Metal bağlantı: eğitim mekanizması. Metal kimyasal bağ: örnekler

Şu anda bilinen tüm kimyasallarPeriyodik tablodaki elemanlar iki büyük gruba ayrılır: metaller ve metal olmayanlar. Sadece elementler değil, bileşikler, kimyasallar, birbirleriyle etkileşime girebilmeleri için basit ve karmaşık maddeler olarak var olmaları gerekir.

Elektronların denediği bu sadecekabul etmek, başkalarını vermek için. Birbirlerini bu şekilde yenileyerek, elementler farklı kimyasal moleküller oluşturur. Ama birlikte kalmalarına izin veren nedir? Neden en ciddi araçlar tarafından bile yok edilemeyecek güçte maddeler var? Diğerleri ise tam tersine en ufak bir etki yüzünden yok ediliyor. Bütün bunlar, moleküllerdeki atomlar arasında çeşitli kimyasal bağların oluşumu, belli bir yapıda bir kristal kafes oluşumu nedeniyledir.

Bileşiklerde kimyasal bağ türleri

Toplamda 4 ana kimyasal bağ türü vardır.

1. Kovalent olmayan polar.Elektronların sosyalleşmesi, ortak elektronik çiftlerin oluşumu nedeniyle aynı iki metal olmayan metal arasında oluşur. Değerlik eşleşmemiş parçacıklar oluşumunda yer alır. Örnekler: halojenler, oksijen, hidrojen, azot, kükürt, fosfor.
2. Kovalent kutupİki farklı metal dışı arasında veya metal özelliklerinde çok zayıf ve metal elektronegatiflikte zayıf arasında oluşur. Aynı zamanda ortak elektron çiftlerine dayanır ve onları atom tarafından kendilerine doğru çekerlerse, bir elektronun afinitesi daha yüksektir. Örnekler: NH_3, SiC, P₂aman₅ ve diğerleri
3. Hidrojen bağıEn dengesiz ve zayıf, bir molekülün son derece elektronegatif bir atomu ile pozitif bir atom arasında oluşmuştur. Bu en sık, maddeler suda çözüldüğünde (alkol, amonyak vb.) Ortaya çıkar. Bu bağlantı sayesinde, proteinlerin makromolekülleri, nükleik asitler, kompleks karbonhidratlar vb. Bulunabilir.
4. İyon bağıFarklı yüklü metal iyonlarının ve metal olmayan elektrostatik çekim güçleri tarafından oluşturulur. Bu göstergedeki fark ne kadar güçlü olursa, etkileşimin iyonik yapısı o kadar belirgindir. Bileşik örnekleri: ikili tuzlar, kompleks bileşikler - bazlar, tuzlar.
5. Oluşum mekanizması ve özelliklerinin yanı sıra, metal bağ daha da tartışılacaktır. Metallerden oluşmuş, çeşitli şekillerde alaşımları.

Kimyasal birliği diye bir şey variletişim. Her kimyasal bağı bir referans olarak görmenin imkansız olduğunu söylüyor. Hepsi şartlı birimlerdir. Gerçekten de, tüm etkileşimlerin temeli tek bir ilkedir - elektron statik etkileşimi. Bu nedenle, iyonik, metalik, kovalent bağ ve hidrojen bağı tek bir kimyasal yapıya sahiptir ve sadece birbirlerinin sınır durumlarıdır.

Metaller ve fiziksel özellikleri

Metaller ezici bir şekildetüm kimyasal elementler. Bu onların özel özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bunların önemli bir kısmı, laboratuvardaki insan nükleer reaksiyonları ile elde edildi, kısa bir yarı ömürle radyoaktifler.

Однако большинство - это природные элементы, Bütün kaya ve cevherleri oluşturan, en önemli bileşiklerin bir parçasıdır. Onlardan insanlar nasıl alaşım döküm yapılacağını ve çok sayıda güzel ve önemli ürün üretildiğini öğrendi. Bunlar bakır, demir, alüminyum, gümüş, altın, krom, manganez, nikel, çinko, kurşun ve diğerleri gibi.

Tüm metaller için, bir metal bağı oluşumu şeması ile açıklanan genel fiziksel özellikler ayırt edilebilir. Bu özellikler nelerdir?

1. Dövülebilirlik ve süneklik.Birçok metalin folyo haline (altın, alüminyum) kadar haddelenebildiği bilinmektedir. Diğerlerinden tel, metal esnek levhalar, fiziksel etki altında deforme olabilen, ancak durdurulduktan hemen sonra şeklini hemen eski haline getiren ürünler elde edilir. Süneklik ve süneklik olarak adlandırılan metallerin bu nitelikleridir. Bu özelliğin nedeni metalik bağlantı türüdür. İyonlar ve elektronlar bir kristal içinde birbirine göre kırılmadan kayar, bu da tüm yapının bütünlüğünü korumasını sağlar.
2. Metalik parlaklık.Bu aynı zamanda metal bağını, oluşum mekanizmasını, özelliklerini ve özelliklerini de açıklar. Bu nedenle, tüm parçacıklar aynı uzunluktaki ışık dalgalarını ememez veya yansıtamaz. Çoğu metalin atomları kısa dalgalı ışınları yansıtır ve gümüşi, beyaz, soluk mavimsi bir renk tonuyla hemen hemen aynı rengi alır. İstisnalar bakır ve altındır, renkleri sırasıyla kırmızımsı-kırmızı ve sarıdır. Daha uzun dalga boylu radyasyonu yansıtabilirler.
3. Isı ve elektrik iletkenliği.Bu özellikler ayrıca kristal kafesin yapısı ve oluşumunda metalik tipte bir bağın gerçekleşmesi ile açıklanmaktadır. Kristalin içinde hareket eden "elektron gazı" sayesinde elektrik akımı ve ısı tüm atomlar ve iyonlar arasında anında ve eşit bir şekilde dağılır ve metal boyunca taşınır.
4. Normal koşullar altında katı kümelenme hali.Burada tek istisna cıvadır. Diğer tüm metaller mutlaka güçlü, katı bileşikler ve bunların alaşımlarıdır. Aynı zamanda metallerde metalik bir bağın varlığının bir sonucudur. Bu tip partikül bağlanmasının oluşum mekanizması, özellikleri tam olarak doğrular.

Bunlar ana fiziksel özelliklerdir.bir metal bağının oluşum şeması ile açıklanan ve belirlenen metaller. Atomları birleştirmenin bu yöntemi, tam olarak metallerin elementleri, alaşımları ile ilgilidir. Yani, onlar için katı ve sıvı halde.

Metalik tip kimyasal bağ

Özelliği nedir?Mesele şu ki, böyle bir bağ, farklı yüklü iyonlar ve bunların elektrostatik çekimleri nedeniyle değil, elektronegatiflik farkı ve serbest elektron çiftlerinin varlığından dolayı oluşmaz. Yani iyonik, metalik, kovalent bağlar, bağlı parçacıkların biraz farklı bir doğasına ve ayırt edici özelliklerine sahiptir.

Tüm metaller aşağıdaki gibi özelliklere sahiptir:

• dış enerji seviyesinde az sayıda elektron (6,7 ve 8'e sahip olabilen bazı istisnalar hariç);
• büyük atom yarıçapı;
• Düşük iyonlaşma enerjisi.

Bütün bunlar, harici parçaların kolay ayrılmasına katkıda bulunur.çekirdekten eşlenmemiş elektronlar. Bu durumda, atomun çok sayıda serbest yörüngesi vardır. Bir metal bağının oluşum şeması, farklı atomların çok sayıda yörünge hücresinin birbiriyle örtüşmesini gösterecek ve sonuç olarak ortak bir kristal içi boşluk oluşturacaktır. Her atomdan gelen elektronlar, kafesin farklı bölümlerinde serbestçe dolaşmaya başlayan ona beslenir. Periyodik olarak, her biri bir kristal bölgesinde bir iyona bağlanır ve onu bir atoma dönüştürür, sonra tekrar ayrılarak bir iyon oluşturur.

Yani metal bağ bağdırortak bir metal kristalinde atomlar, iyonlar ve serbest elektronlar arasında. Bir yapı içinde serbestçe hareket eden bir elektron bulutuna "elektron gazı" denir. Metallerin ve alaşımlarının fiziksel özelliklerinin çoğunu açıklayan kişidir.

Metal ne kadar somutKimyasal bağ? Farklı örnekler var. Bir lityum parçası üzerinde düşünmeye çalışalım. Bir bezelye büyüklüğünde alsanız bile, binlerce atom olacaktır. Bu binlerce atomun her birinin tek değerlik elektronunu ortak kristal uzayına bağışladığını düşünelim. Ayrıca, belirli bir elemanın elektronik yapısını bilerek, boş yörüngelerin sayısını görebilirsiniz. Lityum bunlardan 3 tanesine sahip olacaktır (ikinci enerji seviyesinin p-orbitalleri). On binlerce atomdan her biri için üç - bu, kristalin içindeki "elektron gazının" serbestçe hareket ettiği ortak alandır.

Metal bağı olan bir madde her zaman güçlüdür.Sonuçta, elektron gazı kristalin çökmesine izin vermez, sadece katmanları değiştirir ve hemen eski haline getirir. Parlar, belirli bir yoğunluğa (çoğunlukla yüksek), eriyebilirliğe, dövülebilirliğe ve sünekliğe sahiptir.

Metal bağı başka nerede gerçekleşir? Madde örnekleri:

• basit yapılar şeklinde metaller;
• tüm metal alaşımları birbiriyle;
• sıvı ve katı haldeki tüm metaller ve alaşımları.

Sadece inanılmaz miktarda somut örnek var, çünkü periyodik sistemde 80'den fazla metal var!

Metalik bağ: oluşum mekanizması

Genel olarak ele alırsak, o zaman anaYukarıda belirttiğimiz anlar. Serbest atomik orbitallerin varlığı ve düşük iyonlaşma enerjisi nedeniyle çekirdekten kolayca ayrılan elektronlar, bu tür bağların oluşması için ana koşullardır. Böylece, aşağıdaki parçacıklar arasında gerçekleştiği ortaya çıkıyor:

• kristal kafesin düğümlerindeki atomlar;
• metalde değerlik olan serbest elektronlar;
• kristal kafes bölgelerinde iyonlar.

Sonuç metalik bir bağdır. Genel olarak oluşum mekanizması şu notasyonla ifade edilir: Me⁰ -e^- ↔ ben⁺... Metal kristalde hangi parçacıkların mevcut olduğu diyagramdan açıktır.

Kristallerin kendileri farklı şekillere sahip olabilir. Bu, uğraştığımız belirli maddeye bağlıdır.

Metal kristal türleri

Metalin veya alaşımının bu yapısıçok yoğun bir parçacık paketi ile karakterize edilir. Kristalin düğümlerindeki iyonlar tarafından sağlanır. Kafeslerin kendileri uzayda farklı geometrik şekillerde olabilir.

1. Vücut merkezli kübik kafes - alkali metaller.
2. Altıgen kompakt yapı - baryum hariç tüm alkali toprak.
3. Yüz merkezli kübik - alüminyum, bakır, çinko, birçok geçiş metali.
4. Rhombohedral yapı cıvada bulunur.
5. Dörtgen - indiyum.

Metal ne kadar ağırsa ve içinde o kadar alçakta bulunur.periyodik sistem, kristalin paketlenmesi ve mekansal organizasyonu ne kadar zorsa. Bu durumda, bir kristalin yapımında her bir mevcut metal için örnekleri verilebilecek bir metalik kimyasal bağ belirleyicidir. Alaşımların uzayda çok çeşitli bir organizasyonu vardır, bazıları hala tam olarak anlaşılamamıştır.

İletişim özellikleri: yönsüz

Kovalent ve metalik bağların bir tane vardır.çok belirgin bir ayırt edici özellik. İlkinden farklı olarak, metalik bağ yönlü değildir. Bu ne anlama geliyor? Yani, kristalin içindeki elektron bulutu, sınırları dahilinde farklı yönlerde tamamen serbestçe hareket eder, elektronların her biri yapının düğümlerinde kesinlikle herhangi bir iyona bağlanabilir. Yani, etkileşim farklı yönlerde gerçekleştirilir. Bu nedenle metalik bağın yönsüz olduğu söylenir.

Kovalent bağ mekanizması şu anlama gelir:ortak elektron çiftlerinin oluşumu, yani örtüşen atom bulutları. Ayrıca, merkezlerini birbirine bağlayan kesin bir çizgi boyunca gerçekleşir. Bu nedenle, böyle bir bağlantının yönü hakkında konuşurlar.

doygunluk

Bu özellik atomların yeteneğini yansıtır.başkalarıyla sınırlı veya sınırsız etkileşim için. Dolayısıyla, bu göstergede kovalent ve metalik bağlar yine zıttır.

Birincisi doyurulabilir.Oluşumuna katılan atomlar, bileşiğin oluşumunda doğrudan yer alan kesin olarak tanımlanmış sayıda değerlik dış elektrona sahiptir. Sahip olduğundan daha fazla elektronları olmayacak. Bu nedenle, oluşan bağların sayısı değerlik ile sınırlıdır. Dolayısıyla bağlantının doygunluğu. Bu özellik nedeniyle, çoğu bileşik sabit bir kimyasal bileşime sahiptir.

Metalik ve hidrojen bağları ise,doymamış. Bunun nedeni kristalin içinde çok sayıda serbest elektron ve orbitalin bulunmasıdır. Ayrıca iyonlar, her biri herhangi bir zamanda bir atom ve tekrar bir iyon haline gelebilen kristal kafesin bölgelerinde rol oynar.

Metal bağının bir diğer özelliği deiç elektron bulutunun delokalizasyonu. Az sayıda ortak elektronun birçok metal atom çekirdeğini birbirine bağlama yeteneğinde kendini gösterir. Yani yoğunluk, sanki delokalize edilmiş, kristalin tüm bağlantıları arasında eşit olarak dağıtılmıştır.

Metallerde bağ oluşumu örnekleri

Bir metal bağının nasıl oluştuğunu gösteren birkaç özel seçeneği düşünün. Madde örnekleri aşağıdaki gibidir:

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

Çinko atomları arasında metal bağı oluşumu: Zn⁰ - 2e^- ↔ Zn²⁺... Çinko atomunun dört enerji seviyesi vardır. Serbest yörüngeler, elektronik yapıya bağlı olarak, p-orbitalinde 15 - 3, 4 d'de 5 ve 4f'de 7'ye sahiptir. Elektronik yapı aşağıdaki gibidir: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3 boyutlu¹⁰4p⁰4d⁰4f⁰ atomda 30 elektron vardır.Yani, iki serbest değerlik negatif parçacık, 15 geniş ve boş yörüngede hareket edebilmektedir. Ve böylece her atomla. Sonuç olarak - boş yörüngelerden ve tüm yapıyı birbirine bağlayan az sayıda elektrondan oluşan devasa bir ortak alan.

Alüminyum atomları arasındaki metal bağı: AL⁰ -e^- ↔ AL³⁺ ... Alüminyum atomunun on üç elektronu, bolluk içinde onlar için açıkça yeterli olan üç enerji seviyesinde bulunur. Elektronik yapı: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹3 boyutlu⁰... Serbest yörüngeler - 7 adet. Açıktır ki elektron bulutu, kristaldeki toplam iç boş alana kıyasla küçük olacaktır.

Krom metal bağı. Bu eleman elektronik yapısında özeldir. Gerçekten de, sistemi stabilize etmek için bir elektron 4s'den 3d yörüngeye düşer: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3 boyutlu⁵4p⁰4d⁰4f⁰... Toplamda 24 elektron vardır ve bunların değerliklerialtı çıkıyor. Kimyasal bir bağ oluşturmak için ortak elektronik alana giren onlardır. Doldurulması gerekenden çok daha fazla olan 15 serbest yörünge vardır. Bu nedenle, krom aynı zamanda molekülde karşılık gelen bir bağa sahip bir metalin tipik bir örneğidir.

En reaktif metallerden biriAteşli sıradan su ile bile potasyumdur. Bu özellikleri ne açıklar? Yine, birçok açıdan - metalik bir bağlantı türü. Bu elementin sadece 19 elektronu vardır, ancak bunlar 4 enerji seviyesinde bulunurlar. Yani, farklı alt seviyelerin 30 yörüngesinde. Elektronik yapı: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3 boyutlu⁰4p⁰4d⁰4f⁰... Sadece iki değerlik elektronu, çok düşükiyonlaşma enerjisi. Serbestçe çıkın ve ortak bir elektronik alana gidin. Bir atomu hareket ettirmek için 22 orbital, yani "elektron gazı" için çok geniş bir boş alan vardır.

Diğer ilişki türleri ile benzerlikler ve farklılıklar

Genel olarak, bu konu yukarıda zaten tartışılmıştır. Kişi ancak genelleyebilir ve bir sonuca varabilir. Metal kristallerin diğer tüm iletişim türlerinden ana ayırt edici özellikleri şunlardır:

• bağlanma sürecinde yer alan çeşitli parçacık türleri (atomlar, iyonlar veya atom iyonları, elektronlar);
• kristallerin farklı uzaysal geometrik yapısı.

Hidrojen ve iyonik bağlı metalikdesatürasyon ve yönsüzlüğü birleştirir. Parçacıklar arasında kovalent polar, güçlü elektrostatik çekim ile. İyonikten ayrı olarak - kristal kafesin (iyonların) düğümlerindeki parçacıkların türü. Kovalent polar olmayan - kristalin düğümlerinde atomlar.

Farklı agrega durumlarındaki metallerdeki bağ türleri

Yukarıda belirttiğimiz gibi, makalede örnekleri verilen metalik kimyasal bağ, metallerin ve alaşımlarının iki agregasyonu durumunda oluşur: katı ve sıvı.

Bir soru ortaya çıktı:metal buharlarındaki bağ türü nedir? Cevap: kovalent polar ve polar olmayan. Gaz halindeki tüm bileşiklerde olduğu gibi. Yani metalin uzun süre ısıtılması ve katı halden sıvı hale geçmesi ile bağlar kırılmaz ve kristal yapı korunur. Bununla birlikte, bir sıvının buhar durumuna aktarılması söz konusu olduğunda, kristal yok edilir ve metal bağı kovalent olana dönüştürülür.