קשר מתכתי: מנגנון ההיווצרות. מתכת כימית תקשורת:

כל היסודות הכימיים הידועים כיום בטבלה המחזורית מחולקים באופן שרירותי לשתי קבוצות: מתכות מתכות שאינן. כדי להיות לא אלמנטים ותרכובות בלבד, כימיקלים יכולים להגיב אחד עם השני, הם צריכים להתקיים בצורה של תרכובות פשוטות ומורכבות.

זו הסיבה מדוע כמה אלקטרונים מנסים לאמץ, והשני - לתת. חידוש זה לזה כדי ליצור אלמנטים שונים ואת מולקולות כימיות. אבל מה מאפשר להם שיתקיימו יחד? מדוע יש כזה עניין של כוח, להרוס שאפילו מתעלה על המכשירים הרציניים ביותר? ואחרים, לעומת זאת, נהרסים על ידי השפעה הקלה. כל זה נובע ההיווצרות של סוגים שונים של קשרים כימיים בין אטומים במולקולות להרכיב מבנה הגבישי ספציפי.

סוגי קשרים כימיים בתרכובות

סה"כ ניתן להבחין בארבעה סוגים עיקריים של קשרים כימיים.

1. פולרי קוולנטיים. נוצר בין שני nonmetals הזהה בשל שיתוף של אלקטרונים, יצירת זוגות אלקטרונים משותפים. בחינוך, הוא למד חלקיקים ערכיים מזווגים. דוגמאות: הלוגנים, חמצן, מימן, חנקן, גופרית, זרחן.
2. קוולנטיים פולאר. נוצר בין שתי מתכות שונות או בין חלש מאוד על המאפיינים של מתכת אל מתכת חלשה אלקטרושליליות. זוגות אלקטרונים בסיסיים כלליים ומושך אותם אליה אטום, זיקה אלקטרונית אשר מעל. דוגמאות: NH _{3, SiC,} P ₂ O ₅ ואחרות.
3. קשר מימן. בלתי-יציבים ביותר וחלש, נוצר בין אטום אלקטרו-מאוד של מולקולה אחת ואת חיוביות אחרות. זו מתרחשת לרוב כאשר מומסים חומרים במים (אלכוהול, אמוניה וכן הלאה). בשל שקשר כזה עלול להתקיים חלבוני מקרומולקולה, חומצות גרעין, פחמימות מורכבות, וכן הלאה.
4. אג"ח יונית. נוצר עקב יוני מתכת raznozaryazhennyh כוחות משיכה אלקטרוסטטית-מתכות. ככל ההבדל במדד זה, בולט יותר הוא טבע היונית של האינטראקציה. דוגמאות של תרכובות: מלח בינארי, תרכובת מורכבת - אלקליות.
5. קשר מטאלי, אשר המנגנון של היווצרות ומאפיינים כי יידונו בהמשך. מאז היווסדה בשנת מתכות, סגסוגות של סוגים שונים שלהם.

יש דבר כזה כמו האחדות של הקשר הכימי. זה רק אומר שזה בלתי אפשרי לשקול כל אמת מידה האג"ח. הם כולם רק הסמל היחיד. אחרי הכל, את הבסיס של כל האינטראקציות הוא עיקרון אחד - elektronnostaticheskoe אינטראקציה. לכן, יונית, מתכתי, מליטה קוולנטיים ויש מימן אופי כימי יחיד הן רק במקרים גבוליים זה לזה.

מתכות ומאפיינים פיזיים שלהם

מתכות נמצאות ברוב המכריע של כל היסודות הכימיים. זאת בשל המאפיינים המיוחדים שלהם. חלק ניכר אשר התקבל על ידי אדם על ידי תגובות גרעיניות במעבדה, הם רדיואקטיביים עם מחצית חיים קצרים.

עם זאת, הרוב - הם אלמנטים טבעיים היוצרים הסלעים כולו עפרות, הם חלק התרכובות החשובות ביותר. זה בגלל האנשים האלה למדו להטיל סגסוגות ולייצר הרבה מוצרים מעולים וחשובים. זוהי כגון נחושת, ברזל, אלומיניום, כסף, זהב, כרום, מנגן, ניקל, אבץ, עופרת ועוד.

לכל שאר המתכות יכולות לזהות מאפיינים פיסיים נפוצים אשר מסביר היווצרות הקשר מתכתי בתרשים. מה הם המאפיינים הללו?

1. גמישות משייכת. זה ידוע כי מתכות רבות ניתן התגלגלו במורד אפילו עד לנקודה של רדיד (זהב, אלומיניום). של האחר לקבל תיל, יריעות גמישות מתכת, מאמרים מסוגל מעוות על ידי השפעה פיזית, אבל אז להתאושש מסיום שלה. אלה הם התכונות של מתכות נקראים גמישות משייכת. סיבת תכונה זו - סוג קשר מתכת. היונים והאלקטרונים של יחסי שקופיות קריסטל זה לזה בלי לשבור, המאפשר לשמר את שלמות המבנה כולו.
2. ברק מתכתי. זה גם מסביר את הקשר המתכתי, מנגנון ההיווצרות של המאפיינים והתכונות שלה. לפיכך, לא כל החלקיקים מסוגלים לספוג או להחזיר גלי אור באורך שווה. אטומים רוב המתכות ומשקפים-גל קצר קרניות להיות אחידות משמעותי בצבע כסוף, לבן, חיוורות גוון כחלחל. יוצאי דופן הם נחושת וזהב, צבעם אדמדם-צהוב ואדום, בהתאמה. הם מסוגלים לשקף קרינה ארוכת גל.
3. מוליכות חום ומוליכות חשמלית. מאפיינים אלה גם להסביר את המבנה הגבישי סריג ובשינה כי הקמתו ממומשת אג"ח מסוג מתכתי. בשל "גז האלקטרונים" נע בתוך הגביש, נוכחי חום חשמליים במהירות שווה מופץ בין כל האטומים והיונים ונצחו דרך המתכת.
4. המדינה המצרפי המוצקה בתנאים נורמלים. כאן, החריג היחיד הוא כספי. כל המתכות אחרות - הוא בהכרח חזקים, קשרים מוצקים, וכן סגסוגות שלהם. זוהי גם התוצאה של העובדה בנוכחות אג"ח מתכת מתכת. המנגנון של היווצרות של סוג זה של נכסי מחייב חלקיקים אשר לחלוטין.

מאפיינים פיסיים בסיסיים זה עבור מתכות, אשר מסביר וקובע היווצרות הקשר מתכתי תרשים בדיוק. שיטת תרכובות כאלה רלוונטיים היא אטומי מתכת של אלמנטים, סגסוגות שלהם. כלומר עבורם מוצק למצב נוזלי.

סוג של קשר כימי מתכתי

מהי התכונה שלה? העניין הוא כי מערכת יחסים כזו נוצרים לא על ידי יוני raznozaryazhennyh ו משיכת אלקטרוסטטית ולא בשל השוני אלקטרושליליות ואת הזמינות של זוגות אלקטרונים חופשיים. כלומר יוני, מתכתי, קשר קוולנטי יש כמה אופי שונה מאפיינים בולטים של חלקיקים מקשרים.

כל המתכות הם מאפיינים טבועים כגון:

• כמות קטנה של אלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית (למעט כמה יוצאים מן הכלל, שבהם ייתכנו 6.7 ו 8);
• רדיוס אטומי גדול;
• אנרגית יינון נמוכה.

כל זה תורם הפרדה קלה של אלקטרונים מזווגים על הליבה החיצונית. במקרה זה, האורביטלים חינם של האטום נשאר מאוד. תכנית של הקשר המתכתי רק יראה מרובה תאים חופפים של אטומי מסלולית שונים ביניהם לבין עצמם, אשר לגרום intracrystalline ויוצר מרחב משותף. היא משמשת אלקטרונים מכל אטום שמתחיל בחופשיות לשוטט על חלקים שונים של הסריג. מעת לעת, שכל אחת מהן מחובר יון ביחידת הקריסטל וממיר אותו אטום, אז מנותק שוב, ויוצר יון.

לפיכך, הקשר המתכתי - הוא הקשר בין אטומים, יונים ואלקטרונים חופשיים קריסטל המתכת הכוללת. הענן האלקטרוני, לנוע בחופשיות בתוך המבנה, המכונה "גז אלקטרונים". הוסבר להם, ברוב של התכונות הפיסיקליות של מתכות וסגסוגות שלהם.

איך דווקא מיישם קשר כימי מתכתי? דוגמאות לכך הן שונות. הבה נבחן חתיכת ליתיום. גם אם אתה לוקח את זה בגודל של אפונה, ישנם אלפי אטומים. אז בואו נדמיין לעצמנו שכל אלף אלה של אטומים נותנים אלקטרון ערכי בחלל גבישי יחיד משותף. במקביל, לדעת את המבנה האלקטרוני של האלמנט, אתה יכול לראות את מספר אורביטלים פנויים. בשעת ליתיום שלהם הוא 3 (רמת האנרגיה השנייה p-מסלולית). שלושה כל אטום של רבבות - זהו מרחב המשותף בתוך הגביש, שבה "הגז האלקטרוני" נע בחופשיות.

חומר תמיד אג"ח מתכתי חזק. אחרי הכל, גז האלקטרון אינו מאפשר קריסטל לנפול, אבל רק מסיט את השכבות ואז משחזר. זה שנוצץ יש צפיפות מסוימת (בדרך כלל גבוהה), fusibility, גמישות משייכת.

איפה עוד הבין אג"ח מטאלי? דוגמאות לחומרים:

• מתכות כמו מבנים פשוטים;
• כל סגסוגות מתכת עם השני;
• מתכות כל וסגסוגות שלהם במצב נוזלי ומוצק.

דוגמאות ספציפיות הן פשוט סכום מדהים, כי המתכת בטבלה המחזורית, יותר מ 80!

קשר מתכתי: מנגנון ההיווצרות

אם אנו מחשיבים זאת במונחים כלליים, את העיקרים שהותווינו לעיל. זמינות של אורביטל האטומי ואלקטרונים בקלות המנותק מן הגרעין בגלל אנרגית היינון הנמוכה - הם התנאים העיקריים להיווצרות של סוג זה של תקשורת. לפיכך, נראה כי היא מיושמת בין החלקיקים הבאים:

• האטומים בסריג הגבישי;
• אלקטרונים חופשיים, אשר היו על הערכיות של מתכת;
• יונים בסריג הגבישי.

התוצאה - קשר מתכתי. המנגנון של היווצרות הביעו בדרך כלל על ידי הערך הבא: Me ^{0 -} e - ↔ Me ^{n +.} מן התרשים הנראה, כל חלקיקי מתכת נמצאים הגביש.

קריסטלים עצמם עשויים להיות בצורות שונות. זה תלוי בחומר שבה עסקינן.

סוגי גבישי מתכת

מבנה זה של מתכת או סגסוגת שלה יש אריזה צפופה מאוד של חלקיקים. הוא מספק יונים באתרי הקריסטל. על ידי עצמם, הסריג יכול להיות של צורות גיאומטריות שונות בחלל.

1. סריג מעוקב Obemnotsentricheskaya - מתכות אלקליות.
2. מבנה קומפקטי משושה - כל אלקליין, למעט בריום.
3. מעוקב Granetsentricheskaya - אלומיניום, נחושת, אבץ, מתכות מעבר רבות.
4. מבנה rhombohedral - הכספי.
5. הטטרגונלית - אינדיום.

מתכות כבדות ואת התחתון הוא נמצא במערכת המחזורית, כך קשה יותר אריזת ארגון המרחבי של הגביש. כאשר זה קשר כימי פלדה, דוגמאות של מה שיכול להיות מופחתים עבור כל מתכת קיימת הוא מכריע בבניית הגביש. יש סגסוגות ארגון מגוון מאוד בחלל, חלקם עדיין לא מבינים לחלוטין.

מפרטי תקשורת: nondirectionality

יש קשר קוולנטי ומתכת תכונה ייחודית בולטת מאוד. בניגוד הראשון, הקשר המתכתי אינו מכוון. מה זה אומר? כלומר, ענן האלקטרונים בתוך הגביש נע בחופשיות בתוך אותו לכיוונים שונים, כל אחד האלקטרון הוא מסוגל להצטרף לחלוטין מכל יון במבנה של צמתים. כלומר, האינטראקציה מתבצעת בכיוונים שונים. לפיכך, הם אומרים כי הקשר המתכתי - הלא כיוונית.

המנגנון של קשר קוולנטי כרוך היווצרות של זוגות אלקטרונים משותפים, עננים כלומר מאטומים חופפים. וזה מתרחש אך ורק על קו מסוים חיבור המרכזי שלהם. לכן, מדבר על הכיוון של קשר כזה.

saturability

מאפיין זה משקף את היכולת של האטומים עבור אינטראקציה מוגבלת או בלתי מוגבלת עם אחרים. לדוגמה, קוולנטיים והאג"ח מתכת על אינדיקטור זה שוב הם הפכים.

הראשון הוא מלא. אטומי המעורבים ביצירה שלה הם מספר קבוע של אלקטרונים ערכיים חיצוניים מעורבים באופן ישיר להיווצרות של המתחם. יותר לאכול, זה לא יהיה האלקטרונים. לכן, מספר אגרות החוב שנוצר ערכיות מוגבלת. לפיכך רוויה בשל. בשל מאפיין זה של רוב התרכובות יש לה הרכב כימי קבוע.

אג"ח מתכת ומימן, ומצד שני,-להרוות שאינם. זאת בשל אלקטרונים חופשיים רבים אורביטלים בתוך הגביש. התפקיד שמילאו יונים באתרי הגבישי, שכל אחד מהם יכול להיות אטום לבין יון שוב בכל עת.

מאפיין נוסף של הקשר המתכתי - delocalization ענן אלקטרונים פנימי. הדבר בא לידי ביטוי ביכולת של כמות קטנה של אלקטרונים משותפים לקשר את ריבוי המתכות של גרעין אטום. כלומר, צפיפות delocalized כפי שהוא מופץ באופן שווה בין כל היחידות של הקריסטל.

דוגמאות להרכיב אג"ח מתכות

קח כמה התגלמויות ספציפיות, אשר ממחישות, כקשר מתכתי נוצר. דוגמאות מהחומרים הבאים:

• אבץ;
• אלומיניום;
• אשלגן;
• כרום.

היווצרות קשר מתכת בין אטומי אבץ: Zn ^{0 -} 2e - ↔ Zn ^2+. יש אבץ אטום ארבע רמות האנרגיה. אורביטלים חינם מבוסס על המבנה האלקטרוני, יש לו 15 - 3 אורביטלי p, 4 ד 5 ו 7 על 4F. מבנה אלקטרוני כולל: 1s 2s ^{2 2 2} 2p ⁶ -3 3P ⁶ 4s ² 3D ¹⁰ 4d 4P ^{0 0 0} 4F, רק 30 אטום אלקטרונים. כלומר, שני חלקיקים שליליים חינם הערכיות מסוגלים לנוע בתוך 15 אורביטלים הכבושים מרווחים ואף אחד. וכך כל אטום. התוצאה - מרחב הכולל ענק המורכב אורביטלים ריק, ואת כמות קטנה של אלקטרונים מקשרים את המבנה כולו ביחד.

האג"ח המתכתי בין אטומי אלומיניום: ⁰ AL ^- e - ↔ AL ^3+. שלוש עשרה אלקטרוני אלומיניום אטומים מוקם בשלוש רמות אנרגיה, הם חסרים בבירור בשפע. מבנה אלקטרוני: 1s 2s ^{2 2} 2p ⁶ -3 3P ^{1 2 0} 3D. אורביטלים חינם - 7 חתיכות. ברור, ענן האלקטרונים יהיה קטן לעומת המקום הפנוי הכולל הפנימי של הגביש.

כרום בונד מתכתי. אלמנט מסוים של המבנה האלקטרוני שלהם. אחרי הכל, לייצוב כשל במערכת עם 4s אלקטרונים ל 3D מסלולית: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} -3 4s 3P ^{6 1 5} 4P 3D 4D ^{0 0 0} 4F. רק 24 ערכי אלקטרון מהם שש. הם הולכים אל החלל האלקטרוני הנפוץ על ההיווצרות של קשר כימי. אורביטלים חינם 15, כי הוא עדיין גדול בהרבה מזה הנדרש כדי למלא. לכן, כרום - בתור דוגמה טיפוסית של מתכת עם ערבות המקביל ב המולקולה.

אחת המתכות הפעילות ביותר המגיבים אפילו עם מים רגילים לפטר, הוא אשלגן. מה מסביר את תכונות כאלה? שוב, במובנים רבים - סוג מתכתי של אג"ח. אלקטרוני האלמנט יחיד 19, אבל הם ממוקמים ככל 4 רמות אנרגיה. כלומר 30 sublevels אורביטלים שונים. המבנה האלקטרוני: 1s 2s ² 2p ^{2 6 2} -3 4s 3P ^{6 1 0} 4P 3D 4D ^{0 0 0} 4F. רק שני אלקטרונים ערכיים עם אנרגית יינון נמוכה מאוד. חינם לרדת וללכת למרחב האלקטרוני הנפוץ. אורביטלים לנוע אחד חלקים אטומים 22, דהיינו שטח נרחב מאוד על "גז האלקטרונים".

נקודות דמיון ושוני עם סוגים אחרים של אג"ח

באופן כללי, הנושא כבר נדון לעיל. אפשר להכליל ולהסיק מסקנה בלבד. הנבדל עיקרי מכל הסוגים האחרים של תכונות תקשורת הוא המתכת גבישים הם:

• מספר סוגים של חלקיקים המשתתפים בתהליך מחייב (אטומים, יונים או אטומים, יונים, אלקטרונים);
• מבנה של גבישים גיאומטריים מרחבית שונה.

עם מימן ומתכת יונית משלבת שובע undirected. עם קוולנטיים קוטביים - משיכה אלקטרוסטטית חזקה בין חלקיקים. בנפרד, יון - חלקיקים מסוג בנקודות הסריג הגבישי (יונים). עם פולרי קוולנטיים - אטומים באתרי הקריסטל.

סוגי אג"ח במתכות של מדינה המצרפי שונה

כפי שציינו לעיל, קשר כימי מתכתי, דוגמאות אשר ניתן במאמר, נוצר בשני מצבי צבירה של מתכות וסגסוגות שלהם: מוצקה לנוזל.

השאלה היא: איזה סוג של חיבור אל אדי המתכת? ת: קוולנטיים הקוטב פולרי. כמו בכל התרכובות הנוכחות גז. זה לא נקרע ואת המבנה הגבישי נשמר במהלך חימום ממושך של המתכת ולהעביר אותו ממצב מוצק לנוזל תקשורת. עם זאת, כשמדובר להעביר נוזל למצב אדי, הגביש הוא הרס האג"ח מתכתי מומר קוולנטיים.