Металлическая связь

Это такая связь, в которой электроны каждого отдельного атома принадлежат всем атомам, находящимся в контакте. При этом обеспечивается лучшее перекрывание электронных облаков по сравнению с перекрыванием в молекулах, состоящих только из двух атомов.

При образовании металлической связи из N атомов получается N «молекулярных» орбиталей с разницей между самой «низкой» по энергии и самой «высокой» ∆Е в несколько эВ, следовательно разница в энергии между отдельными «молекулярными» орбиталями будет ∆Е/N. Т.к. N≈6,02∙10²³, то эта разность энергий настолько мала, что электроны могут легко переходить с одной на другую орбиталь и, следовательно, двигаться в объеме металла. В металле возникает энергетическая зона, состоящая из очень близко расположенных «молекулярных» орбиталей.

При большом числе взаимодействующих атомов имеются электронные орбитали, энергии которых примерно равны энергиям электронных орбиталей в изолированных атомах, что означает, что в металле существуют и атомы неионизированные.

Как и в атоме, в кристалле для электронов существуют разрешенные и запрещенные ( по энергии) зоны. Расщепление энергетических уровней на зоны происходит при сближении изолированных атомов с образованием кристалла. На определенных расстояниях эти зоны начинают перекрываться. Зонная теория объяснила такие свойства металлов, как теплопроводность и электрическую проводимость.

Агрегатное состояние вещества. Кристаллическое состояние. Кристаллические решетки

В зависимости от внешних условий (температуры, давления) почти все химические вещества могут находиться в различных агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. В зависимости от агрегатного состояния вещества изменяются его физические свойства, но химическая сущность и химические свойства не меняются.

Различие в физических свойствах объясняется различными силами взаимодействия между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами). При охлаждении вещества происходит усиление взаимодействия между частицами и вещество из газообразного состояния переходит в жидкое, а жидкое – в твердое.

При переходе вещества из жидкого (или растворенного) состояния в твердое могут иметь место два типичных случая: одни вещества выделяются в виде более или менее крупных частиц определенной формы (такие вещества называются кристаллическими), другие – в виде бесформенной массы (называются аморфными). Кристаллический или аморфный характер вещества зависит прежде всего от его собственных свойств, а затем и от условий, при которых происходит переход в твердое состояние.

Основной структурой вещества в твердом состоянии является кристалл. На его размеры сильно влияют условия кристаллизации. Наиболее характерной особенностью кристаллов является анизотропия, т.е. неодинаковость их свойств по разным направлениям. Аморфные вещества изотропны. Этим, в частности различием скорости роста отдельных граней, обусловлено и многообразие кристаллических форм (призматические, пирамидальные и др. формы).

В отличие от жидкого и особенно газообразного агрегатных состояний, в твердом состоянии частицы вещества утрачивают способность к поступательному движению, а совершают лишь колебательные движения в определенных точках пространства, называемых узлами кристаллической решетки. В кристалле соблюдается закономерное расположение входящих в состав кристалла частиц.

Природа частиц, заполняющих узлы пространственной решетки кристаллов, может быть намечена, исходя из основных типов валентной связи. Так, у построенных по ионному типу соединений кристаллическая решетка состоит из отдельных закономерно расположенных ионов, причем каждый ион в равной мере относится ко всем непосредственно окружающим его ионам противоположного знака. У соединений ковалентного типа решетка состоит из отдельных молекул или атомов.