METALNA VEZA: SVOJSTVA, KAKO JE NASTALA I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Metalik veza je ona koja ima atome u metalnih elemenata dobro zajedno. Prisutan je u metalima i definira sva njihova fizička svojstva koja ih okarakteriziraju kao tvrde, duktilne, popravljive materijale i dobre provodnike topline i električne energije.

Od svih kemijskih veza, metalna je veza jedina u kojoj se elektroni ne nalaze isključivo između para atoma, već se premještaju između milijuna u svojevrsno ljepilo ili „more elektrona“ koji ih čvrsto drže zajedno. ili kohezivno.

Metalna veza bakra

Na primjer, pretpostavimo metalni bakar. U bakru, njegovi Cu atomi odustaju od svojih valentnih elektrona da bi tvorili metalnu vezu. Iznad ove veze predstavljen je kao Cu ²⁺ kationi (plavi krugovi) okruženi elektronima (žuti krugovi). Elektroni još nisu: oni se kreću kroz bakreni kristal. Međutim, u metalima ne govorimo formalno o kationima, već o neutralnim metalnim atomima.

Metalna veza provjerava se ispitivanjem svojstava metalnih elemenata, kao i svojstava njihovih legura. Oni integriraju niz sjajnih, srebrnih, žilavih, tvrdih materijala koji također imaju visoku talište i vrelište.

Kako nastaje metalna veza?

Metalna veza u cinku

Metalna veza nastaje samo između jednog skupa ili skupine metalnih atoma. Da bi se elektroni izmjestili kroz metalni kristal, mora postojati "autoput" kojim mogu krenuti dalje. Ovo je dizajnirano iz preklapanja svih atomskih orbitala susjednih atoma.

Na primjer, uzmite u obzir niz atoma cinka, Zn ··· Zn ··· Zn ···. Ovi atomi preklapaju svoju valentnu atomsku orbitule kako bi stvorili molekularne orbitale. Zauzvrat, te se molekularne orbitale preklapaju s drugim orbitalama susjednih atoma Zn.

Svaki atom cinka doprinosi dva elektrona koji doprinose metalnoj vezi. Na taj način, preklapanje ili sjedinjenje molekulskih orbitala i atomi donirani cinkom potiču iz "autoceste" kojom se elektroni prekidaju kroz kristal kao da su ljepilo ili more elektrona, prekrivajući ili kupajući sve metalne atome.

Svojstva metalne veze

strukture

Metalna veza potječe od kompaktnih struktura, gdje su atomi usko sjedinjeni, bez veće udaljenosti koja ih razdvaja. Ovisno o vrsti specifične strukture, postoje različiti kristali, neki gušći od drugih.

U metalnim strukturama ne govori se o molekulama, već o neutralnim atomima (ili kationima, prema drugim perspektivama). Vraćajući se primjeru bakra, u njegovim zbijenim kristalima nema Cu ₂ molekula, s Cu-Cu kovalentnom vezom.

Reorganizacija

Metalna veza ima svojstvo reorganizacije. To se ne događa s kovalentnim i ionskim vezama. Ako se kovalentna veza prekine, neće se ponovno oblikovati kao da se ništa nije dogodilo. Također, električni naboji na ionskoj vezi su nepromjenjivi ako se ne dogodi kemijska reakcija.

Uzmimo za primjer metalnu živu da bi objasnili ovu točku.

Metalna veza između dva susjedna atoma žive, Hg ··· Hg, može se raspasti i oblikovati s drugim susjednim atomom ako se kristal podvrgne vanjskoj sili koja ga deformira.

Stoga se veza reorganizira dok se staklo podvrgne deformaciji. To daje metalima svojstva da budu nektilni i koljivi materijali. U protivnom će se slomiti poput komada stakla ili keramike, čak i kada je vruće.

Toplinska i električna provodljivost

Svojstvo metalne veze zbog radakaniziranih elektrona također daje metalima mogućnost provođenja topline i električne energije. To je zato što, budući da se elektroni svedekaliziraju i kreću svuda, oni učinkovito prenose atomske vibracije kao da je to val. Te se vibracije prevode u toplinu.

S druge strane, kada se elektroni kreću, ostavljaju se prazni prostori koje drugi mogu zauzeti, te tako postoji elektronsko pražnjenje kroz koje više elektrona može "proći" i tako nastati električna struja.

U principu, bez obraćanja fizičkih teorija koje stoje iza fenomena, ovo je opće objašnjenje električne vodljivosti metala.

Metalni sjaj

Delokalizirani i mobilni elektroni također mogu komunicirati s fotonima i odbacivati ​​ih u vidljivoj svjetlosti. Ovisno o gustoći i površini metala, može ispoljavati različite nijanse sive ili srebrne boje, ili čak iridescentne iskre. Iznimni su slučajevi bakra, žive i zlata koji apsorbiraju fotone određenih frekvencija.

Elektroka delokalizacija

Za razumijevanje metalne veze potrebno je razumjeti što se podrazumijeva pod delokalizacijom elektrona. Nemoguće je utvrditi gdje su elektroni. Međutim, može se procijeniti u kojem će se prostoru prostora vjerojatno naći. U kovalentnoj vezi AB, par elektrona je raspoređen u prostoru koji razdvaja atome A i B; za njih se tada kaže da se nalaze između A i B.

Međutim, u AB metalnoj vezi, ne može se reći da se elektroni ponašaju jednako kao u AB kovalentnoj vezi. Nisu smješteni između dva specifična atoma A i B, već su difuzni ili usmjereni na druge dijelove krute tvari gdje su također zbijeni, tj. Usko povezani, atomi A i B.

Kad je to tako, kaže se da se elektroni metalne veze delokaliziraju: oni putuju bilo kojim smjerom gdje su atomi A i B, kao što je prikazano na prvoj slici s atomima bakra i njihovim elektronima.

Stoga u metalnoj vezi govorimo o delokalizaciji tih elektrona, a ta karakteristika odgovorna je za mnoga svojstva koja imaju metali. Na njemu se temelji i teorija mora elektrona.

Primjeri metalnih veza

Neke uobičajene metalne veze u svakodnevnom životu su sljedeće:

- Metalni elementi

Cinkov

Metalna veza u cinku

U cinku, prijelaznom metalu, njegovi su atomi povezani metalnom vezom.

Zlato (Au)

Čisto zlato, poput legura ovog materijala s bakrom i srebrom, trenutno se visoko koristi u finu nakitu.

Bakar (Cu)

Ovaj se metal široko koristi u električnim primjenama, zahvaljujući izvrsnim svojstvima provodljivosti električne energije.

Srebro (Ag)

S obzirom na svoja svojstva, ovaj se metal naširoko koristi kako u finoj uporabi nakita, tako i na industrijskom polju.

Nikal (Ni)

U svom čistom stanju obično se koristi za izradu kovanica, baterija, ljevaonica ili raznih metalnih dijelova.

Kadmij (CD)

To je vrlo toksičan materijal i koristi se u proizvodnji baterija.

Platina (Pt)

Koristi se u finom nakitu (legure sa zlatom), te u proizvodnji laboratorijskih mjernih instrumenata i zubnih implantata.

Titan (Ti)

Ovaj se metal obično koristi u inženjerstvu, kao i u proizvodnji osteosintetskih implantata, industrijskoj primjeni i nakitu.

Olovo (Pb)

Ovaj se materijal koristi u proizvodnji električnih vodiča, točnije za izradu vanjske oplate telefonskih i telekomunikacijskih kabela.

- Metalni spojevi

Obični čelik

Reakcijom željeza i ugljika dobiva se uobičajeni čelik, materijal mnogo otporniji na mehanički stres u odnosu na željezo.

Ne hrđajući Čelik

Varijacija na gornjem materijalu može se naći kombiniranjem uobičajenog čelika s prijelaznim metalima poput kroma i nikla.

bronza

Proizvodi se kombiniranjem bakra i kositra, u otprilike omjerima 88%, odnosno 12%. Koristi se u izradi kovanica, alata i javnih ukrasa.

Merkurove legure

Razne legure žive s drugim prijelaznim metalima, poput srebra, bakra i cinka, stvaraju amalgame koji se koriste u stomatologiji.

Krom platina legure

Ova vrsta legure široko se koristi za izradu britvica.

Pieltre

Ova slitina kositra, antimona, ovojnica i bizmuta obično se koristi za izradu kućnih potrepština.

mesing

Nastaje kombiniranjem bakra i cinka, u omjeru 67% i 33%. Koristi se u proizvodnji hardverskih predmeta.

Teorija mora elektrona

Jednostavan prikaz mora elektrona. Izvor: Muskid

Slika iznad ilustrira pojam mora elektrona. Prema teoriji mora elektrona, metalni atomi propuštaju svoje valentne elektrone (negativni naboji) kako bi postali atomski ioni (pozitivni naboji). Oslobođeni elektroni postaju dio mora u kojem su delokalizirani za svaki centimetar metalnog kristala.

Međutim, to ne znači da je metal sastavljen od iona; njegovi su atomi zapravo neutralni. Ne govorimo o Hg ⁺ ionima u tekućoj žive, već o neutralnim Hg atomima.

Drugi način vizualizacije mora elektrona je pretpostavkom neutralnosti atoma. Stoga, iako daju svoje elektrone da definiraju metalnu vezu koja ih drži čvrsto kohezivnom, oni također odmah primaju druge elektrone iz drugih područja kristala, tako da nikad ne steknu pozitivan naboj.

Ova teorija objašnjava zašto su metali duktilni, plastični i kako se veze mogu preurediti da se omogući deformacija kristala bez pucanja. Neki ljudi ovo more elektrona nazivaju "elektronskim cementom", budući da se ono može kretati, ali pod normalnim se uvjetima očvrsne i održava metalne atome čvrstim i nepokretnim.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Metalno lijepljenje. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Urednici Encyclopaedia Britannica. (4. travnja 2016.). Metalna veza. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
5. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (29. siječnja 2020.). Metalna veza: definicija, svojstva i primjeri. Oporavilo od: misel.com
6. Jim Clark. (29. rujna 2019.). Metalno lijepljenje. Kemija LibreTexts. Oporavak od: chem.libretexts.org
7. Mary Ellen Ellis. (2020). Što je metalna obveznica? - Definicija, svojstva i primjeri. Studija. Oporavilo od: study.com