Metalna je veza vrsta kemijske veze formirana između pozitivno nabijenih atoma u kojima se slobodni elektroni dijele među rešetke kationa. U kontrastu, kovalentna i ionske veze formiraju se između dva diskretna atoma. Metalno vezivanje glavna je vrsta kemijske veze koja nastaje između atoma metala.
Metalne veze vide se u čistom metali i legure i neki metaloidi. Na primjer, grafen (alotrop ugljika) pokazuje dvodimenzionalno metalno vezivanje. Metali, čak i čisti, mogu tvoriti druge vrste kemijskih veza između svojih atoma. Na primjer, živa iona (Hg22+) mogu tvoriti kovalentne veze metal-metal. Čisti galij formira kovalentne veze između parova atoma koji su metalnim vezama povezani sa okolnim parovima.
Kako djeluju metalne obveznice
Vanjske razine metala metala (the a i p orbitale) preklapaju se. Barem jedan valentni elektron koji sudjeluje u metalnoj vezi ne dijeli se sa susjednim atomom, niti se gubi radi stvaranja iona. Umjesto toga, elektroni tvore ono što se može nazvati "elektronskim morem" u kojem se valencijski elektroni mogu slobodno kretati od jednog atoma do drugog.
Model elektronskog mora predstavlja previše pojednostavljenje metalnog vezivanja. Izračuni temeljeni na funkcijama elektroničke strukture ili gustoće točniji su. Metalno vezivanje može se promatrati kao posljedica materijala koji ima mnogo više delokaliziranih energetskih stanja od njega ima delokalizirane elektrone (nedostatak elektrona), tako da lokalizirani parni elektroni mogu postati delokalizirani i mobilni. Elektroni mogu mijenjati energetska stanja i kretati se kroz rešetku u bilo kojem smjeru.
Vezivanje također može biti u obliku stvaranja metalnih klastera, u kojima delokalizirani elektroni teku oko lokaliziranih jezgara. Formiranje obveznica uvelike ovisi o uvjetima. Na primjer, vodik je metal pod visokim tlakom. Kako se tlak smanjuje, vezivanje se mijenja iz metalnog u nepolarni kovalent.
Odnos metalnih veza s metalnim svojstvima
Budući da se elektroni delokaliziraju oko pozitivno nabijenih jezgara, metalno vezivanje objašnjava mnoga svojstva metala.
Električna provodljivost: Većina metala su izvrsni električni vodiči, jer se elektroni u moru elektrona mogu slobodno kretati i nositi naboj. Vodljivi nemetali (poput grafita), rastopljeni ionski spojevi i vodeni ionski spojevi provode elektricitet iz istog razloga - elektroni se slobodno kreću.
Toplinska vodljivost: Metali provode toplinu jer slobodni elektroni mogu prenijeti energiju dalje od izvora topline i zbog toga što se vibracije atoma (fononi) kreću kroz čvrsti metal kao val.
rastegljivost: Metali su obično duktilni ili se mogu uvući u tanke žice, jer se lokalne veze između atoma mogu lako razbiti i također reformirati. Pojedini atomi ili čitavi listovi se mogu pomicati jedan pokraj drugog i reformirati veze.
Poslušnost: Metali su često plastični ili sposobni da se oblikuju ili oblikuju u oblik, opet zato što se veze između atoma lako raspadaju i reformiraju. Sila vezivanja metala nije usmjerna, tako da je izvlačenje ili oblikovanje metala manje vjerojatno da će ga puknuti. Elektroni u kristalu mogu biti zamijenjeni drugima. Nadalje, budući da se elektroni mogu slobodno odmaknuti jedni od drugih, rad metala ne sili zajedno nabijene ione, koji bi jakim odbojnošću mogli slomiti kristal.
Metalni sjaj: Metali su obično sjajni ili imaju metalni sjaj. Oni su neprozirni kada se postigne određena minimalna debljina. More elektrona reflektira fotone s glatke površine. Postoji gornja frekvencija do svjetla koja se može reflektirati.
Snažna privlačnost atoma u metalnim vezama čini metale jakim i daje im veliku gustoću, visoku talište, visoku tačku ključanja i nisku isparljivost. Postoje iznimke. Na primjer, živa je tekućina u uobičajenim uvjetima i ima visoki tlak pare. U stvari, svi metali u skupini cinka (Zn, Cd i Hg) relativno su hlapljivi.
Koliko su jake metalne veze?
Kako jačina veze ovisi o atomima njezinih sudionika, teško je rangirati vrste kemijskih veza. Kovalentne, ionske i metalne veze mogu sve biti jake kemijske veze. Čak i kod rastaljenog metala lijepljenje može biti jako. Na primjer, galij je nehlapljiv i ima visoku točku ključanja iako ima nisku talište. Ako su uvjeti u redu, za metalno lijepljenje nije ni potrebna rešetka. To smo primijetili kod naočala koje imaju amorfnu strukturu.