Wszystkie obecnie znane pierwiastki chemiczne znajdujące się w układzie okresowym dzielą się na dwie duże grupy: metale i niemetale. Aby stały się nie tylko elementami, ale i związkami, chemikalia, mogłyby ze sobą oddziaływać, muszą występować w postaci substancji prostych i złożonych.

Dlatego niektóre elektrony próbują przyjąć, a inne oddać. Uzupełniając się w ten sposób, elementy tworzą się inaczej cząsteczki chemiczne. Ale co ich trzyma razem? Dlaczego istnieją substancje o takiej mocy, że nawet najpoważniejszego instrumentu nie da się zniszczyć? Inne wręcz przeciwnie, ulegają zniszczeniu przy najmniejszym uderzeniu. Wszystko sprowadza się do edukacji. różne rodzaje wiązania chemiczne między atomami w cząsteczkach, tworzenie sieci krystalicznej o określonej strukturze.

Rodzaje wiązań chemicznych w związkach

W sumie istnieją 4 główne typy wiązań chemicznych.

  1. Kowalencyjne niepolarne. Powstaje pomiędzy dwoma identycznymi niemetalami w wyniku podziału elektronów, tworzenia wspólnych par elektronów. W jego tworzeniu biorą udział niesparowane cząstki walencyjne. Przykłady: halogeny, tlen, wodór, azot, siarka, fosfor.
  2. Kowalencyjny polarny. Powstaje pomiędzy dwoma różnymi niemetalami lub pomiędzy metalem o bardzo słabych właściwościach a niemetalem o słabej elektroujemności. Opiera się również na wspólnych parach elektronów i przyciąganiu ich do siebie przez atom, którego powinowactwo elektronowe jest wyższe. Przykłady: NH3, SiC, P2O5 i inne.
  3. Wiązanie wodorowe. Najbardziej niestabilny i najsłabszy, powstaje pomiędzy wysoce elektroujemnym atomem jednej cząsteczki i dodatnim atomem drugiej. Najczęściej dzieje się tak, gdy substancje rozpuszczają się w wodzie (alkohol, amoniak itp.). Dzięki temu połączeniu mogą istnieć makrocząsteczki białek, kwasy nukleinowe, węglowodany złożone i tak dalej.
  4. Wiązanie jonowe. Powstaje w wyniku sił przyciągania elektrostatycznego różnie naładowanych jonów metali i niemetali. Im silniejsza różnica tego wskaźnika, tym wyraźniej wyraża się jonowy charakter interakcji. Przykłady związków: sole binarne, związki złożone - zasady, sole.
  5. Wiązanie metaliczne, którego mechanizm powstawania i jego właściwości zostaną omówione dalej. Powstaje w metalach i ich stopach różnego rodzaju.

Istnieje coś takiego jak jedność wiązania chemicznego. Mówi po prostu, że nie można uznać każdego wiązania chemicznego za standard. Wszystkie są po prostu konwencjonalnie wyznaczonymi jednostkami. W końcu wszystkie interakcje opierają się na jednej zasadzie - oddziaływaniu elektronowo-statycznym. Dlatego wiązania jonowe, metaliczne, kowalencyjne i wodorowe mają tę samą naturę chemiczną i stanowią jedynie przypadki graniczne.

Metale i ich właściwości fizyczne

Metale występują w zdecydowanej większości pierwiastki chemiczne. Dzieje się tak za sprawą ich specjalnych właściwości. Znaczna ich część została uzyskana przez człowieka w wyniku reakcji jądrowych w warunkach laboratoryjnych, są one radioaktywne i mają krótki okres półtrwania.

Jednak większość to elementy naturalne, które tworzą całe skały i rudy i stanowią część większości ważne połączenia. To od nich ludzie nauczyli się odlewać stopy i wytwarzać wiele pięknych i ważnych produktów. Są to miedź, żelazo, aluminium, srebro, złoto, chrom, mangan, nikiel, cynk, ołów i wiele innych.

Dla wszystkich metali można zidentyfikować wspólne właściwości fizyczne, które można wytłumaczyć utworzeniem wiązania metalicznego. Jakie są te właściwości?

  1. Plastyczność i plastyczność. Wiadomo, że wiele metali można walcować nawet do stanu folii (złoto, aluminium). Inni produkują drut, elastyczne blachy i produkty, które mogą odkształcić się pod wpływem fizycznego uderzenia, ale natychmiast przywracają swój kształt po jego ustaniu. To właśnie te cechy metali nazywane są ciągliwością i ciągliwością. Powodem tej funkcji jest metalowy rodzaj połączenia. Jony i elektrony w krysztale ślizgają się względem siebie bez rozrywania, co pozwala zachować integralność całej struktury.
  2. Metaliczny połysk. Wyjaśnia także wiązanie metaliczne, mechanizm powstawania, jego charakterystykę i cechy. Zatem nie wszystkie cząstki są w stanie absorbować lub odbijać fale świetlne o tej samej długości fali. Atomy większości metali odbijają promienie krótkofalowe i uzyskują prawie ten sam kolor srebrny, biały i bladoniebieskawy odcień. Wyjątkiem są miedź i złoto, ich kolory są odpowiednio czerwono-czerwone i żółte. Są w stanie odbijać promieniowanie o większej długości fali.
  3. Przewodność cieplna i elektryczna. Właściwości te można również wytłumaczyć strukturą sieci krystalicznej i faktem, że w jej tworzeniu realizowany jest wiązanie metaliczne. Ze względu na przemieszczający się wewnątrz kryształu „gaz elektronowy”, Elektryczność a ciepło jest natychmiast i równomiernie rozprowadzane pomiędzy wszystkimi atomami i jonami i przewodzone przez metal.
  4. Stały stan skupienia w normalnych warunkach. Jedynym wyjątkiem jest tutaj rtęć. Wszystkie inne metale są z konieczności mocnymi, stałymi związkami, a także ich stopami. Jest to również wynikiem obecności wiązań metalicznych w metalach. Mechanizm powstawania tego typu wiązania cząstek w pełni potwierdza te właściwości.

To są główne Charakterystyka fizyczna dla metali, które są dokładnie wyjaśnione i określone przez schemat tworzenia wiązania metalicznego. Ta metoda łączenia atomów jest istotna szczególnie w przypadku elementów metalowych i ich stopów. To znaczy dla nich w stanie stałym i ciekłym.

Wiązanie chemiczne typu metalu

Jaka jest jego osobliwość? Rzecz w tym, że takie wiązanie powstaje nie w wyniku różnie naładowanych jonów i ich przyciągania elektrostatycznego, ale nie w wyniku różnicy elektroujemności i obecności wolnych par elektronów. Oznacza to, że wiązania jonowe, metaliczne i kowalencyjne mają nieco inny charakter i charakterystyczne cechy łączonych cząstek.

Wszystkie metale mają następujące cechy:

  • niewielka liczba elektronów na (z wyjątkiem pewnych wyjątków, które mogą mieć 6,7 i 8);
  • duży promień atomowy;
  • niska energia jonizacji.

Wszystko to przyczynia się do łatwego oddzielenia zewnętrznych niesparowanych elektronów od jądra. Jednocześnie atom ma wiele wolnych orbitali. Schemat powstawania wiązania metalicznego dokładnie pokaże nakładanie się licznych komórek orbitalnych różne atomy między sobą, które w rezultacie tworzą wspólną przestrzeń wewnątrzkrystaliczną. Z każdego atomu wprowadzane są do niego elektrony, które zaczynają swobodnie wędrować po różnych częściach sieci. Okresowo każdy z nich przyłącza się do jonu w odpowiednim miejscu w krysztale i przekształca go w atom, a następnie ponownie odłącza się, tworząc jon.

Zatem wiązanie metaliczne to wiązanie między atomami, jonami i wolnymi elektronami we wspólnym krysztale metalu. Chmura elektronów poruszająca się swobodnie w strukturze nazywana jest „gazem elektronowym”. To właśnie wyjaśnia większość metali i ich stopów.

Jak dokładnie realizuje się metal? wiązanie chemiczne? Można podawać różne przykłady. Spróbujmy spojrzeć na to na kawałku litu. Nawet jeśli weźmie się to pod uwagę wielkości grochu, będzie tam tysiące atomów. Wyobraźmy sobie więc, że każdy z tych tysięcy atomów oddaje swój pojedynczy elektron walencyjny do wspólnej przestrzeni krystalicznej. Jednocześnie znając budowę elektronową danego pierwiastka można zobaczyć liczbę pustych orbitali. Lit będzie miał ich 3 (orbitale p drugiego poziomu energetycznego). Trzy na każdy atom z dziesiątek tysięcy - jest to wspólna przestrzeń wewnątrz kryształu, w której swobodnie porusza się „gaz elektronowy”.

Substancja posiadająca wiązanie metaliczne jest zawsze mocna. Przecież gaz elektronowy nie pozwala na zapadnięcie się kryształu, a jedynie przemieszcza warstwy i natychmiast je przywraca. Świeci, ma określoną gęstość (najczęściej wysoką), topliwość, plastyczność i plastyczność.

Gdzie jeszcze sprzedawane są kleje do metali? Przykłady substancji:

  • metale w postaci prostych struktur;
  • wszystkie stopy metali ze sobą;
  • wszystkie metale i ich stopy w stanie ciekłym i stałym.

Istnieje po prostu niesamowita liczba konkretnych przykładów, ponieważ metale w układ okresowy ponad 80!

Wiązanie metaliczne: mechanizm powstawania

Jeśli rozważymy to ogólnie, przedstawiliśmy już główne punkty powyżej. Głównymi warunkami powstawania tego typu wiązania jest obecność wolnych elektronów oraz elektronów, które łatwo odrywają się od jądra na skutek niskiej energii jonizacji. Okazuje się zatem, że realizuje się to pomiędzy następującymi cząstkami:

  • atomy w miejscach sieci krystalicznej;
  • wolne elektrony, które są elektronami walencyjnymi w metalu;
  • jony w miejscach sieci krystalicznej.

Rezultatem jest wiązanie metaliczne. Mechanizm powstawania ogólnie wyraża się następującą notacją: Me 0 - e - ↔ Men n+. Z diagramu jasno wynika, jakie cząstki znajdują się w krysztale metalu.

Same kryształy mogą mieć różne kształty. Zależy to od konkretnej substancji, z jaką mamy do czynienia.

Rodzaje kryształów metali

Ta struktura metalu lub jego stopu charakteryzuje się bardzo gęstym upakowaniem cząstek. Zapewniają ją jony w węzłach kryształu. Same kraty mogą być różne figury geometryczne w kosmosie.

  1. Siatka sześcienna skupiona wokół ciała - metale alkaliczne.
  2. Sześciokątna zwarta konstrukcja - wszystkie metale ziem alkalicznych z wyjątkiem baru.
  3. Kubeł czołowo-centryczny - aluminium, miedź, cynk, wiele metali przejściowych.
  4. Rtęć ma budowę romboedryczną.
  5. Tetragonalny - ind.

Im niżej i niżej znajduje się w układzie okresowym, tym bardziej złożone jest jego opakowanie i organizacja przestrzenna kryształ. W tym przypadku metaliczne wiązanie chemiczne, którego przykłady można podać dla każdego istniejącego metalu, decyduje o budowie kryształu. Stopy mają bardzo zróżnicowaną organizację w przestrzeni kosmicznej, a niektóre z nich nie zostały jeszcze w pełni zbadane.

Charakterystyka komunikacji: bezkierunkowa

Wiązania kowalencyjne i metaliczne mają jedno bardzo wyraźne osobliwość. W przeciwieństwie do pierwszego, wiązanie metaliczne nie jest kierunkowe. Co to znaczy? Oznacza to, że chmura elektronów wewnątrz kryształu porusza się całkowicie swobodnie w swoich granicach w różnych kierunkach, każdy elektron jest w stanie przyłączyć się do absolutnie dowolnego jonu w węzłach struktury. Oznacza to, że interakcja odbywa się w różnych kierunkach. Dlatego mówią, że wiązanie metaliczne jest bezkierunkowe.

Mechanizm wiązanie kowalencyjne implikuje tworzenie wspólnych par elektronów, to znaczy chmur nakładających się atomów. Co więcej, zachodzi ściśle wzdłuż pewnej linii łączącej ich środki. Dlatego mówią o kierunku takiego połączenia.

Nasycalność

Ta cecha odzwierciedla zdolność atomów do ograniczonej lub nieograniczonej interakcji z innymi. Zatem wiązania kowalencyjne i metaliczne są ponownie przeciwne zgodnie z tym wskaźnikiem.

Pierwszy jest nasycalny. Atomy biorące udział w jego powstaniu posiadają ściśle określoną liczbę zewnętrznych elektronów walencyjnych, które bezpośrednio biorą udział w tworzeniu związku. Nie będzie miał więcej elektronów niż ma. Dlatego liczba utworzonych wiązań jest ograniczona wartościowością. Stąd nasycenie połączenia. Ze względu na tę cechę większość związków ma stały skład chemiczny.

Przeciwnie, wiązania metaliczne i wodorowe są nienasycone. Dzieje się tak dzięki obecności w krysztale licznych wolnych elektronów i orbitali. Jony odgrywają również rolę w miejscach sieci krystalicznej, z których każdy może w dowolnym momencie stać się atomem i ponownie jonem.

Inną cechą wiązań metalicznych jest delokalizacja wewnętrznej chmury elektronów. Przejawia się to w zdolności niewielkiej liczby wspólnych elektronów do łączenia wielu jądra atomowe metale Oznacza to, że gęstość jest w pewnym sensie zdelokalizowana i równomiernie rozłożona pomiędzy wszystkimi częściami kryształu.

Przykłady tworzenia wiązań w metalach

Przyjrzyjmy się kilku konkretnym opcjom ilustrującym powstawanie wiązania metalicznego. Przykładowe substancje to:

  • cynk;
  • aluminium;
  • potas;
  • chrom.

Tworzenie wiązania metalicznego pomiędzy atomami cynku: Zn 0 - 2e - ↔ Zn 2+. Atom cynku ma cztery poziomy energii. W oparciu o strukturę elektronową ma 15 wolnych orbitali - 3 w orbitali p, 5 w 4 d i 7 w 4f. Struktura elektronowa następująco: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, w sumie w atomie jest 30 elektronów. Oznacza to, że dwie ujemne cząstki o swobodnej wartościowości mogą poruszać się w obrębie 15 przestronnych i niezajętych orbitali. I tak jest z każdym atomem. Rezultatem jest ogromna wspólna przestrzeń składająca się z pustych orbitali i niewielkiej liczby elektronów spajających całą strukturę.

Wiązanie metaliczne pomiędzy atomami glinu: AL 0 - e - ↔ AL 3+. Trzynaście elektronów atomu glinu znajduje się na trzech poziomach energii, których wyraźnie jest pod dostatkiem. Struktura elektronowa: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Darmowe orbitale - 7 sztuk. Oczywiście chmura elektronów będzie niewielka w porównaniu z całkowitą wewnętrzną wolną przestrzenią w krysztale.

Spoiwo chromowo-metalowe. Element ten jest wyjątkowy pod względem struktury elektronicznej. Rzeczywiście, aby ustabilizować układ, elektron spada z orbitalu 4s na orbital 3d: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0 . W sumie są 24 elektrony, z czego sześć to elektrony walencyjne. To oni wchodzą do wspólnej przestrzeni elektronicznej, aby utworzyć wiązanie chemiczne. Wolnych orbitali jest 15, czyli wciąż znacznie więcej, niż potrzeba do wypełnienia. Dlatego chrom jest również typowym przykładem metalu z odpowiednim wiązaniem w cząsteczce.

Jednym z najbardziej aktywnych metali, który reaguje nawet ze zwykłą wodą z ogniem, jest potas. Co wyjaśnia te właściwości? Ponownie, pod wieloma względami - za pomocą metalowego połączenia. Pierwiastek ten ma tylko 19 elektronów, ale są one zlokalizowane na 4 poziomach energetycznych. Oznacza to, że na 30 orbitali różnych podpoziomów. Struktura elektronowa: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0 . Tylko dwa z bardzo niską energią jonizacji. Swobodnie odrywają się od siebie i trafiają do wspólnej elektronicznej przestrzeni. Na atom przypada 22 orbitale ruchu, czyli bardzo duża wolna przestrzeń dla „gazu elektronowego”.

Podobieństwa i różnice w stosunku do innych typów połączeń

Ogólnie rzecz biorąc, kwestia ta została już omówiona powyżej. Można jedynie uogólniać i wyciągać wnioski. Głównymi cechami kryształów metali, które odróżniają je od wszystkich innych rodzajów połączeń, są:

  • kilka rodzajów cząstek biorących udział w procesie wiązania (atomy, jony lub atom-jony, elektrony);
  • różne przestrzenne struktury geometryczne kryształów.

Wiązania metaliczne mają wspólne z wiązaniami wodorowymi i jonowymi nienasycenie i bezkierunkowość. Z kowalencyjnym polarem - silne przyciąganie elektrostatyczne pomiędzy cząsteczkami. Oddzielnie od jonowego - rodzaj cząstek w węzłach sieci krystalicznej (jony). Z kowalencyjnymi niepolarnymi - atomami w węzłach kryształu.

Rodzaje wiązań w metalach o różnym stanie skupienia

Jak zauważyliśmy powyżej, wiązanie chemiczne metalu, którego przykłady podano w artykule, powstaje w dwóch częściach stany skupienia metale i ich stopy: stałe i ciekłe.

Powstaje pytanie: jaki rodzaj wiązania występuje w parach metali? Odpowiedź: kowalencyjny polarny i niepolarny. Podobnie jak w przypadku wszystkich związków występujących w postaci gazu. Oznacza to, że gdy metal jest podgrzewany przez długi czas i przechodzi ze stanu stałego do ciekłego, wiązania nie pękają i struktura krystaliczna jest zapisany. Jeśli jednak chodzi o przejście cieczy w stan pary, kryształ ulega zniszczeniu, a wiązanie metaliczne przekształca się w kowalencyjne.

Wiązanie metaliczne to wiązanie chemiczne spowodowane obecnością stosunkowo wolnych elektronów. Charakterystyka zarówno czystych metali, jak i ich stopów oraz związków międzymetalicznych.

Metalowy mechanizm łączący

Dodatnie jony metali znajdują się we wszystkich węzłach sieci krystalicznej. Pomiędzy nimi elektrony walencyjne poruszają się losowo, niczym cząsteczki gazu odłączone od atomów podczas tworzenia jonów. Elektrony te działają jak cement, utrzymując razem jony dodatnie; w przeciwnym razie sieć rozpadłaby się pod wpływem sił odpychania pomiędzy jonami. Jednocześnie elektrony są zatrzymywane przez jony w sieci krystalicznej i nie mogą jej opuścić. Siły sprzęgające nie są zlokalizowane ani skierowane.

Dlatego w większości przypadków pojawiają się wysokie liczby koordynacyjne (na przykład 12 lub 8). Kiedy dwa atomy metalu zbliżają się do siebie, orbitale w ich zewnętrznych powłokach nakładają się, tworząc orbitale molekularne. Jeśli zbliża się trzeci atom, jego orbital pokrywa się z orbitalami pierwszych dwóch atomów, tworząc kolejny orbital molekularny. Kiedy jest wiele atomów, powstaje ogromna liczba trójwymiarowych orbitali molekularnych, rozciągających się we wszystkich kierunkach. Ze względu na wiele nakładających się orbitali, na elektrony walencyjne każdego atomu wpływa wiele atomów.

Charakterystyczne sieci krystaliczne

Większość metali tworzy jedną z następujących wysoce symetrycznych sieci z gęstym upakowaniem atomów: sześcienną skupioną na ciele, sześcienną skupioną na twarzy i sześciokątną.

W siatce sześciennej skupionej na ciele (bcc) atomy znajdują się w wierzchołkach sześcianu, a jeden atom w środku objętości sześcianu. Metale mają sześcienną siatkę skupioną wokół ciała: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba itp.

W siatce sześciennej skupionej na ścianie (fcc) atomy znajdują się w wierzchołkach sześcianu i w środku każdej ściany. Metale tego typu mają siatkę: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co itp.

W siatce sześciokątnej atomy znajdują się w wierzchołkach i środkach sześciokątnych podstaw pryzmatu, a trzy atomy znajdują się w środkowej płaszczyźnie pryzmatu. Metale mają takie upakowanie atomów: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca itp.

Inne właściwości

Swobodnie poruszające się elektrony powodują wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Substancje posiadające wiązanie metaliczne często łączą wytrzymałość z plastycznością, ponieważ gdy atomy są przesunięte względem siebie, wiązania nie pękają. Kolejną ważną właściwością jest metaliczna aromatyczność.

Metale dobrze przewodzą ciepło i prąd, są wystarczająco mocne i można je odkształcać bez zniszczenia. Niektóre metale są plastyczne (można je kuć), inne są plastyczne (można z nich wyciągnąć drut). Te unikalne właściwości tłumaczy się szczególnym rodzajem wiązania chemicznego łączącego ze sobą atomy metalu - wiązaniem metalicznym.


Metale w stanie stałym występują w postaci kryształów jonów dodatnich, jakby „unosiły się” w morzu swobodnie przemieszczających się między nimi elektronów.

Wiązanie metaliczne wyjaśnia właściwości metali, w szczególności ich wytrzymałość. Pod wpływem siły odkształcającej siatka metalowa może zmieniać swój kształt bez pękania, w przeciwieństwie do kryształów jonowych.

Wysoką przewodność cieplną metali tłumaczy się faktem, że jeśli kawałek metalu zostanie podgrzany z jednej strony, energia kinetyczna elektronów wzrośnie. Ten wzrost energii rozprzestrzeni się w „morzu elektronów” w całej próbce z dużą prędkością.

Przewodność elektryczna metali również staje się jasna. Jeśli na końce próbki metalu zostanie przyłożona różnica potencjałów, chmura zdelokalizowanych elektronów przesunie się w kierunku potencjału dodatniego: ten przepływ elektronów poruszających się w tym samym kierunku reprezentuje znany prąd elektryczny.

Cel lekcji

  • Podaj pojęcie wiązania chemicznego metalu.
  • Naucz się zapisywać wzorce tworzenia wiązań metali.
  • Naucz się wyraźnie rozróżniać gatunki wiązania chemiczne .

Cele Lekcji

  • Dowiedz się, jak oddziałują na siebie atomy metali
  • Określ, jak wiązanie metalu wpływa na właściwości utworzonych przez nie substancji

Kluczowe terminy:

  • Elektroujemność - Właściwości chemiczne atom, który jest ilościową cechą zdolności atomu w cząsteczce do przyciągania wspólnych par elektronów.
  • Wiązanie chemiczne -zjawisko oddziaływania atomów, spowodowane nakładaniem się chmur elektronowych oddziałujących atomów.
  • Połączenie metalowe to wiązanie w metalach pomiędzy atomami i jonami, utworzone w wyniku podziału elektronów.
  • Wiązanie kowalencyjne - wiązanie chemiczne utworzone przez nałożenie się pary elektronów walencyjnych. Elektrony zapewniające połączenie nazywane są wspólną parą elektronów. Istnieją 2 typy: polarny i niepolarny.
  • Wiązanie jonowe - wiązanie chemiczne powstające pomiędzy atomami niemetali, w którym wspólna para elektronów trafia do atomu o wyższej elektroujemności. W rezultacie atomy przyciągają ciała o przeciwnych ładunkach.
  • Wiązanie wodorowe - wiązanie chemiczne pomiędzy atomem elektroujemnym a atomem wodoru H związanym kowalencyjnie z innym atomem elektroujemnym. Atomy elektroujemne mogą być N, O lub F. Wiązania wodorowe mogą być międzycząsteczkowe lub wewnątrzcząsteczkowe.

    PODCZAS ZAJĘĆ

Wiązanie chemiczne metalu

Zidentyfikuj elementy, które znajdują się w niewłaściwej „kolejce”. Dlaczego?
Ca Fe P K Al Mg Na
Które elementy z tabeli Mendelejew nazywają się metalami?
Dzisiaj dowiemy się, jakie właściwości mają metale i w jaki sposób zależą one od wiązania, które tworzy się pomiędzy jonami metali.
Na początek przypomnijmy sobie położenie metali w układzie okresowym?
Metale, jak wszyscy wiemy, zwykle nie występują w postaci izolowanych atomów, ale w postaci kawałka, wlewka lub produktu metalowego. Dowiedzmy się, co gromadzi atomy metali w pełnej objętości.

W przykładzie widzimy kawałek złota. A swoją drogą złoto to wyjątkowy metal. Dzięki kuciu można wykonać folię o grubości 0,002 mm z czystego złota! Ten cienki arkusz folii jest prawie przezroczysty i pod wpływem światła ma zielonkawy odcień. W rezultacie ze sztabki złota wielkości pudełka zapałek można uzyskać cienką folię, która pokryje powierzchnię kortu tenisowego.
Pod względem chemicznym wszystkie metale charakteryzują się łatwością oddawania elektronów walencyjnych, a co za tym idzie powstawaniem dodatnio naładowanych jonów i wykazują jedynie dodatnie utlenianie. Dlatego metale w stanie wolnym są reduktorami. Wspólna cecha Atomy metali są większe w porównaniu z niemetalami. Elektrony zewnętrzne znajdują się w dużych odległościach od jądra i dlatego są z nim słabo połączone, dlatego łatwo je od siebie oddzielić.
Atomy większej liczby metali na poziom zewnętrzny mają małą liczbę elektronów - 1,2,3. Elektrony te można łatwo oddzielić, a atomy metali stają się jonami.
Ме0 – n ē ⇆ Mężczyźni+
atomy metali – elektrony wew. orbity ⇆ jony metali

W ten sposób odłączone elektrony mogą przemieszczać się z jednego jonu na drugi, czyli stają się wolne, jakby łącząc je w jedną całość.Dlatego okazuje się, że wszystkie odłączone elektrony są wspólne, ponieważ nie da się tego zrozumieć który elektron należy do którego z atomów metalu.
Elektrony mogą łączyć się z kationami, wówczas chwilowo tworzą się atomy, z których następnie elektrony są odrywane. Proces ten zachodzi stale i bez przerwy. Okazuje się, że w objętości metalu atomy ulegają ciągłej przemianie w jony i odwrotnie. Jednocześnie nie duża liczba wspólne elektrony wiążą dużą liczbę atomów i jonów metali. Ważne jest jednak, aby liczba elektronów w metalu była równa całkowitemu ładunkowi jonów dodatnich, to znaczy okazuje się, że ogólnie metal pozostaje elektrycznie obojętny.
Proces ten przedstawiono modelowo – jony metali znajdują się w chmurze elektronów. Taka chmura elektronów nazywana jest „gazem elektronowym”.

Na przykład na tym zdjęciu widzimy, jak elektrony poruszają się wśród nieruchomych jonów wewnątrz sieci krystalicznej metalu.

Ryż. 2. Ruch elektronów

Aby lepiej zrozumieć, czym jest gaz elektronowy i jak się zachowuje reakcje chemiczne Zobaczmy różne metale ciekawe wideo. (w tym filmie złoto zostało wymienione tylko jako kolor!)

Teraz możemy zapisać definicję: wiązanie metaliczne to wiązanie w metalach pomiędzy atomami i jonami, utworzone przez wspólne elektrony.

Porównajmy wszystkie rodzaje połączeń, które znamy i skonsolidujmy je, aby lepiej je rozróżnić, w tym celu obejrzymy wideo.

Wiązanie metaliczne występuje nie tylko w czystych metalach, ale jest również charakterystyczne dla mieszanin różnych metali i stopów w różnych stanach skupienia.
Wiązanie metaliczne jest ważne i determinuje podstawowe właściwości metali
- przewodność elektryczna – losowy ruch elektronów w objętości metalu. Ale z niewielką różnicą potencjałów, aby elektrony poruszały się w sposób uporządkowany. Metale o najlepszej przewodności to Ag, Cu, Au, Al.
- plastyczność
Wiązania pomiędzy warstwami metalu nie są zbyt duże, co pozwala na przemieszczanie się warstw pod obciążeniem (odkształcanie metalu bez jego łamania). Najlepiej odkształcalnymi metalami (miękkimi) są Au, Ag, Cu.
- metaliczny połysk
Gaz elektronowy odbija prawie wszystkie promienie świetlne. Dlatego czyste metale tak bardzo błyszczą i najczęściej mają szary lub biały kolor. Metale będące najlepszymi reflektorami Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Praca domowa

Ćwiczenie 1
Wybierz formuły substancji, które mają
a) kowalencyjne wiązanie polarne: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
b) z wiązaniem jonowym: HCl, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
Ćwiczenie 2
Skreśl dodatek:
a) CuCl2, Al, MgS
b) N2, HCl, O2
c) Ca, CO2, Fe
d) MgCl2, NH3, H2

Sód metaliczny, lit metaliczny i inne metale alkaliczne zmieniają kolor płomienia. Metaliczny lit i jego sole nadają ogniowi barwę czerwoną, metaliczny sód i sole sodowe nadają mu barwę żółtą, metaliczny potas i jego sole nadają mu barwę fioletową, a rubid i cez nadają mu barwę fioletową, ale jaśniejszą.

Ryż. 4. Kawałek litu

Ryż. 5. Barwienie płomieniowe metalami

Lit (Li). Lit metaliczny, podobnie jak metaliczny sód, należy do metale alkaliczne. Oba są rozpuszczalne w wodzie. Sód po rozpuszczeniu w wodzie tworzy sodę kaustyczną - bardzo mocny kwas. Kiedy metale alkaliczne rozpuszczają się w wodzie, wydziela się dużo ciepła i gazu (wodoru). Wskazane jest, aby nie dotykać takich metali rękami, ponieważ można się poparzyć.

Bibliografia

1. Lekcja na temat „Metaliczne wiązanie chemiczne”, nauczyciel chemii Tukhta Valentina Anatolyevna MOU „Szkoła średnia Yesenovichskaya”
2. F. A. Derkach „Chemia” – podręcznik naukowo-metodologiczny. – Kijów, 2008.
3. L. B. Tsvetkova „ Chemia nieorganiczna» – wydanie 2, poprawione i rozszerzone. – Lwów, 2006.
4. V. V. Malinowski, P. G. Nagorny „Chemia nieorganiczna” – Kijów, 2009.
5. Glinka N.L. chemia ogólna. – wyd. 27/Under. wyd. VA Rabinowicz. – L.: Chemia, 2008. – 704 s.

Redakcja i przesłanie: Lisnyak A.V.

Pracowałem na lekcji:

Tukhta V.A.

Lisnyak A.V.

Zadaj pytanie dot nowoczesna edukacja, wyrazić pomysł lub rozwiązać palący problem, możesz Forum edukacyjne, gdzie rada edukacyjna świeżych myśli i działań spotyka się na arenie międzynarodowej. Stworzywszy blog, Chemia 8 klasa

Dowiedziałeś się, jak atomy pierwiastków metalowych i niemetalowych oddziałują ze sobą (elektrony przemieszczają się od pierwszego do drugiego), a także atomy pierwiastków niemetalowych ze sobą (niesparowane elektrony zewnętrznych warstw elektronowych ich atomów łączą się we wspólne pary elektronów). Teraz zapoznamy się z tym, jak atomy pierwiastków metalowych oddziałują ze sobą. Metale zwykle nie istnieją w postaci izolowanych atomów, ale jako wlewek lub produkt metalowy. Co utrzymuje atomy metali w jednej objętości?

Atomy większości pierwiastków metalowych zawierają niewielką liczbę elektronów na poziomie zewnętrznym - 1, 2, 3. Elektrony te można łatwo odłączyć, a atomy zamieniają się w jony dodatnie. Odłączone elektrony przemieszczają się od jednego jonu do drugiego, wiążąc je w jedną całość.

Po prostu niemożliwe jest ustalenie, który elektron należy do którego atomu. Wszystkie odłączone elektrony stały się powszechne. Łącząc się z jonami, elektrony te chwilowo tworzą atomy, po czym ponownie się rozrywają i łączą z innym jonem itd. Proces zachodzi w nieskończoność, co można przedstawić na schemacie:

W konsekwencji w objętości metalu atomy ulegają ciągłej przemianie w jony i odwrotnie. Nazywa się je jonami atomowymi.

Rycina 41 schematycznie przedstawia strukturę fragmentu metalicznego sodu. Każdy atom sodu jest otoczony ośmioma sąsiednimi atomami.

Ryż. 41.
Schemat budowy fragmentu krystalicznego sodu

Odłączone zewnętrzne elektrony przemieszczają się swobodnie od jednego utworzonego jonu do drugiego, łącząc, jakby sklejając, rdzeń jonu sodu w jeden gigantyczny kryształ metalu (ryc. 42).

Ryż. 42.
Schemat połączeń metalowych

Wiązanie metaliczne ma pewne podobieństwa do wiązania kowalencyjnego, ponieważ opiera się na współdzieleniu zewnętrznych elektronów. Jednakże, gdy tworzy się wiązanie kowalencyjne, zewnętrzne niesparowane elektrony tylko dwóch sąsiednich atomów są wspólne, podczas gdy gdy tworzy się wiązanie metaliczne, wszystkie atomy uczestniczą w dzieleniu się tych elektronów. Dlatego kryształy z wiązaniem kowalencyjnym są kruche, ale z wiązaniem metalowym z reguły są plastyczne, przewodzą prąd elektryczny i mają metaliczny połysk.

Ryc. 43 przedstawia starożytną złotą figurkę jelenia, która ma już ponad 3,5 tysiąca lat, ale nie utraciła szlachetnego metalicznego połysku, charakterystycznego dla złota – tego najbardziej plastycznego z metali.


Ryż. 43. Złoty jeleń. VI wiek pne mi.

Wiązanie metaliczne jest charakterystyczne zarówno dla czystych metali, jak i mieszanin różnych metali - stopów w stanie stałym i ciekłym. Jednak w stanie pary atomy metali są połączone ze sobą wiązaniem kowalencyjnym (na przykład pary sodu wypełniają lampy o żółtym świetle, aby oświetlić ulice dużych miast). Pary metali składają się z pojedynczych cząsteczek (jednoatomowych i dwuatomowych).

Zagadnienie wiązań chemicznych jest centralnym zagadnieniem w nauce chemii. Zapoznałeś się z podstawowymi pojęciami dotyczącymi rodzajów wiązań chemicznych. W przyszłości dowiesz się wielu ciekawych rzeczy na temat natury wiązań chemicznych. Na przykład, że w większości metali oprócz wiązania metalicznego istnieje również wiązanie kowalencyjne i że istnieją inne rodzaje wiązań chemicznych.

Słowa i wyrażenia kluczowe

  1. Połączenie metalowe.
  2. Jony atomowe.
  3. Uspołecznione elektrony.

Pracuj z komputerem

  1. Zapoznaj się z wnioskiem elektronicznym. Zapoznaj się z materiałem lekcyjnym i wykonaj przydzielone zadania.
  2. Znajdź w Internecie adresy e-mail, które mogą posłużyć jako dodatkowe źródła ujawniające treść słów kluczowych i wyrażeń występujących w akapicie. Zaoferuj nauczycielowi pomoc w przygotowaniu nowej lekcji - sporządź raport na temat kluczowych słów i zwrotów z następnego akapitu.

Pytania i zadania

  1. Wiązanie metaliczne ma cechy podobne do wiązania kowalencyjnego. Porównaj ze sobą te wiązania chemiczne.
  2. Wiązanie metaliczne ma cechy podobne do wiązania jonowego. Porównaj ze sobą te wiązania chemiczne.
  3. Jak zwiększyć twardość metali i stopów?
  4. Korzystając ze wzorów substancji, określ rodzaj występującego w nich wiązania chemicznego: Ba, BaBr 2, HBr, Br 2.

Atomy większości pierwiastków nie istnieją osobno, ponieważ mogą oddziaływać ze sobą. W wyniku tej interakcji powstają bardziej złożone cząstki.

Naturą wiązania chemicznego jest działanie siły elektrostatyczne, które są siłami oddziaływania pomiędzy ładunkami elektrycznymi. Elektrony i jądra atomowe mają takie ładunki.

Elektrony znajdujące się na zewnętrznych poziomach elektronowych (elektrony walencyjne), znajdujące się najdalej od jądra, oddziałują z nim najsłabiej i dzięki temu są w stanie oderwać się od jądra. Odpowiadają za łączenie atomów ze sobą.

Rodzaje oddziaływań w chemii

Rodzaje wiązań chemicznych można przedstawić w poniższej tabeli:

Charakterystyka wiązania jonowego

Reakcja chemiczna zachodząca z powodu przyciąganie jonowe mające różne ładunki nazywa się jonowymi. Dzieje się tak, jeśli łączone atomy mają znaczną różnicę w elektroujemności (to znaczy zdolności do przyciągania elektronów) i para elektronów przechodzi do pierwiastka bardziej elektroujemnego. Rezultatem tego przeniesienia elektronów z jednego atomu na drugi jest powstawanie naładowanych cząstek – jonów. Między nimi rodzi się uczucie.

Mają najniższe wskaźniki elektroujemności typowe metale, a największe to typowe niemetale. Jony powstają zatem w wyniku interakcji pomiędzy typowymi metalami i typowymi niemetalami.

Atomy metali stają się dodatnio naładowanymi jonami (kationami), przekazując elektrony na swoje zewnętrzne poziomy elektronowe, natomiast niemetale przyjmują elektrony, zamieniając się w ten sposób naładowany ujemnie jony (aniony).

Atomy przechodzą w bardziej stabilny stan energetyczny, uzupełniając swoje konfiguracje elektroniczne.

Wiązanie jonowe jest bezkierunkowe i nienasycone, ponieważ oddziaływanie elektrostatyczne zachodzi we wszystkich kierunkach, zatem jon może przyciągać jony o przeciwnym znaku we wszystkich kierunkach.

Rozmieszczenie jonów jest takie, że wokół każdego z nich znajduje się pewna liczba przeciwnie naładowanych jonów. Pojęcie „cząsteczki” dla związków jonowych nie ma sensu.

Przykłady edukacji

Tworzenie wiązania w chlorku sodu (nacl) następuje w wyniku przeniesienia elektronu z atomu Na do atomu Cl w celu utworzenia odpowiednich jonów:

Na 0 - 1 e = Na + (kation)

Cl 0 + 1 e = Cl - (anion)

W chlorku sodu wokół kationów sodu znajduje się sześć anionów chlorkowych, a wokół każdego jonu chlorkowego znajduje się sześć jonów sodu.

Kiedy powstaje interakcja między atomami siarczku baru, zachodzą następujące procesy:

Ba 0 - 2 mi = Ba 2+

S 0 + 2 mi = S 2-

Ba oddaje swoje dwa elektrony siarce, w wyniku czego powstają aniony siarki S 2- i kationy baru Ba 2+.

Wiązanie chemiczne metalu

Liczba elektronów na zewnętrznych poziomach energii metali jest niewielka, można je łatwo oddzielić od jądra. W wyniku tego oderwania powstają jony metali i wolne elektrony. Elektrony te nazywane są „gazem elektronowym”. Elektrony poruszają się swobodnie w całej objętości metalu i są stale związane i oddzielane od atomów.

Struktura substancji metalicznej jest następująca: sieć krystaliczna jest szkieletem substancji, a pomiędzy jej węzłami elektrony mogą się swobodnie przemieszczać.

Można podać następujące przykłady:

Mg - 2е<->Mg2+

Cs-e<->CS+

Ca - 2e<->Ca2+

Fe-3e<->Fe3+

Kowalencyjne: polarne i niepolarne

Najczęstszy typ interakcja chemiczna jest wiązaniem kowalencyjnym. Wartości elektroujemności oddziałujących pierwiastków nie różnią się znacząco, dlatego następuje jedynie przesunięcie wspólnej pary elektronów do atomu bardziej elektroujemnego.

Oddziaływania kowalencyjne mogą być tworzone przez mechanizm metaboliczny lub dawca-akceptor.

Mechanizm wymiany zachodzi, jeśli każdy z atomów ma niesparowane elektrony na zewnętrznych poziomach elektronowych, a nakładanie się orbitali atomowych prowadzi do pojawienia się pary elektronów, która już należy do obu atomów. Kiedy jeden z atomów ma parę elektronów na zewnętrznym poziomie elektronowym, a drugi ma wolny orbital, to gdy orbitale atomowe nakładają się, para elektronów jest współdzielona i oddziałuje zgodnie z mechanizmem donor-akceptor.

Te kowalencyjne dzielą się przez krotność na:

  • prosty lub pojedynczy;
  • podwójnie;
  • potrójne.

Podwójne zapewniają współdzielenie dwóch par elektronów na raz, a potrójne - trzy.

Zgodnie z rozkładem gęstości elektronowej (polaryzacji) pomiędzy związanymi atomami, wiązanie kowalencyjne dzieli się na:

  • niepolarny;
  • polarny.

Wiązanie niepolarne tworzą identyczne atomy, a wiązanie polarne tworzy różna elektroujemność.

Oddziaływanie atomów o podobnej elektroujemności nazywa się wiązaniem niepolarnym. Wspólna para elektronów w takiej cząsteczce nie jest przyciągana przez żaden atom, ale należy w równym stopniu do obu.

Do powstania prowadzi oddziaływanie pierwiastków różniących się elektroujemnością wiązania polarne. W tego typu oddziaływaniach wspólne pary elektronów są przyciągane do pierwiastka bardziej elektroujemnego, ale nie są do niego całkowicie przenoszone (to znaczy nie dochodzi do tworzenia jonów). W wyniku tego przesunięcia gęstości elektronów na atomach pojawiają się ładunki cząstkowe: bardziej elektroujemny ma ładunek ujemny, a mniej elektroujemny ma ładunek dodatni.

Właściwości i cechy kowalencji

Główne cechy wiązania kowalencyjnego:

  • Długość zależy od odległości między jądrami oddziałujących atomów.
  • Polarność jest określona przez przemieszczenie chmury elektronów w kierunku jednego z atomów.
  • Kierunkowość jest właściwością tworzenia wiązań zorientowanych w przestrzeni i odpowiednio cząsteczek o określonych kształtach geometrycznych.
  • Nasycenie zależy od zdolności do tworzenia ograniczonej liczby wiązań.
  • Polaryzowalność określana jest przez zdolność do zmiany polaryzacji pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego.
  • Energia potrzebna do rozerwania wiązania określa jego siłę.

Przykładem kowalencyjnego oddziaływania niepolarnego mogą być cząsteczki wodoru (H2), chloru (Cl2), tlenu (O2), azotu (N2) i wielu innych.

H· + ·H → Cząsteczka H-H ma pojedyncze wiązanie niepolarne,

O: + :O → O=O cząsteczka ma podwójną niepolarność,

Ṅ: + Ṅ: → N≡N cząsteczka jest potrójnie niepolarna.

Przykładami wiązań kowalencyjnych pierwiastków chemicznych są cząsteczki dwutlenku węgla (CO2) i tlenku węgla (CO), siarkowodoru (H2S), kwasu solnego(HCL), woda (H2O), metan (CH4), tlenek siarki (SO2) i wiele innych.

W cząsteczce CO2 związek między atomami węgla i tlenu jest kowalencyjny, polarny, ponieważ bardziej elektroujemny wodór przyciąga gęstość elektronów. Tlen ma dwa niesparowane elektrony w swojej zewnętrznej powłoce, podczas gdy węgiel może dostarczyć cztery elektrony walencyjne, tworząc interakcję. W efekcie powstają wiązania podwójne i cząsteczka wygląda następująco: O=C=O.

Aby określić rodzaj wiązania w konkretnej cząsteczce, wystarczy wziąć pod uwagę atomy ją tworzące. Substancje proste metale tworzą metaliczne, metale z niemetalami tworzą jonowe, proste substancje niemetale są kowalencyjne niepolarne, a cząsteczki składające się z różnych niemetali powstają w wyniku kowalencyjnych wiązań polarnych.