3.3. Металлическая связь

Атомы большинства металлов на внешнем энергетическом уровне содержат небольшое число электронов (1 е^ - 16 элементов; 2 е^ - 58 элементов,

3 е^ - 4 элемента; по 5 е^ у Sb и Bi, а 6 е^ у Ро). Последние три элемента не являются типичными металлами.

В обычных условиях металлы представляют собой твердые кристаллические вещества (кроме ртути). В узлах металлической кристаллической решетки находятся катионы металлов.

Рис. 3.2. Схема образования металлической связи.

Валентные электроны обладают небольшой энергией ионизации, и поэтому слабо удерживаются в атоме. Электроны перемещаются по всей кристаллической решетке и принадлежат всем его атомам, представляя собой так называемый “электронный газ” или "море валентных электронов". Таким образом, химическая связь в металлах сильно делокализована. Этим определяются такие характерные для металлов свойства как высокие тепло- и электропроводность, ковкость, пластичность.

Металлическая связь характерна для металлов и сплавов в твердом и жидком состоянии. В парообразном состоянии металлы состоят из отдельных молекул (одноатомных и двухатомных), связанных между собой ковалентными связями.

3.4. Водородная связь

Еще в XIX веке было замечено, что соединения, в которых атом водорода непосредственно связан с атомами фтора, кислорода, азота, обладают рядом аномальных свойств (высокие температуры плавления и кипения).

Водородная связь – это связь между атомом водорода и сильно электроотрицательным элементом (F, O, N, в меньшей степени Cl и S).

В таких соединениях, водород, связанный с каким-либо электроотрицательным элементом, одновременно может притягиваться к другому атому с высокой электроотрицательностью. Энергия притяжения невелика и составляет от 4 до 40 кДж/моль. Обозначают водородную связь точками ().

Небольшая энергия водородных связей приводит к тому, что они легко возникают и легко разрушаются. Длина водородной связи намного больше длины ковалентной.

Связь	r0, нм
О – Н	0,97
О  Н	1,75

Энергия водородных связей зависит от электроотрицательности соседнего с водородом атома.

Связь	Е, кДж/моль
HF	28
HO	25
NH	18

Водородная связь распространена достаточно широко и играет важную роль при ассоциации молекул, в процессах диссоциации и растворения. Установлено, что, например, вода в жидком состоянии находится не в виде отдельных молекул, а в виде ассоциатов:

Н Н – О Н

\  \ /

О  Н – О Н  О

/ \ \

Н Н Н

Водородные связи в молекуле воды определяют ее высокое поверхностное натяжение и аномальные свойства (например, высокую температуру кипения). В кристаллическом состоянии вода (лед) имеет пространственную кристаллическую решетку типа алмаза.

Рассмотренные случаи относятся к межмолекулярным водородным связям. В молекулах некоторых органических веществ имеет место внутримолекулярная водородная связь. Такие связи наблюдаются, например, в молекулах белков, нуклеиновых кислот.