Хімічні зв'язки в молекулах і кристалах
Зовнішні електрони |строю| беруть участь в утворенні хімічних зв'язків тобто атом може віддати електрони із|із| свого зовнішнього шару, стаючи позитивним іоном, або навпаки, приєднати електрони до зовнішнього шару, стаючи негативним|заперечним| іоном. Такі електрони називаються валентними.
Встановлено|установлений|, якщо в зовнішньому шарі атома менше чотирьох електронів, він легко віддає свої електрони. Таку властивість мають, наприклад, атоми металів, і серед них виділяються лужні метали, що мають по одному електрону в зовнішній оболонці. Якщо в зовнішньому шарі атома більше чотирьох електронів, то такі атоми можуть приєднувати до себе електрони, доповнюючи цей шар до восьми електронів|. Ця властивість особливо сильно виражена|виказувати| у|біля| елементів, атоми яких мають |із| сім електронів на зовнішньому шарі (галоїди|).
Рис.1.2 - Схема іонного зв'язку атомів в молекулі хлористого натрію|соль|
Атоми які мають вісім електронів на зовнішньому шарі, є|з'являються| хімічно стійкими, тобто не віддають і не приєднують електронів. Така будова|споруда| атомів характерна|вдача| для інертних газів.
На рис 1.2 наведена схема утворення молекули хлористого натрію. Атом натрію, що має всього 11 електронів, а в зовнішньому шарі - один електрон (натрій – одновалентний), віддає його з|із| третього шару, стаючи позитивним іоном з|із| числом електронів в зовнішньому шарі рівним восьми.
Атом хлора має всього 17 електронів, зокрема сім в зовнішньому шарі, приймає один електрон, стаючи негативним|заперечним| іоном з|із| числом електронів| в зовнішньому шарі рівним восьми. Два іони Na+ і Cl - зв'язано в нейтральну молекулу силами електростатичного тяжіння. Проте|однак| обидва іони мають відособлені електронні оболонки. Такий зв'язок атомів в молекулі називається іонним.
У молекулах і кристалах, що складаються з однакових або близьких по хімічних властивостях атомів, кожен валентний електрон взаємодіє з|із| двома сусідніми атомами. Інакше кажучи, два сусідні атоми мають пару електронів (поодинці від кожного атома), які відносяться до обох атомів.
Розглянемо|розглядуватимемо| для прикладу|зразка| элемент ІV групи періодичної системи Д.І.Менделєєва - германій. Цей хімічний елемент чотиривалентний, оскільки|тому що| має чотири електрони на зовнішній оболонці атома. У кристалі кожен атом через свої валентні електрони пов'язаний з чотирма сусідніми атомами.
Парноелектронні зв'язки атомів в кристалі можна представити умовною схемою, зображеною на рис. 1.3, де кругами|колами| із знаком «мінус» позначені валентні електрони, і із знаком «плюс» - позитивні іони. Подвійні лінії указують зв'язки електронів з іонами. Пари електронів, через які зв'язані атоми, в рівній мірі відносяться до обох атомів. Такий зв'язок атомів в молекулі і кристалі називається ковалентним.
Хімічний зв'язок атомів може бути проміжним між іонною і ковалентним : пара електронів виявляється зміщеною ближче до одного атома, а саме до атома того елементу, у которго прагнення приєднувати електрони виражене сильніше. У таких випадках хімічний зв'язок називається полярним.
Електронна теорія будови|споруди| металів
Уявлення про електронну структуру атомів послужило підставою|основою| для класичної теорії будови|споруди| металів. У цій теорії враховується, що валентні електрони зовнішнього шару відокремленого атома слабо пов'язані з ядром. При утворенні кристалів на електрони кожного атома діють ядра інших атомів. У цих умовах деякі валентні електрони втрачають постійний зв'язок з|із| одним ядром і переходять від одного атома до іншого. Такі електрони називають звідними|зведеними|. Атоми, що втратили|згубили| електрони з|із| валентного шару, стають позитивними іонами. Вони розташовуються у вузлах кристалічної решітки і здійснюють|скоюють| теплові коливання біля положення|становища| рівноваги. Загальний|спільний| заряд вільних електронів в кристалі дорівнює позитивному заряду іонів, тому кристал залишається електрично нейтральним.
Вільні електрони теж|також| беруть участь в хаотичному тепловому русі, але|та| переміщаються по всьому кристалу, утворюючи своєрідний електронний газ. Передбачається|припускається|, що вільні електрони володіють властивостями молекул ідеального газу; вони не взаємодіють на відстані між собою і з|із| іншими частинками|частками| металу, але|та| при своєму русі можуть стикатися з|із| іонами кристалічної решітки. Електронна теорія будови|споруди| металів була розроблена у зв'язку із загальною|спільною| проблемою електропровідності речовин. Висока електропровідність і деякі і інші властивості металів отримали|одержували| добре|добре| пояснення при введенні|вступі| поняття про вільні електрони . Електронна теорія пояснює|тлумачить| погану електропровідність у|біля| ряду|лави| речовин відсутністю вільних електронів. Такі речовини отримали|одержували| назву діелектриків.
Проте|однак| далеко не всі електричні властивості твердих тіл, у тому числі і металів, можна пояснити|тлумачити| за допомогою електронної теорії. Застосування|вживання| її у ряді випадків привело до суперечностей|протиріч| з|із| досвідченими|дослідними| даними.