). Враћајући се примеру бакра, у његовим компактним кристалима нема Цу ₂ молекула , са Цу-Цу ковалентном везом.

Реорганизација

Метална веза има својство реорганизације. То се не догађа с ковалентним и јонским везама. Ако се ковалентна веза прекине, неће се поново формирати као да се ништа није догодило. Такође, електрични набоји на јонској вези су непроменљиви уколико се не догоди хемијска реакција.

Узмимо за пример металну живу да би објаснили ову тачку.

Метална веза између два суседна атома живе, Хг ··· Хг, може се распасти и поново формирати са другим суседним атомом ако је кристал подвргнут спољној сили која га деформише.

Стога се веза реорганизује док се стакло подвргне деформацији. То даје металима својства да буду дуктилни и крвави материјали. У супротном ће се сломити попут комада стакла или керамике, чак и када је вруће.

Топлотна и електрична проводљивост

Својство које метална веза има због делокализације електрона такође даје металима могућност да проводе топлотну и електричну енергију. То је зато што, пошто се електрони делокализују и крећу се свуда, они ефективно преносе атомске вибрације као да је талас. Ове вибрације преводе се у топлоту.

Са друге стране, када се електрони крећу, остављају се празни простори које други могу да заузму, стварајући тако слободно електронско пражњење кроз које више електрона може да "протјече" и тако настане електрична струја.

У принципу, без бављења физичким теоријама које стоје иза феномена, ово је опште објашњење електричне проводљивости метала.

Метални сјај

Делокализовани и мобилни електрони такође могу комуницирати и одбити фотоне у видљивој светлости. У зависности од густине и површине метала, може испољавати различите нијансе сиве или сребрне, или чак иридесцентне сјаје. Најуобичајенији су случајеви бакра, живе и злата који апсорбирају фотоне одређених фреквенција.

Електрока делокализација

За разумевање металне везе потребно је разумети шта се подразумева под делокализацијом електрона. Немогуће је утврдити где су електрони. Међутим, може се проценити у којој ће се зони вероватно наћи. У ковалентној вези АБ, пар електрона је распоређен у простору који раздваја атоме А и Б; за њих се каже да се налазе између А и Б.

Међутим, у АБ металној вези, не може се рећи да се електрони понашају исто као у АБ ковалентној вези. Нису смештени између два специфична атома А и Б, већ су дифузни или усмерени на друге делове чврсте супстанце где су такође сабијени, то јест уско повезани, атоми А и Б.

Кад је то тако, каже се да се електрони металне везе делокализују: они путују било где где постоје атоми А и Б, као што је приказано на првој слици са атомима бакра и њиховим електронима.

Стога у металној вези говоримо о делокализацији ових електрона и та карактеристика је одговорна за многа својства која имају метали. На њему се заснива и теорија мора електрона.

Примери металних веза

Неке најчешће кориштене металне везе у свакодневном животу су сљедеће:

- Метални елементи

Цинк

Метална веза у цинку

У цинку, прелазном металу, његови атоми су повезани металном везом.

Злато (Ау)

Чисто злато, попут легура овог материјала са бакром и сребром, тренутно се веома користи у фину накиту.

Бакар (Цу)

Овај метал се широко користи у електричним применама, захваљујући одличним својствима проводљивости електричне енергије.

Сребро (Аг)

С обзиром на своја својства, овај метал се широко користи како у финој примени накита тако и у индустријској области.

Никал (Ни)

У свом чистом стању обично се користи за израду кованица, батерија, ливарских или разних металних делова.

Кадмијум (ЦД)

То је врло токсичан материјал и користи се у производњи акумулатора.

Платина (Пт)

Користи се у фином накиту (легуре са златом), те у производњи лабораторијских мерних инструмената и зубних имплантата.

Титан (Ти)

Овај метал се најчешће користи у инжењерингу, као и у производњи остеосинтетских имплантата, индустријске примене и накита.

Олово (Пб)

Овај материјал се користи у производњи електричних проводника, тачније за производњу спољне оплате телефонских и телекомуникационих каблова.

- Метална једињења

Обични челик

Реакцијом гвожђа и угљеника добијамо обичан челик, материјал много отпорнији на механички стрес у поређењу са гвожђем.

Нерђајући челик

Варијација на горњем материјалу може се наћи комбиновањем челика са прелазним металима, као што су хром и никл.

Бронза

Производи се комбиновањем бакра и калаја, у отприлике пропорцији 88% и 12%, респективно. Користи се у изради кованица, алата и јавних украса.

Легуре живе

Разне легуре живе с другим прелазним металима, попут сребра, бакра и цинка, производе амалгаме који се користе у стоматологији.

Хром-платина легуре

Ова врста легуре се широко користи за израду бритвица.

Пиелтре

Ова легура кала, антимона, овојница и бизмута најчешће се користи за израду кућних потрепштина.

Месинг

Настаје комбиновањем бакра и цинка, у пропорцији 67% и 33%, респективно. Користи се у изради хардверских предмета.

Теорија мора електрона

Једноставна слика мора електрона. Извор: Мускид

Горња слика илуструје концепт мора електрона. Према теорији мора електрона, метални атоми пропуштају своје валентне електроне (негативни наелектрисање) да би постали атомски јони (позитивни наелектрисање). Ослобођени електрони постају део мора у коме су делокализовани за сваки центиметар металног кристала.

Међутим, то не значи да је метал састављен од јона; њени атоми су заправо неутрални. Не говоримо о Хг ⁺ јонима у течној живе, већ о неутралним Хг атомима.

Други начин визуелизације мора електрона је претпостављање неутралности атома. Стога, иако дају својим електронима да дефинирају металну везу која их држи чврсто кохезивном, они истог тренутка примају друге електроне из других подручја кристала, тако да никад не стекну позитиван набој.

Ова теорија објашњава зашто су метали дуктилни, простији и како се везе могу преуредити да се омогући деформација кристала без пуцања. Неки људи ово море електрона називају "електронским цементом", јер се он може кретати, али под нормалним условима, очврсће и одржава металне атоме чврстим и непокретним.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (Четврто издање). Мц Грав Хилл.
3. Википедиа. (2020). Метално лепљење. Опоравак од: ен.википедиа.орг
4. Уредници Енцицлопаедиа Британница. (4. априла 2016). Метална веза. Енцицлопӕдиа Британница. Опоравак од: британница.цом
5. Хелменстине, др Анне Марие (29. јануара 2020.). Метална веза: Дефиниција, својства и примери. Опоравак од: тхинкцо.цом
6. Јим Цларк. (29. септембар 2019). Метално лепљење. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
7. Мари Еллен Еллис (2020). Шта је метална обвезница? - Дефиниција, својства и примери. Студи. Опоравак од: студи.цом