1. Металлическая связь.

Металлическая связь основана на обобществлении валентных электронов, принадлежащих не двум, а практически всем атомам металла в кристалле.

В металлах валентных электронов намного меньше, чем свободных орбиталей. Это создает условия для свободного перемещения электронов по орбиталям разных атомов металла. Таким образом, валентные электроны, осуществляющие химическую связь принадлежат не двум или нескольким атомам, а непрерывно и хаотично движутся от одного к другому, т.е. становятся общими для атомов всего кристалла металла. Связь является в высшей степени делокализованной. Образованную таким образом связь называют металлической связью, а совокупность делокализованных электронов – электронным газом.

Граница между валентной зоной и зоной проводимости в металле на самом деле является размытой: вследствие теплового движения электроны могут переходить с верхних уровней валентной зоны на нижние уровни зоны проводимости. Способность этих электронов свободно передвигаться по кристаллу переносить энергию из одной его части в другую (из нагретой в холодную) служит причиной высокой теплопроводности металлов. Таким образом, электрическая проводимость и теплопроводность металлов обусловлены возможностью свободного передвижения электронов зоны проводимости. Именно поэтому для большинства металлов наблюдается параллелизм между этими величинами. Например, серебро и медь, которые являются лучшими проводниками электричества, так же обладают высокой теплопроводностью.

Пластичность металлов объясняется тем, что при смещении слоёв кристаллической решётки в металле ввиду высокой степени делокализации электронов происходит лишь некоторое перераспределение электронной плотности, связывающей атомы в металле, но не происходит разрыва химических связей, поэтому металл деформируется, не разрушаясь.

Непрозрачность объясняется тем, что ввиду близости большого количества занятых и свободных энергетических уровней всегда существует такая пара энергетических уровней, один из которых находится в валентной зоне, а другой в зоне проводимости, что разность их энергий E=hν. В таком случае электрон из валентной зоны, поглощая квант света, переходит в зону проводимости. Свет поглощается, а не отражается.

В то же время металлам характерен блеск, который появляется в результате испускания света при возвращении возбуждённых светом электронов на более низкие энергетические уровни.

Металлическая связь ненасыщена, так как она объединяет очень большое число атомов и при увеличении их количества делокализация электронов только лишь усиливается, а не исчезает.

А также она ненаправлена. Это обусловлено сферической симметрией облаков s-электронов.

Пример: перекрывание трёх и более сфер зависит только от расстояний между ними, а не направлений, по которым они сближаются.

Именно по этой причине многие металлы не могут менять свою форму, не теряя прочности.

Металлическая связь характерна для металлов, их сплавов и интерметаллических соединений.

Металлической связи соответствует следующая картина электронного строения твёрдых металлов.