Metal bağ: eğitim mekanizması. Metalik kimyasal bağlar: örnekler

Periyodik tabloda bulunan bilinen tüm kimyasal elementler metaller ve ametaller olmak üzere iki gruba ayrılmıştır. Onların sadece elementler değil, bileşikler, kimyasallar haline gelmesi için, birbirleriyle etkileşime girebilecekleri, basit ve karmaşık maddeler halinde var olmaları gerekir.

Bu amaçla, bazı elektronlar kabul etmeye çalışıyor ve diğerleri - vermek için. Birbirlerini bu şekilde değiştirerek, elementler farklı kimyasal moleküller oluştururlar. Peki birlikte bir araya gelmelerine ne olanak sağlıyor? Neden bu kadar güçlü, en ciddi araçlar tarafından dahi yok edilemeyen maddeler var? Ve diğerleri ise, en ufak bir nüfuzla yıkılırlar. Bütün bunlar, moleküllerdeki atomlar arasındaki çeşitli kimyasal bağların oluşumu, belirli bir yapının kristal kafesinin oluşmasıyla açıklanmaktadır.

Bileşiklerde kimyasal bağ türleri

Toplamda, 4 temel kimyasal bağ türü vardır.

1. Kovalent kutupsuz Elektronların sosyalleşmesi, ortak elektronik çiftlerin oluşması nedeniyle iki asimetrik arasında oluşur. Valence eşleşmeyen parçacıkları oluşumunda yer alır. Örnekler: halojenler, oksijen, hidrojen, azot, kükürt, fosfor.
2. Kovalent kutup. İki farklı metal olmayan metal arasında veya özelliklerinde çok zayıf olan bir metal ile elektronegatiflik bakımından metal olmayan bir zayıf metal arasında oluşur. Temel, aynı zamanda ortak elektron çiftleridir ve elektrona olan afinitesi daha yüksek olan atom tarafından kendilerine çekilir. Örnekler: NH3 _, SiC _, P2O5 ve diğerleri.
3. Hidrojen bağı. En kararsız ve zayıf olan, bir molekülün kuvvetli elektronegatif atomu ve pozitif molekül arasında oluşur. Çoğu zaman bu maddeler suda çözüldüğünde (alkol, amonyak vb.) Oluşur. Böyle bir bağlantı sayesinde proteinler, nükleik asitler, kompleks karbonhidratlar vb. Makromolekülleri olabilir.
4. İyonik bağ. Farklı yüklü metal iyonlarının ve ametallerin elektrostatik çekim kuvvetleri nedeniyle oluşur. Bu göstergenin farkı ne kadar güçlü olursa, etkileşimin iyonik karakteri o kadar belirgindir. Bileşik örnekleri: ikili tuzlar, kompleks bileşikler - bazlar, tuzlar.
5. Metalik bir bağ, oluşum mekanizması olduğu kadar özellikleri de dikkate alınacaktır. Metallerde, çeşitli alaşımlarında oluşur.

Kimyasal bağın birliği gibi bir şey var. Her kimyasal bağın bir referans olarak düşünülmesinin imkansız olduğunu söylüyor. Hepsi şarta bağlı birimlerdir. Sonuçta, tüm etkileşimlerin temeli tek bir ilkedir - elektron-statik etkileşim. Bu nedenle, iyonik, metalik, kovalent bağ ve hidrojen bağı tek bir kimyasal niteliğe sahiptir ve sadece birbirinin sınır durumudur.

Metaller ve fiziksel özellikleri

Metaller, tüm kimyasal elementlerin büyük çoğunluğunda bulunurlar. Bu onların özel özelliklerinden dolayı. Bunların önemli bir kısmı laboratuarda nükleer reaksiyonlarla insan tarafından elde edildi, kısa yarı ömrü ile radyoaktifti.

Ancak çoğu, tüm kayaları ve cevherleri oluşturan ve en önemli bileşiklerin bir parçası olan doğal elementlerdir. Onlardan insanlar alaşımlar alıp çok güzel ve önemli ürünler üretmeyi öğrendiler. Bunlar bakır, demir, alüminyum, gümüş, altın, krom, manganez, nikel, çinko, kurşun ve diğerleri gibi.

Tüm metaller için, bir metal bağ oluşum şemasını açıklayan genel fiziksel özellikleri tek tek atmak mümkündür. Bu mülkler neler?

1. Kovkost ve plastisite. Birçok metalin folyo haline (altın, alüminyum) haddelenebileceği bilinmektedir. Diğerlerinden tel, metal esnek saclar, fiziksel etkiler altında deforme olabilen ancak durdurduktan sonra şekli hemen yeniden şekillendiren ürünler. Süneklik ve esneklik olarak adlandırılan bu metal nitelikleridir. Bu özelliğin nedeni metalik bağlantı türüdür. Kristal içindeki iyonlar ve elektronlar, kırılma olmaksızın birbirlerine göre kayar ve bu da tüm yapının bütünlüğünü korur.
2. Metalik parlaklık. Bu aynı zamanda metal bağını, eğitim mekanizmasını, özelliklerini ve özelliklerini açıklar. Böylece, tüm partiküller eşit uzunlukta ışık dalgalarını soğurma veya yansıtma yeteneğine sahip değildir. Çoğu metalin atomları kısa dalga ışınlarını yansıtır ve neredeyse aynı renk gümüş, beyaz, soluk mavimsi renk tonunu kazanır. İstisnalar bakır ve altın, sırasıyla kırmızımsı-kırmızı ve sarı renkleridir. Daha uzun dalga boylu radyasyonu yansıtmaya muktedirler.
3. Isı ve elektrik iletkenliği. Bu özellikler aynı zamanda kristal kafesin yapısı ve oluşumunda metalik bir bağ oluştuğu gerçeği ile açıklanmaktadır. Kristal içinde hareket eden "elektronik gaz" nedeniyle, elektrik akımı ve ısı ani ve eşit olarak tüm atomlar ve iyonlar arasında dağıtılır ve metal vasıtasıyla iletilir.
4. Normal koşullar altında katı hal. Burada tek istisna civa. Diğer metallerin hepsi zorunlu olarak güçlü, katı bileşikler ve bunların alaşımlarıdır. Bu aynı zamanda metallerin metal bağlarının varlığının bir sonucudur. Bu tip parçacık bağlanmasının oluşum mekanizması özellikleri tamamen teyit eder.

Bunlar metallerin temel fiziksel özellikleri olup metal bağının oluşum şemasını açıklar ve belirler. Metal elementleri ve bunların alaşımları için atomları birleştiren böyle bir yöntem gerçektir. Bu onlar için katı ve sıvı haldedir.

Metal bağları

Onun tuhaflığı nedir? Konu, böyle bir bağın, yüklü iyonların ve bunların elektrostatik çekiminin değil, elektronegatiflikteki ve serbest elektron çiftlerinin varlığının pahasına değil, oluştuğu şeklindedir. Diğer bir deyişle, iyonik, metalik, kovalent bağlar, parçacıkların bağlı olduğu biraz farklı doğaya ve farklı özelliklere sahiptir.

Tüm metaller şu özelliklerle karakterize edilir:

• Harici enerji seviyesinde az sayıda elektron (bazı istisnalar hariç, 6.7 ve 8 olabilir);
• Büyük atom yarıçapı;
• Düşük iyonizasyon enerjisi.

Bütün bunlar, eşlenmemiş elektronların çekirdekten kolayca ayrılmasına katkıda bulunur. Atomda çok sayıda serbest orbital var. Bir metal bağı oluşumu şeması, farklı atomların sayısız orbital hücrelerinin birbiriyle örtüşmesini gösterecek ve sonuçta ortak bir intrakristal alan oluşturacaktır. Her bir atomdan gelen elektronlar beslenir ve kafesin farklı bölümleri etrafında özgürce dolaşırlar. Periyodik olarak, her biri kristal alanındaki iyona katılır ve bir atom haline getirir, sonra bir iyon oluşturarak ayrılır.

Böylece, bir metal bağ, genel bir metal kristalinde atomlar, iyonlar ve serbest elektronlar arasındaki bir bağdır. Bir yapı içerisinde serbestçe hareket eden bir elektronik buluta "elektron gazı" adı verilir. Metallerin ve alaşımlarının fiziksel özelliklerinin çoğunu açıklarlar.

Metal kimyasal bağlar ne işe yarar? Örnekler farklı verilebilir. Bir parça lityuma bakmaya çalışalım. Bir bezelye boyutuna bile sahip olsanız bile orada binlerce atom olacaktır. Bu binlerce atomun her birinin tek bir elektronu değerli bir kristal alana verdiğini düşünelim. Aynı zamanda, bu elementin elektronik yapısını bilerek, boş orbitallerin sayısını görebilirsiniz. Lityumda, 3 (ikinci enerji seviyesinin p-orbitalleri) olacaktır. On binlerce her atom için üç tane - "elektron gazı" nun serbestçe hareket ettiği kristal içindeki ortak alan budur.

Metal bağı olan bir madde her zaman güçlüdür. Sonuçta, elektron gazı kristalin parçalanmasına izin vermez, ancak katmanları yerinden değiştirip sonra geri getirir. Parlaktır, belirli bir yoğunluğa (çoğunlukla yüksek), füzyona, sünekliğe ve esnekliğe sahiptir.

Başka nerede metal bağlı? Madde örnekleri:

• Basit yapılar şeklinde metaller;
• Birlikte olan tüm metal alaşımları;
• Sıvı ve katı haldeki tüm metaller ve bunların alaşımları.

Spesifik örneklere inanılmaz bir miktar verilebilir, çünkü periyodik sistemdeki metaller 80'den fazla!

Metal bağ: eğitim mekanizması

Bunu genel formunda düşünürsek, yukarıda ana noktaları özetledik. Düşük iyonizasyon enerjisi nedeniyle çekirdeğin içinden kolayca ayrılan serbest atomik orbitallerin ve elektronların varlığı, bu tür bağlantıların oluşumunda ana koşullardır. Böylece, şu parçacıklar arasında gerçekleştiği görülür:

• Örgü alanlarındaki atomlar;
• Valans metalleri olan serbest elektronlar;
• Kristal kafesin bulunduğu alandaki iyonlar.

Sonuç olarak - bir metal bağlantı. Genel formdaki eğitim mekanizması aşağıdaki kayıtlarla ifade edilir: Me ⁰ - e ^- ↔ Me ^{n +} . Diyagramdan metal kristalinde hangi parçacıkların bulunduğu açıktır.

Kristaller kendileri farklı şekillere sahip olabilirler. Karşılaştığınız özel maddeye bağlı.

Metal kristal türleri

Metal veya alaşımının bu yapısı, parçacıkların çok yoğun paketlenmesi ile karakterize edilir. Kristal bölgelerinde iyonlar tarafından sağlanır. Izgaralar uzaydaki farklı geometrik şekiller olabilir.

1. Vücut merkezli kübik kafes alkali metallerdir.
2. Biçim haricinde, altıgen kompakt yapının tamamı alkalin topraktır.
3. Yüz merkezli kübik - alüminyum, bakır, çinko, birçok geçiş metali.
4. Eşkenar dörtgen yapı cıva içindedir.
5. Tetragonal - indiyum.

Metal ne kadar ağır ve periyodik sistemde o kadar düşükse, ambalajı ve kristalin mekansal düzenlenmesi o kadar karmaşıktır. Bu durumda, varolan metaller için örnek verebilen metalik kimyasal bağ, kristalin yapımı için çok önemlidir. Alaşımlar mekanda çok çeşitli organizasyonlara sahiptir, bazıları henüz tam olarak araştırılmamıştır.

İletişim özellikleri: yönsüzlük

Kovalent ve metalik bağların ayırt edici özellikleri çok farklıdır. İlkinkinden farklı olarak, metal bağı yönlendirici değildir. Bu ne anlama geliyor? Diğer bir deyişle, kristal içindeki elektron bulutu sınırları içinde tamamen farklı yönlerde hareket eder, elektronların her biri yapının düğümlerinde kesinlikle herhangi bir iyona bağlanabilir. Yani, etkileşim farklı yönlerde gerçekleşir. Bu nedenle metalik bağın yönsüz olduğunu söylüyorlar.

Kovalent bağ mekanizması, ortak elektron çiftlerinin oluşumunu, yani çakışan atomların bulutlarını ima eder. Ve merkezlerini birbirine bağlayan belirli bir çizgide kesinlikle olur. Bu nedenle, böyle bir bağlantının yönü hakkında konuşuyoruz.

doymazlığı

Bu özellik, atomların diğerleriyle sınırlı veya sınırsız etkileşime girme yeteneğini yansıtır. Böylece, bu göstergedeki kovalent ve metalik bağlar yine zıttır.

Birincisi doyurulabilir. Formasyonunda yer alan atomların, bileşimin oluşumunda doğrudan rol oynayan katı bir şekilde tanımlanmış sayıda valans dış elektronu vardır. Öldüğünden daha fazla, elektronları olmayacak. Bu nedenle, oluşan bağların sayısı, valans ile sınırlanır. Dolayısıyla bağ doygunluğu. Bu özellikten dolayı çoğu bileşimlerin sabit bir kimyasal bileşimi vardır.

Aksine, metal ve hidrojen bağları doymamıştır. Bu, kristal içinde çok sayıda serbest elektron ve orbital varlığı ile açıklanmaktadır. Ayrıca, rolü, her biri bir atom haline gelebilen ve her zaman tekrar bir iyon haline gelebilen kristal kafes bölgelerindeki iyonlar tarafından oynanır.

Metalik bağın diğer bir özelliği, iç elektron bulutunun delokalizasyonudır. Az sayıda ortak elektronun, metallerin birçok atom çekirdeğini birbirine bağlama kabiliyetinde kendini gösterir. Yani, yoğunluk, olduğu gibi, delokalize edilmiş ve kristalin tüm halkaları arasında eşit olarak dağıtılmıştır.

Metallerde bağ oluşumuna örnekler

Şimdi, metalik bir bağın nasıl oluştuğunu gösteren bazı somut türevleri düşünelim. Maddelere örnekler şunlardır:

• çinko;
• alüminyum;
• potasyum;
• krom.

Çinko atomları arasında metal bağ oluşumu: Zn ⁰ - 2e ^- ↔ Zn ²⁺ . Çinko atomunun dört enerji seviyesi vardır. Elektronik yapıya dayalı serbest orbitaller, p-orbitalleri üzerinde 15-3'ü, 4'ünde 5'i ve 4f'de 7'yi buluyor. Elektronik yapı şu şekildedir: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ , toplamda 30 elektron bulunur. Yani, iki serbest değerlik negatif parçacıkları 15 geniş ve boş boş orbital içinde hareket edebilmektedir. Ve böylece her atomda. Sonuç olarak, boş orbitaller ve tüm yapıyı birbirine bağlayan az sayıda elektron içeren büyük bir ortak alan vardır.

Alüminyum atomları arasındaki metal bağ: AL ⁰ - e ^- ↔ AL ³⁺ . Bir alüminyum atomunun onüç elektronu, açıkça yeterince sahip olduğu üç enerji seviyesinde bulunur. Elektronik yapı: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ¹ 3d ⁰ . Ücretsiz orbitaller - 7 parça. Açıkçası, elektron bulutu kristaldeki genel iç boş alana kıyasla daha küçük olacaktır.

Kromun metal bağı. Bu eleman elektronik yapısında özel bir konudur. Sonuçta, sistemin stabilizasyonu için 4s'den 3d orbitale bir elektronun başarısızlığı var: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁵ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Toplam 24 elektron, bunların altısı elde edilmektedir. Kimyasal bir bağ oluşturulması için ortak elektronik alanına girenler onlardır. Ücretsiz orbitaller 15, dolum için halen çok daha fazlası. Bu nedenle, krom da molekülde uygun bir bağa sahip metalin tipik bir örneğidir.

En aktif metallerden biri, normal suyla ateşlemeye rağmen bile potasyumdur. Bu özellikleri açıklayan nedir? Yine, pek çok açıdan - metalik bir bağlantı türü. Bu elementte yalnızca 19 elektron vardır, ancak bunlar 4 enerji seviyesinde bulunurlar. Yani, farklı alt seviyelerin 30 orbitalinde. Elektronik yapı: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Çok düşük iyonlaşma enerjisine sahip sadece iki valans elektronu . Bedava ayrılın ve ortak elektronik alana girin. Orbital, bir atomu 22 parçaya taşımak, yani "elektronik gaz" için çok geniş boş alan.

Diğer bağlantı türleriyle benzerlik ve farklılık

Genel olarak, konu zaten yukarıda tartışılmıştır. Bir tek genelleme ve bir sonuca ulaşabilir. iletişim özellikleri diğer türlerinden ana ayırt edici kristalleri metalidir;

• (Atomlar, iyonlar ya da atomlar, iyonlar, elektronları) bağlanabilen sürecine katılan parçacıkların birkaç çeşit;
• Kristallerin farklı uzaysal geometrik yapısı.

hidrojen ve iyonik metal ile doyma ve yönsüz bir araya getirir. parçacıklar arasındaki kuvvetli elektrostatik çekim - kovalent kutup bulunmaktadır. Ayrı olarak, iyon - kristalin kafes noktalarında (iyonlar) tip parçacıkları. kovalent polar olmayan ile - kristal sitelerinde atomuna sahiptir.

Farklı biraraya toplanma durumuna, metallerde bağların tipleri

Katı ve sıvı: Yukarıda da belirtildiği gibi, maddenin verilmiştir örnekleri metalik kimyasal bir bağ,, metaller ve bunların alaşımları toplanmasının iki durum içinde oluşturulmuştur.

Soru şu: Metal buharı bağlantı ne tür? C: Kovalent polar ve polar olmayan. Bir gaz içinde mevcut olan bütün bileşikler ile de. Bu yırtılmadığından ve kristal yapı metal uzun süreli ısıtma esnasında muhafaza edilir ve sıvı iletişim katıdan aktarın. buhar durumuna sıvı transferi söz konusu olduğunda, ancak, kristal yok edilir ve metalik bağ kovalent dönüştürülür.