Qual è la relazione tra i metalli. Tipi di legami chimici: ionici, covalenti, metallici. Tipi di legami chimici nei composti

Un legame metallico si verifica tra atomi di metallo. Una caratteristica degli atomi di metallo è un piccolo numero di elettroni nel livello di energia esterno, debolmente trattenuto dal nucleo, e un gran numero di orbitali atomici liberi con energie simili, quindi il legame metallico è insaturo.

Gli elettroni di valenza partecipano alla formazione di legami con 8 o 12 atomi contemporaneamente (a seconda del numero di coordinazione degli atomi di metallo). In queste condizioni, gli elettroni di valenza con una bassa energia di ionizzazione si muovono lungo gli orbitali disponibili di tutti gli atomi vicini, fornendo una connessione tra loro.

connessione metallica caratterizzato da una debole interazione degli elettroni comuni con i nuclei degli atomi collegati e dalla completa delocalizzazione di questi elettroni tra tutti gli atomi nel cristallo, che assicura la stabilità di questo legame.

Schema di formazione di un legame metallico (M - metallo):

M 0 - ne M n +

I metalli hanno uno speciale reticolo cristallino, nei cui nodi ci sono atomi di metallo sia neutri che caricati positivamente, tra i quali gli elettroni socializzati ("gas di elettroni") si muovono liberamente (all'interno del cristallo). Il movimento degli elettroni comuni nei metalli viene effettuato lungo una varietà di orbitali molecolari che sono sorti a causa della fusione un largo numero orbitali liberi degli atomi connessi e che coprono un insieme nuclei atomici. Nel caso di un legame metallico, è impossibile parlare della sua direzionalità, poiché gli elettroni comuni sono uniformemente delocalizzati in tutto il cristallo.

Le caratteristiche strutturali dei metalli determinano la loro caratteristica Proprietà fisiche: durezza, duttilità, elevata conducibilità elettrica e termica, nonché una speciale lucentezza metallica.

Il legame metallico è caratteristico dei metalli non solo allo stato solido, ma anche allo stato liquido, cioè questa è una proprietà degli aggregati di atomi situati in stretta vicinanza l'uno all'altro. Nello stato gassoso, gli atomi di metallo sono interconnessi da uno o più legami covalenti in molecole, ad esempio Li 2 (Li–Li), Be 2 (Be = Be), Al 4 - ogni atomo di alluminio è collegato ad altri tre per formare una struttura tetraedrica:

4. Legame idrogeno

Un legame idrogeno è un tipo speciale di legame che è unico per gli atomi di idrogeno. Si verifica quando un atomo di idrogeno è legato a un atomo degli elementi più elettronegativi, principalmente fluoro, ossigeno e azoto. Considera la formazione di un legame idrogeno sull'esempio dell'acido fluoridrico. L'atomo di idrogeno elettronegativo ha un solo elettrone, grazie al quale può formare un legame covalente con l'atomo di fluoro. In questo caso, si forma una molecola di acido fluoridrico H-F, in cui la coppia di elettroni comune viene spostata sull'atomo di fluoro.

Come risultato di questa distribuzione della densità elettronica, la molecola di acido fluoridrico è un dipolo, il cui polo positivo è un atomo di idrogeno. A causa del fatto che la coppia di elettroni di legame viene spostata sull'atomo di fluoro, viene parzialmente rilasciata 1 S-l'orbitale dell'atomo di idrogeno e il suo nucleo è parzialmente esposto. Per qualsiasi altro atomo Carica positiva il nucleo dopo la rimozione degli elettroni di valenza è schermato da gusci di elettroni interni, che forniscono repulsione dei gusci di elettroni di altri atomi. L'atomo di idrogeno non ha tali gusci, il suo nucleo è una particella molto piccola (subatomica) caricata positivamente - un protone (il diametro di un protone è circa 10 5 volte più piccolo del diametro degli atomi e, a causa dell'assenza di elettroni in esso, è attratto dal guscio elettronico di altri atomi elettricamente neutri o carichi negativamente).

tensione campo elettrico vicino all'atomo di idrogeno parzialmente "nudo" è così grande da poter attrarre attivamente il polo negativo della molecola vicina. Poiché questo polo è l'atomo di fluoro, che ha tre coppie di elettroni non leganti, e S- l'orbitale dell'atomo di idrogeno è parzialmente vuoto, quindi si verifica un'interazione donatore-accettore tra l'atomo di idrogeno polarizzato positivamente di una molecola e l'atomo di fluoro polarizzato negativamente della molecola vicina.

Pertanto, come risultato dell'interazione elettrostatica congiunta e donatore-accettore, si forma un secondo legame aggiuntivo con la partecipazione di un atomo di idrogeno. Ecco cos'è legame idrogeno, …H–F H–F…

Differisce da covalente in energia e lunghezza. I legami idrogeno sono più lunghi e meno forti dei legami covalenti. L'energia di un legame idrogeno è 8–40 kJ/mol e quella di un legame covalente è 80–400 kJ/mol. In acido fluoridrico solido, la lunghezza legame covalente H–F è 95 pm, la lunghezza del legame idrogeno F H è 156 pm. A causa del legame idrogeno tra le molecole HF, i cristalli di fluoruro di idrogeno solido sono costituiti da infinite catene piatte a zigzag, poiché il sistema a tre atomi formato dal legame idrogeno è solitamente lineare.

I legami idrogeno tra le molecole HF sono parzialmente conservati in liquido e anche in acido fluoridrico gassoso.

Il legame idrogeno è scritto condizionatamente come tre punti ed è rappresentato come segue:

dove X, Y sono atomi F, O, N, Cl, S.

L'energia e la lunghezza di un legame idrogeno sono determinate dal momento di dipolo del legame H – X e dalla dimensione dell'atomo Y. La lunghezza del legame idrogeno diminuisce e la sua energia aumenta con un aumento della differenza tra l'elettronegatività di gli atomi X e Y (e, di conseguenza, il momento di dipolo del legame H–X) e con una diminuzione della dimensione dell'atomo Y.

I legami idrogeno si formano anche tra molecole in cui sono presenti legami O–H (ad esempio, acqua H 2 O, acido perclorico HClO 4, L'acido nitrico HNO 3, acidi carbossilici RCOOH, fenolo C 6 H 5 OH, alcoli ROH) e N–H (ad esempio, ammoniaca NH 3, acido tiocianico HNCS, ammidi organiche RCONH 2 e ammine RNH 2 e R 2 NH).

Le sostanze le cui molecole sono collegate da legami idrogeno differiscono nelle loro proprietà da sostanze simili a loro nella struttura delle molecole, ma che non formano legami idrogeno. I punti di fusione e di ebollizione degli idruri degli elementi del gruppo IVA, in cui non ci sono legami idrogeno, diminuiscono gradualmente con una diminuzione del numero del periodo (Fig. 15).Gli idruri degli elementi dei gruppi VA-VIIA mostrano una violazione di questa dipendenza. Tre sostanze le cui molecole sono collegate da legami idrogeno (ammoniaca NH 3 , acqua H 2 O e acido fluoridrico HF) hanno punti di fusione e di ebollizione molto più elevati rispetto alle loro controparti (Fig. 15). Inoltre, queste sostanze hanno intervalli di temperatura di esistenza più ampi stato liquido, maggiori calori di fusione ed evaporazione.

Il legame idrogeno svolge un ruolo importante nei processi di dissoluzione e cristallizzazione delle sostanze, nonché nella formazione di idrati cristallini.

I legami idrogeno possono formarsi non solo tra le molecole (legame idrogeno intermolecolare, MVS) , come negli esempi discussi sopra, ma anche tra atomi della stessa molecola (legame idrogeno intramolecolare, VVS) . Ad esempio, a causa dei legami idrogeno intramolecolari tra gli atomi di idrogeno dei gruppi amminici e gli atomi di ossigeno dei gruppi carbonilici, le catene polipeptidiche che formano le molecole proteiche hanno una forma elicoidale.

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I legami idrogeno svolgono un ruolo enorme nei processi di riduplicazione e biosintesi delle proteine. I due filamenti della doppia elica del DNA (acido desossiribonucleico) sono tenuti insieme da legami a idrogeno. Nel processo di riduplicazione, questi legami vengono rotti. Durante la trascrizione, si verifica anche la sintesi dell'RNA (acido ribonucleico) utilizzando il DNA come modello a causa della presenza di legami idrogeno. Entrambi i processi sono possibili perché i legami idrogeno si formano e si rompono facilmente.

Riso. 15. Punti di fusione ( un) e bollente ( b) idruri di elementi dei gruppi IVА-VIIA.

Un legame metallico è un legame multicentrico che esiste nei metalli e nelle loro leghe tra ioni caricati positivamente ed elettroni di valenza, che sono comuni a tutti gli ioni e si muovono liberamente attraverso il cristallo.

Hanno un piccolo numero di elettroni di valenza e una bassa ionizzazione. Questi elettroni, a causa degli ampi raggi degli atomi di metallo, sono legati piuttosto debolmente ai loro nuclei e possono facilmente staccarsi da essi e diventare comuni all'intero cristallo di metallo. Di conseguenza, nel reticolo cristallino del metallo compaiono ioni metallici carichi positivamente e un gas di elettroni, un insieme di elettroni mobili che si muovono liberamente attorno al cristallo di metallo.

Di conseguenza, il metallo è una serie di ioni positivi localizzati in determinate posizioni e un gran numero di elettroni che si muovono relativamente liberamente nel campo dei centri positivi. La struttura spaziale dei metalli è un cristallo, che può essere rappresentato come una cellula con ioni caricati positivamente ai nodi, immersa in un gas di elettroni caricato negativamente. Tutti gli atomi donano i loro elettroni di valenza alla formazione di un gas di elettroni; si muovono liberamente all'interno del cristallo senza rompere il legame chimico.

La teoria del libero movimento degli elettroni nel reticolo cristallino dei metalli è stata confermata sperimentalmente dall'esperienza di Tolman e Stewart (nel 1916): durante una brusca decelerazione di una bobina precedentemente non attorcigliata con un filo avvolto, gli elettroni liberi hanno continuato a muoversi per inerzia per qualche tempo, e in questo momento l'amperometro incluso nelle bobine del circuito, registrava l'impulso di corrente elettrica.

Varietà di modelli di legame metallico

I segni di un legame metallico sono le seguenti caratteristiche:

1. Multielettronica, poiché tutti gli elettroni di valenza partecipano alla formazione di un legame metallico;
2. Multicentro, o delocalizzazione: un legame collega contemporaneamente un gran numero di atomi contenuti in un cristallo di metallo;
3. Isotropia o non direzionalità - a causa del movimento senza ostacoli del gas di elettroni in tutte le direzioni contemporaneamente, il legame metallico è sfericamente simmetrico.

I cristalli di metallo formano principalmente tre tipi di reticoli cristallini, tuttavia alcuni metalli, a seconda della temperatura, possono avere strutture diverse.

Reticoli cristallini di metalli: a) cubici a facce centrate (Cu, Au, Ag, Al); b) corpo centrato cubico (Li, Na, Ba, Mo, W, V); c) esagonale (Mg, Zn, Ti, Cd, Cr)

Esiste un legame metallico nei cristalli e nelle fusioni di tutti i metalli e leghe. Nella sua forma pura, è caratteristico dei metalli alcalini e alcalino terrosi. Nei d-metalli di transizione, il legame tra gli atomi è parzialmente covalente.

Un legame metallico si forma tra gli atomi in un cristallo metallico, derivante dalla sovrapposizione di elettroni di valenza. Allora, qual è questo tipo di legame e in quali composti è presente?

Cos'è un legame metallico?

Un legame chimico metallico esiste in un cristallo di metallo e in uno stato liquido fuso. È formato da elementi i cui atomi a livello esterno hanno pochi elettroni (1-3) rispetto al numero totale di orbitali esterni energeticamente vicini.

Riso. 1. Schema della formazione di un legame metallico.

A causa della bassa energia di ionizzazione, gli elettroni di valenza sono debolmente trattenuti nell'atomo. Quindi, un atomo di sodio ha 9 orbitali liberi ed energeticamente vicini per elettrone di valenza (3S 1) (uno 3s, tre 3p e cinque 3d).

A causa del basso valore dell'energia di ionizzazione, l'elettrone di valenza è debolmente trattenuto e si muove liberamente non solo all'interno dei suoi 9 orbitali liberi, ma con un denso impaccamento nel cristallo e sugli orbitali liberi di altri atomi, creando una connessione.

Il legame chimico è altamente delocalizzato: gli elettroni vengono socializzati ("gas di elettroni") e si muovono attraverso il pezzo di metallo, che è generalmente elettricamente neutro, tra ioni caricati positivamente.

Il libero movimento degli elettroni attraverso il cristallo spiega la non direzionalità e l'insaturazione del legame, nonché le proprietà fisiche dei metalli come la plasticità, la brillantezza, la conduttività elettrica e termica.

Riso. 2. Proprietà di un legame chimico metallico.

Reticoli cristallini caratteristici

I metalli formano quasi sempre reticoli altamente simmetrici con atomi ravvicinati. Esistono tre tipi di reticoli cristallini:

• corpo cubico centrato. In questo tipo di reticolo, gli atomi si trovano nella parte superiore del cubo e un atomo al centro del volume del cubo. I seguenti metalli hanno un tale reticolo: sodio, litio, bario, potassio, piombo e molti altri.
• faccia cubica centrata. In questo tipo di reticolo, gli atomi si trovano nella parte superiore del cubo e al centro di ciascuna faccia. I seguenti metalli hanno questo tipo di reticolo: cerio, stronzio, nichel, argento, oro, palladio, platino, rame e molti altri.

Riso. 3. Reticolo cristallino centrato sulla faccia cubica.

• esagonale. In questo tipo di reticolo, gli atomi si trovano al vertice e al centro delle basi esagonali del prisma e tre atomi si trovano nel piano medio di questo prisma.

I seguenti metalli hanno questo tipo di reticolo cristallino: magnesio, cadmio, renio, osmio, rutenio, berillio e molti altri.

Cosa abbiamo imparato?

Un legame metallico è di natura simile a un legame covalente, ma differisce da esso in quanto la socializzazione degli elettroni durante la sua formazione viene effettuata da molti atomi contemporaneamente. Questo articolo definisce il concetto di "legame metallico", nonché esempi di legame chimico metallico.

Tutti gli elementi chimici attualmente conosciuti situati nella tavola periodica sono suddivisi condizionatamente in due grandi gruppi: metalli e non metalli. Affinché diventino non solo elementi, ma connessioni, sostanze chimiche, potrebbero interagire tra loro, devono esistere sotto forma di sostanze semplici e complesse.

È per questo che alcuni elettroni stanno cercando di accettare, mentre altri - di dare. Completandosi a vicenda in questo modo, gli elementi e le forme sono diversi molecole chimiche. Ma cosa li tiene uniti? Perché esistono sostanze di tale forza che anche gli strumenti più seri non possono distruggere? E altri, al contrario, vengono distrutti al minimo impatto. Tutto questo è dovuto all'educazione. vari tipi legami chimici tra atomi nelle molecole, formazione di un reticolo cristallino di una certa struttura.

Tipi di legami chimici nei composti

Ci sono 4 tipi principali in totale. legami chimici.

1. Covalente non polare. Si forma tra due identici non metalli a causa della socializzazione degli elettroni, la formazione di coppie di elettroni comuni. Le particelle spaiate di valenza prendono parte alla sua formazione. Esempi: alogeni, ossigeno, idrogeno, azoto, zolfo, fosforo.
2. polare covalente. Si forma tra due diversi non metalli o tra un metallo molto debole nelle proprietà e un non metallo debole nell'elettronegatività. Si basa anche su coppie di elettroni comuni e sulla loro attrazione verso se stessi da parte di quell'atomo, la cui affinità elettronica è maggiore. Esempi: NH 3, SiC, P 2 O 5 e altri.
3. Legame idrogeno. Il più instabile e debole, si forma tra un atomo fortemente elettronegativo di una molecola e uno positivo di un'altra. Molto spesso ciò accade quando le sostanze vengono disciolte in acqua (alcool, ammoniaca e così via). Grazie a questa connessione possono esistere macromolecole di proteine, acidi nucleici, carboidrati complessi e così via.
4. Legame ionico. Si forma a causa delle forze di attrazione elettrostatica di ioni di metalli e non metalli caricati in modo diverso. Più forte è la differenza in questo indicatore, più pronunciata è la natura ionica dell'interazione. Esempi di composti: sali binari, composti complessi - basi, sali.
5. Un legame metallico, il cui meccanismo di formazione, così come le proprietà, saranno discussi ulteriormente. È formato in metalli, loro leghe di vario genere.

Esiste una cosa come l'unità di un legame chimico. Dice solo che è impossibile considerare ogni legame chimico come riferimento. Sono tutte solo unità nominali. Dopotutto, tutte le interazioni si basano su un unico principio: l'interazione statica degli elettroni. Pertanto, i legami ionici, metallici, covalenti e legami idrogeno hanno un unico natura chimica e sono solo casi limite l'uno dell'altro.

Metalli e loro proprietà fisiche

I metalli sono nella stragrande maggioranza tra tutti elementi chimici. Ciò è dovuto alle loro proprietà speciali. La maggior parte di loro sono stati ottenuti dall'uomo reazioni nucleari in condizioni di laboratorio, sono radioattivi con una breve emivita.

Tuttavia, la maggior parte sono elementi naturali che formano l'intero rocce e minerali, fanno parte dei composti più importanti. È stato da loro che le persone hanno imparato a fondere le leghe e realizzare molti prodotti belli e importanti. Questi sono come rame, ferro, alluminio, argento, oro, cromo, manganese, nichel, zinco, piombo e molti altri.

Per tutti i metalli si possono distinguere proprietà fisiche generali, che sono spiegate dallo schema per la formazione di un legame metallico. Quali sono queste proprietà?

1. malleabilità e plasticità. È noto che molti metalli possono essere laminati anche allo stato di lamina (oro, alluminio). Da altri, filo, lamiere flessibili, prodotti che possono deformarsi durante impatto fisico, ma ripristinare immediatamente il modulo dopo la sua cessazione. Sono queste qualità dei metalli che sono chiamate malleabilità e duttilità. Il motivo di questa caratteristica è il tipo di connessione metallica. Ioni ed elettroni in un vetrino cristallino l'uno rispetto all'altro senza rompersi, il che consente di mantenere l'integrità dell'intera struttura.
2. Lucentezza metallica. Spiega anche il legame metallico, il meccanismo di formazione, le sue caratteristiche e caratteristiche. Quindi, non tutte le particelle sono in grado di assorbire o riflettere onde luminose la stessa lunghezza. Gli atomi della maggior parte dei metalli riflettono raggi a lunghezza d'onda corta e acquisiscono quasi lo stesso colore di argento, bianco, azzurro pallido. Le eccezioni sono il rame e l'oro, il loro colore è rispettivamente rosso-rossastro e giallo. Sono in grado di riflettere la radiazione di lunghezza d'onda più lunga.
3. Conducibilità termica ed elettrica. Queste proprietà sono spiegate anche dalla struttura del reticolo cristallino e dal fatto che nella sua formazione si realizza un tipo di legame metallico. A causa del "gas di elettroni" che si muove all'interno del cristallo, elettricità e il calore viene distribuito istantaneamente e uniformemente tra tutti gli atomi e gli ioni e condotto attraverso il metallo.
4. Stato solido di aggregazione in condizioni normali. L'unica eccezione qui è il mercurio. Tutti gli altri metalli sono necessariamente composti solidi e forti, così come le loro leghe. È anche il risultato della presenza di un legame metallico nei metalli. Il meccanismo di formazione di questo tipo di legame delle particelle conferma pienamente le proprietà.

Queste sono le principali caratteristiche fisiche dei metalli, che sono spiegate e determinate dallo schema di formazione di un legame metallico. Questo metodo di connessione degli atomi è rilevante in particolare per gli elementi dei metalli, le loro leghe. Cioè, per loro allo stato solido e liquido.

Legame chimico di tipo metallico

Qual è la sua particolarità? Il fatto è che un tale legame si forma non a causa di ioni caricati diversamente e della loro attrazione elettrostatica, e non per la differenza di elettronegatività e la presenza di coppie di elettroni liberi. Cioè, i legami ionici, metallici e covalenti hanno una natura leggermente diversa e caratteristiche distintive delle particelle che vengono legate.

Tutti i metalli hanno le seguenti caratteristiche:

• un piccolo numero di elettroni per (tranne alcune eccezioni, che possono avere 6,7 e 8);
• grande raggio atomico;
• bassa energia di ionizzazione.

Tutto ciò contribuisce alla facile separazione degli elettroni spaiati esterni dal nucleo. In questo caso, l'atomo ha molti orbitali liberi. Lo schema per la formazione di un legame metallico mostrerà solo la sovrapposizione di numerose cellule orbitali di atomi diversi tra loro, che, di conseguenza, formano uno spazio intracristallino comune. Gli elettroni di ciascun atomo vengono inseriti in esso, che iniziano a vagare liberamente parti differenti grate. Periodicamente, ciascuno di essi si attacca a uno ione in un sito cristallino e lo trasforma in un atomo, quindi si stacca di nuovo, formando uno ione.

Pertanto, un legame metallico è un legame tra atomi, ioni ed elettroni liberi in un comune cristallo di metallo. Una nuvola di elettroni che si muove liberamente all'interno di una struttura è chiamata "gas di elettroni". Spiega la maggior parte dei metalli e delle loro leghe.

Come si realizza esattamente un legame chimico metallico? Si possono fare vari esempi. Proviamo a considerare su un pezzo di litio. Anche se lo prendi delle dimensioni di un pisello, ci saranno migliaia di atomi. Immaginiamo che ognuna di queste migliaia di atomi doni il suo singolo elettrone di valenza allo spazio cristallino comune. Allo stesso tempo, conoscendo la struttura elettronica di un dato elemento, si può vedere il numero di orbitali vuoti. Il litio ne avrà 3 (orbitali p del secondo livello di energia). Tre per ogni atomo su decine di migliaia: questo è lo spazio comune all'interno del cristallo, in cui il "gas di elettroni" si muove liberamente.

Una sostanza con un legame metallico è sempre forte. Dopotutto, il gas di elettroni non consente al cristallo di collassare, ma sposta solo gli strati e si ripristina immediatamente. Brilla, ha una certa densità (il più delle volte alta), fusibilità, malleabilità e plasticità.

Dove altro si realizza un legame metallico? Esempi di sostanze:

• metalli sotto forma di strutture semplici;
• tutte le leghe metalliche tra loro;
• tutti i metalli e loro leghe allo stato liquido e solido.

Ci sono solo un numero incredibile di esempi specifici, perché i metalli dentro sistema periodico oltre 80!

Legame metallico: meccanismo di formazione

Se considerato in vista generale, abbiamo già delineato i punti principali sopra. La presenza di elettroni liberi e di quelli facilmente staccabili dal nucleo per la bassa energia di ionizzazione sono le condizioni principali per la formazione di questo tipo di legame. Pertanto, risulta che è implementato tra le seguenti particelle:

• atomi nei nodi del reticolo cristallino;
• elettroni liberi, che erano valenza nel metallo;
• ioni nei siti del reticolo cristallino.

Il risultato finale è un legame metallico. Il meccanismo di formazione in termini generali è espresso dalla seguente notazione: Me 0 - e - ↔ Me n+. È ovvio dal diagramma quali particelle sono presenti nel cristallo di metallo.

I cristalli stessi possono avere una forma diversa. Dipende dalla sostanza specifica con cui abbiamo a che fare.

Tipi di cristalli di metallo

Questa struttura di un metallo o di una sua lega è caratterizzata da un imballaggio molto denso di particelle. È fornito da ioni ai nodi del cristallo. I reticoli stessi possono essere di diverse forme geometriche nello spazio.

1. Reticolo cubico volume-centrico - metalli alcalini.
2. Struttura esagonale compatta - tutte le terre alcaline tranne il bario.
3. Cubico incentrato sulla faccia: alluminio, rame, zinco, molti metalli di transizione.
4. Struttura romboedrica - in mercurio.
5. tetragonale - indio.

Quanto più basso si trova nel sistema periodico, tanto più complesso è il suo impacchettamento e l'organizzazione spaziale del cristallo. In questo caso, il legame chimico metallico, di cui si possono dare esempi per ogni metallo esistente, è determinante nella costruzione di un cristallo. Le leghe hanno un'organizzazione molto diversificata nello spazio, alcune delle quali non sono ancora completamente comprese.

Caratteristiche di comunicazione: non direzionale

I legami covalenti e metallici ne hanno uno molto pronunciato caratteristica distintiva. A differenza del primo, il legame metallico non è direzionale. Cosa significa? Cioè, la nuvola di elettroni all'interno del cristallo si muove completamente liberamente entro i suoi limiti in direzioni diverse, ciascuno degli elettroni è in grado di unire assolutamente qualsiasi ione ai nodi della struttura. Cioè, l'interazione viene eseguita in direzioni diverse. Quindi, dicono che il legame metallico non è direzionale.

Il meccanismo del legame covalente prevede la formazione di coppie di elettroni comuni, cioè nuvole di atomi sovrapposti. Inoltre, si verifica rigorosamente lungo una certa linea che collega i loro centri. Pertanto, parlano della direzione di tale connessione.

Saturabilità

Questa caratteristica riflette la capacità degli atomi di avere un'interazione limitata o illimitata con gli altri. Quindi, i legami covalenti e metallici in questo indicatore sono di nuovo opposti.

Il primo è saturabile. Gli atomi che partecipano alla sua formazione hanno un numero rigorosamente definito di elettroni esterni di valenza che sono direttamente coinvolti nella formazione del composto. Più di quello che è, non avrà elettroni. Pertanto, il numero di obbligazioni formate è limitato dalla valenza. Da qui la saturazione della connessione. A causa di questa caratteristica, la maggior parte dei composti ha una composizione chimica costante.

metallo e legame idrogeno, al contrario, sono insaturi. Ciò è dovuto alla presenza di numerosi elettroni liberi e orbitali all'interno del cristallo. Gli ioni svolgono anche un ruolo nei nodi del reticolo cristallino, ognuno dei quali può diventare un atomo e di nuovo uno ione in qualsiasi momento.

Un'altra caratteristica di un legame metallico è la delocalizzazione della nuvola di elettroni interna. Si manifesta nella capacità di un piccolo numero di elettroni comuni di legare insieme molti nuclei atomici di metalli. Cioè, la densità sembra essere delocalizzato, distribuito uniformemente tra tutti i collegamenti del cristallo.

Esempi di formazione di legami nei metalli

Diamo un'occhiata ad alcune opzioni specifiche che illustrano come si forma un legame metallico. Esempi di sostanze sono i seguenti:

• zinco;
• alluminio;
• potassio;
• cromo.

Formazione di un legame metallico tra atomi di zinco: Zn 0 - 2e - ↔ Zn 2+. L'atomo di zinco ha quattro livelli di energia. Orbitali liberi, basati sulla struttura elettronica, ha 15 - 3 in p-orbitali, 5 in 4d e 7 in 4f. La struttura elettronica è la seguente: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, ci sono 30 elettroni nell'atomo. Cioè, due particelle negative di valenza libera sono in grado di muoversi all'interno di 15 orbitali spaziosi e non occupati. E così è per ogni atomo. Di conseguenza: un enorme spazio comune, costituito da orbitali vuoti e un piccolo numero di elettroni che legano insieme l'intera struttura.

Legame metallico tra atomi di alluminio: AL 0 - e - ↔ AL 3+. I tredici elettroni di un atomo di alluminio si trovano su tre livelli di energia, che ovviamente hanno in eccesso. Struttura elettronica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Orbitali liberi - 7 pezzi. Ovviamente, la nuvola di elettroni sarà piccola rispetto allo spazio libero interno totale nel cristallo.

Legame cromo metallo. Questo elemento è speciale nella sua struttura elettronica. Infatti, per stabilizzare il sistema, l'elettrone cade da 4s all'orbitale 3d: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0 . Ci sono 24 elettroni in totale, di cui sei di valenza. Sono loro che entrano nello spazio elettronico comune per formare un legame chimico. Ci sono 15 orbitali liberi, che è ancora molto più di quanto necessario per riempirli. Pertanto, il cromo è anche un tipico esempio di metallo con un legame corrispondente nella molecola.

Uno dei metalli più attivi, che reagisce anche con l'acqua normale con l'accensione, è il potassio. Cosa spiega queste proprietà? Ancora una volta, in molti modi: un tipo metallico di connessione. Questo elemento ha solo 19 elettroni, ma si trovano già a 4 livelli di energia. Cioè, su 30 orbitali di diversi sottolivelli. Struttura elettronica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0 . Solo due con energia di ionizzazione molto bassa. Scendi liberamente ed entra nello spazio elettronico comune. Ci sono 22 orbitali per muovere un atomo, cioè uno spazio libero molto ampio per il "gas di elettroni".

Somiglianze e differenze con altri tipi di relazioni

In generale, questo problema è già stato discusso sopra. Possiamo solo generalizzare e trarre una conclusione. Le principali caratteristiche distintive dei cristalli di metallo da tutti gli altri tipi di comunicazione sono:

• diversi tipi di particelle coinvolte nel processo di legame (atomi, ioni o atomo-ioni, elettroni);
• diversa struttura geometrica spaziale dei cristalli.

Con l'idrogeno e il legame ionico, i legami metallici sono insaturabili e non direzionali. Con un polare covalente - una forte attrazione elettrostatica tra le particelle. Separatamente dallo ionico - il tipo di particelle nei nodi del reticolo cristallino (ioni). Con atomi covalenti non polari ai nodi del cristallo.

Tipi di legami in metalli di diverso stato di aggregazione

Come abbiamo notato sopra, il legame chimico metallico, di cui sono forniti esempi nell'articolo, è formato in due stati di aggregazione metalli e loro leghe: solidi e liquidi.

Sorge la domanda: che tipo di legame nei vapori metallici? Risposta: covalente polare e non polare. Come in tutti i composti che hanno la forma di un gas. Cioè, con il riscaldamento prolungato del metallo e il suo trasferimento da uno stato solido a uno liquido, i legami non si rompono e la struttura cristallina viene preservata. Tuttavia, quando si tratta di trasferire un liquido allo stato di vapore, il cristallo viene distrutto e il legame metallico viene convertito in uno covalente.