Aatomite vahel moodustub metalliline side. metalli keemiline side

Õppisite, kuidas metallide ja mittemetalliliste elementide aatomid omavahel interakteeruvad (elektronid liiguvad esimesest teise), samuti mittemetalliliste elementide aatomid omavahel (nende aatomite väliste elektrooniliste kihtide paarimata elektronid ühinevad ühisteks elektronpaarideks). Nüüd tutvume sellega, kuidas metallelementide aatomid omavahel suhtlevad. Metallid ei eksisteeri tavaliselt isoleeritud aatomitena, vaid valuploki või metallitükina. Mis hoiab metalli aatomeid koos?

Enamiku metallelementide aatomid välistasandil sisaldavad väikest arvu elektrone - 1, 2, 3. Need elektronid on kergesti eralduvad ja aatomid muutuvad positiivseteks ioonideks. Eraldunud elektronid liiguvad ühelt ioonilt teisele, sidudes need ühtseks tervikuks.

On lihtsalt võimatu aru saada, milline elektron millisele aatomile kuulus. Kõik eraldunud elektronid muutusid ühiseks. Ühendades ioonidega, moodustavad need elektronid ajutiselt aatomeid, seejärel katkevad uuesti ja ühinevad teise iooniga jne. Protsess toimub lõputult, mida saab esitada diagrammiga:

Järelikult muutuvad aatomid metalli mahus pidevalt ioonideks ja vastupidi. Neid nimetatakse aatomioonideks.

Joonisel 41 on skemaatiliselt kujutatud naatriummetalli fragmendi struktuur. Iga naatriumi aatomit ümbritseb kaheksa naaberaatomit.

Riis. 41.
Kristallilise naatriumi fragmendi struktuuri skeem

Eraldunud väliselektronid liiguvad vabalt ühelt moodustunud ioonilt teisele, ühendades justkui kokku liimides naatriumi ioonse selgroo üheks hiiglaslikuks metallkristalliks (joonis 42).

Riis. 42.
Metallilise sideme skeem

Metallilisel sidemel on mõningaid sarnasusi kovalentse sidemega, kuna see põhineb väliste elektronide sotsialiseerumisel. Kovalentse sideme moodustumisel aga sotsialiseeritakse vaid kahe naaberaatomi välised paarimata elektronid, metallilise sideme tekkimisel aga osalevad kõik aatomid nende elektronide sotsialiseerimises. Seetõttu on kovalentse sidemega kristallid rabedad, metallsidemega kristallid aga reeglina plastilised, elektrit juhtivad ja metallilise läikega.

Joonisel 43 on kujutatud iidne kuldne hirve kujuke, mis on juba üle 3,5 tuhande aasta vana, kuid pole kaotanud oma väärismetallist läiget, mis on iseloomulik kullale – sellele kõige plastilisemale metallile.

riis. 43. Kuldhirv. 6. sajand eKr e.

Metalliline side on iseloomulik nii puhastele metallidele kui ka erinevate metallide segudele – sulamitele, mis on tahkes ja vedelas olekus. Auruolekus on metalliaatomid aga omavahel seotud kovalentse sidemega (näiteks suurte linnade tänavate valgustamiseks täidetakse kollase valgusega lambid naatriumi auruga). Metallipaarid koosnevad üksikutest molekulidest (mona- ja kaheaatomilistest).

Keemiliste sidemete küsimus on keemiateaduse keskne küsimus. Tutvusite esialgsete ideedega keemiliste sidemete tüüpide kohta. Tulevikus saate teada palju huvitavat keemilise sideme olemuse kohta. Näiteks, et enamikus metallides on lisaks metallilisele sidemele ka kovalentne side, et on ka teist tüüpi keemilisi sidemeid.

Märksõnad ja fraasid

1. Metallist ühendus.
2. Aatomi ioonid.
3. Jagatud elektronid.

Töö arvutiga

1. Vaadake elektroonilist taotlust. Tutvu tunni materjaliga ja täida pakutud ülesanded.
2. Otsige Internetist e-posti aadresse, mida saab kasutada kui täiendavaid allikaid, paljastades lõigu märksõnade ja fraaside sisu. Paku õpetajale oma abi uue tunni ettevalmistamisel – koosta aruanne järgmise lõigu võtmesõnade ja väljendite kohta.

Küsimused ja ülesanded

1. Metallsidemel on sarnasusi kovalentse sidemega. Võrrelge neid keemilisi sidemeid üksteisega.
2. Metallilisel sidemel on sarnasusi ioonse sidemega. Võrrelge neid keemilisi sidemeid üksteisega.
3. Kuidas saab suurendada metallide ja sulamite kõvadust?
4. Ainete valemite järgi määrake neis sisalduva keemilise sideme tüüp: Ba, BaBr 2, HBr, Br 2.

Metalliline side on side, mis tekib aatomite vahel tugevalt väljendunud delokaliseerumise (valentselektronide levimine mööda mitut keemilist sidet ühendis) ja elektronide puuduse tingimustes aatomis (kristall). See on küllastumata ja ruumiliselt mittesuunatud.

Valentselektronide ümberpaigutamine metallides on metallilise sideme mitmekeskuselise olemuse tagajärg. Metallilise sideme mitmekeskuseline olemus tagab metallide kõrge elektri- ja soojusjuhtivuse.

Küllastus määratakse kemikaali moodustumisel osalevate valentsorbitaalide arvu järgi. ühendused. Kvantitatiivne tunnus - valents. Valents - sidemete arv, mille üks aatom võib moodustada teistega; - määratakse valentsorbitaalide arvu järgi, mis on seotud sidemete moodustamisega vahetus- ja doonor-aktseptormehhanismi abil.

Orienteerumine – ühendus tekib elektronpilvede maksimaalse kattumise suunas; - määrab aine keemilise ja kristall-keemilise struktuuri (kuidas on aatomid omavahel seotud kristallvõres).

Kovalentse sideme moodustumisel koondub elektrontihedus interakteeruvate aatomite vahele (märkmikust joonistamine). Metallise sideme korral on elektronide tihedus ümber kogu kristalli. (märkmikust joonistamine)

(näide märkmikust)

Metallilise sideme küllastamatuse ja mittesuunalise olemuse tõttu on metallkehad (kristallid) väga sümmeetrilised ja hästi koordineeritud. Valdav enamus metalli kristallilistest struktuuridest vastab kolmele kristallidesse pakendatud aatomitüübile:

1. HCC– Grenet-keskne kuubikujuline tihedalt pakitud struktuur. Pakendi tihedus - 74,05%, kooskõlastusarv = 12.

2. GPU– kuusnurkne tihedalt pakitud struktuur, pakkimistihedus = 74,05%, c.h. = 12.

3. BCC– maht on tsentreeritud, pakkimistihedus = 68,1%, k.ch. = 8.

Metalliline side ei välista teatud määral kovalentsust. Metalliside puhtal kujul on tüüpiline ainult leelis- ja leelismuldmetallidele.

Puhtalt metallilist sidet iseloomustab energia suurusjärgus 100/150/200 kJ/mol, mis on 4 korda nõrgem kovalentsest sidemest.

36. Kloor ja selle omadused. B \u003d 1 (III, IV, V ja VII) oksüdatsiooniaste \u003d 7, 6, 5, 4, 3, 1, −1

terava ärritava lõhnaga rohekaskollane gaas. Kloor esineb looduses ainult ühendite kujul. Looduses kaaliumkloriidi, magneesiumi, nitriumi kujul, mis tekkis kunagiste merede ja järvede aurustumise tulemusena. Kviitung.prom: 2NaCl + 2H2O \u003d 2NaOH + H2 + Cl2, kloriidide vete elektrolüüsil Me.\2KMnO4 + 16HCl \u003d 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O + 5Cl2 / Kloor on keemiliselt väga aktiivne, otseselt Me-ga. mittemetallid (va süsinik, lämmastik, hapnik, inertgaasid), asendab vesinikku eel-HC-s ja ühendab küllastumata ühendeid, tõrjub nende ühenditest välja broomi ja joodi Fosfor süttib kloori PCl3 atmosfääris ja edasisel kloorimisel - PCl5 ; väävel klooriga = S2Cl2, SCl2 ja muud SnClm. Kloori ja vesiniku segu põleb.Kloor moodustab hapnikuga oksiidid: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, aga ka hüpokloritid (hüpokloorhappe soolad), kloritid, kloraate ja perkloraate. Kõik hapnikuühendid kloor moodustab kergesti oksüdeeruvate ainetega plahvatusohtlikke segusid. Klooroksiidid on ebastabiilsed ja võivad spontaanselt plahvatada, hüpokloritid lagunevad ladustamisel aeglaselt, kloraadid ja perkloraadid võivad initsiaatorite mõjul plahvatada. vees - hüpokloorne ja sool: Сl2 + Н2О = НClО + НCl. Leeliste vesilahuste külmas kloorimisel tekivad hüpokloritid ja kloriidid: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + H2O ja kuumutamisel - kloraadid. Kui ammoniaak reageerib klooriga, moodustub lämmastiktrikloriid. koos teiste halogeenidega interhalogeenühendid. Fluoriidid СlF, СlF3, СlF5 on väga reaktiivsed; näiteks ClF3 atmosfääris süttib klaasvill spontaanselt. Tuntud kloori ühendid hapnikuga fluoriks on kloori oksüfluoriidid: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 ja fluori perkloraat FClO4. Rakendus: keemiliste ühendite tootmine, vee puhastamine, süntees toidus, talu prom-ti-bakteritsiid, antiseptik, paberite, kangaste, pürotehnika, tikkude valgendamine, hävitab umbrohtu CX-is.

Bioloogiline roll: taimede ja loomsete kudede biogeenne komponent. 100 g põhilist osmootilist ainet toimeaine vereplasma, lümf, tserebrospinaalvedelik ja mõned koed.Päevane naatriumkloriidi vajadus = 6-9g - leib, liha ja piimatooted. Osaleb vee-soola ainevahetuses, aidates kaasa vee kinnipidamisele kudedes. Happe-aluse tasakaalu reguleerimine kudedes toimub koos teiste protsessidega, muutes kloori jaotumist vere ja teiste kudede vahel, kloor osaleb taimedes energia metabolismis, aktiveerides nii oksüdatiivset fosforüülimist kui ka fotofosforüülimist. Kloor mõjutab positiivselt hapniku imendumist juurte poolt, mis on rauamahla komponent.

37. Vesinik, vesi. B \u003d 1; st.oksiid \u003d + 1-1 Vesinikuioonil puuduvad täielikult elektronkihid, see võib läheneda väga lähedale ja sattuda elektronkihtidesse.

Kõige tavalisem element universumis. See moodustab suurema osa Päikesest, tähtedest ja muudest kosmilistest kehadest.Ta on Maal vabas olekus suhteliselt haruldane – leidub naftas ja põlevates gaasides, sisaldub osades mineraalides ning suurem osa sellest on vee koostis. Kviitung: 1. Laboratoorium Zn+2HCl=ZnCl2+H2; 2.Si + 2NaOH + H2O \u003d Na2SiO3 + 2H2; 3. Al + NaOH + H 2 O \u003d Na (AlOH) 4 + H 2. 4. Tööstuses: muundamine, elektrolüüs: СH4+H2O=CO+3H2\CO+H2O=CO+ H2/Keemia. N.O.: H 2 + F 2 \u003d 2HF. Kiiritatud, valgustatud, katalüsaatorid: H 2 + O 2, S, N, P \u003d H 2 O, H 2 S, NH 3, Ca + H2 \u003d CaH2 \ F2 + H2 \u003d 2HF \ N2 + 3H2 → 2NH3 \ Cl2 + H2 → 2HCl, 2NO+2H2=N2+2H2O,CuO+H2=Cu+H2O,CO+H2=CH3OH. Vesinik moodustab hüdriide: ioonseid, kovalentseid ja metallilisi. Ioonseks -NaH - &, CaH 2 - & + H 2 O \u003d Ca (OH) 2; NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2. Kovalentne -B2H6, AlH3, SiH4. Metall - d-elementidega; muutuv koostis: MeH ≤1 , MeH ≤2 - viiakse aatomitevahelistesse tühimikesse Juhib soojust, voolu, tahket ainet. VESI.sp3-hübriidne ülipolaarne.molekuli nurga all 104,5 , dipoolid, levinuim lahusti Vesi reageerib ruumis t: aktiivsete halogeenidega (F, Cl) ja interhaloidsete ühenditega sooladega, moodustades nõrga happe ja nõrga aluse, põhjustades nende täieliku hüdrolüüsi ; anhüdriidide ning karboksüül- ja anorgaaniliste hapete halogeniididega. kis-t; aktiivsete metallorgan-mi ühenditega; karbiidide, nitriidide, fosfiidide, silitsiidide, aktiivsete Me-hüdriididega; paljude sooladega, moodustades hüdraate; boraanidega, silaanidega; keteenidega, süsiniksuboksiidiga; väärisgaasi fluoriididega. Vesi reageerib kuumutamisel: Fe-ga, Mg kivisöega, metaaniga; mõnede alküülhalogeniididega. Kasutamine: vesinik - ammoniaagi, metanooli, vesinikkloriidi, TV rasvade, vesiniku leegi süntees - keevitamiseks, sulatamiseks, metallurgias Me redutseerimiseks oksiidist, raketikütus, apteegis - vesi, peroksiid antiseptik, bakteritsiid, pesemine, juuste pleegitamine, steriliseerimine.

Biol.role: vesinik-7kg, Vesiniku põhiülesanne on bioloogilise ruumi struktureerimine (vesi ja vesiniksidemed) ning mitmesuguste org-molekulide moodustamine (sisaldub valkude, süsivesikute, rasvade, ensüümide struktuuris) Tänu vesiniksidemetele,

DNA molekuli kopeerimine. Vesi osaleb tohutul

biokeemiliste reaktsioonide arv kõigis füsioloogilistes ja bioloogilistes

protsessid, tagab ainete vahetuse organismi ja keskkonna vahel, vahel

rakkudes ja rakkude sees. Vesi on rakkude struktuurne alus, mis on vajalik

säilitades nende optimaalse mahu, määrab see ruumilise struktuuri ja

biomolekulide funktsioonid.

Katiooni ja aniooni vahelise elektrostaatilise külgetõmbe tulemusena moodustub molekul.

Iooniline side

Ioonse sideme teooria pakuti välja aastal 1916 ᴦ. Saksa teadlane W. Kossel. See teooria selgitab vaheliste seoste teket tüüpiliste metallide ja aatomite aatomid tüüpiline mittemetallid: CsF, CsCl, NaCl, KF, KCl, Na 2 O jne.

Selle teooria kohaselt loovutavad ioonse sideme moodustumisel tüüpiliste metallide aatomid elektrone ja tüüpiliste mittemetallide aatomid võtavad vastu elektrone.

Nende protsesside tulemusena muudetakse metalliaatomid positiivselt laetud osakesteks, mida nimetatakse positiivseteks ioonideks või katioonideks; ja mittemetallide aatomid muutuvad negatiivseteks ioonideks – anioonideks. Katiooni laeng on võrdne loovutatud elektronide arvuga.

Metalli aatomid loovutavad elektrone väliskihile ja saadud ioonidel on täielikud elektroonilised struktuurid (pre-välimine elektronkiht).

Aniooni negatiivse laengu väärtus võrdub vastuvõetud elektronide arvuga.

Mittemetallide aatomid võtavad vastu nii palju elektrone kui vaja elektroonilise okteti valmimine (välimine elektrooniline kiht).

Näiteks: üldine skeem NaCl molekuli moodustumine Na ja C1 aatomitest: Na°-le = Na +1 Ioonide teke

Cl ° + 1e - \u003d Cl -

Na +1 + Cl - \u003d Na + Cl -

Na ° + Cl ° \u003d Na + Cl - ioonide ühendus

· Ioonide vahelist sidet nimetatakse ioonsidemeks.

Ioonidest koosnevaid ühendeid nimetatakse ioonsed ühendid.

Ioonühendi molekulis olevate kõigi ioonide laengute algebraline summa peab olema võrdne nulliga, sest iga molekul on elektriliselt neutraalne osake.

Ioonsete ja kovalentsete sidemete vahel pole teravat piiri. Ioonilist sidet võib pidada polaarse kovalentse sideme äärmuslikuks juhuks, mille moodustumisel ühine elektronpaar täielikult liigub suurema elektronegatiivsusega aatomi poole.

Enamiku tüüpiliste metallide aatomite välisel elektronkihil on väike arv elektrone (tavaliselt 1 kuni 3); neid elektrone nimetatakse valentselektronideks. Metalli aatomites on valentselektronide sideme tugevus tuumaga madal, see tähendab, et aatomitel on madal ionisatsioonienergia. See muudab valentselektronide kaotamise lihtsaks h metalliaatomite muundamine positiivselt laetud ioonideks (katioonideks):

Me ° -ne ® Me n +

Metalli kristallstruktuuris on valentselektronitel võime kergesti liikuda ühest aatomist teise, mis viib elektronide sotsialiseerumiseni kõigi naaberaatomite poolt. Lihtsustatult on metallikristalli struktuur esitatud järgmiselt: kristallvõre sõlmedes on Me p + ioonid ja Me ° aatomid ning valentselektronid liiguvad nende vahel suhteliselt vabalt, luues ühenduse kõigi aatomite ja metalliioonide vahel ( joonis 3). See on spetsiaalne keemilise sideme tüüp, mida nimetatakse metalliliseks sidemeks.

· Metalliline side – side kristallvõres olevate metallide aatomite ja ioonide vahel, mille teostavad sotsialiseerunud valentselektronid.

Seda tüüpi keemiliste sidemete tõttu on metallidel teatud füüsikaliste ja keemiliste omaduste kogum, mis eristab neid mittemetallidest.

Riis. 3. Metallide kristallvõre skeem.

Metallsideme tugevus tagab kristallvõre stabiilsuse ja metallide plastilisuse (võime läbida mitmesuguseid töötlusi ilma hävitamiseta). Valentselektronide vaba liikumine võimaldab metallidel juhtida hästi elektrit ja soojust. Valguslainete peegeldamise võimet (ᴛ.ᴇ. metalliline läige) seletab ka metalli kristallvõre struktuur.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, metallide kõige iseloomulikumad füüsikalised omadused, mis põhinevad metallilise sideme olemasolul, on:

■kristallstruktuur;

■metalliline läige ja läbipaistmatus;

■plastsus, tempermalmistavus, sulavus;

■kõrge elektri- ja soojusjuhtivus; ja kalduvus moodustada sulameid.

Metallist side – mõiste ja liigid. Kategooria "Metallühendus" klassifikatsioon ja omadused 2017, 2018.

- Metallist ühendus

- Metallist ühendus

Juba nimi "metalliside" näitab, et me räägime metallide sisemisest struktuurist. Enamiku metallide aatomid välisküljel energia tase sisaldavad väikese arvu valentselektrone võrreldes koguarv väline energeetiliselt lähedal ... .

- Metallist ühendus

Metalliline side põhineb valentselektronide sotsialiseerumisel, mis ei kuulu mitte kahele, vaid peaaegu kõigile kristalli metalliaatomitele. Metallides on valentselektrone palju vähem kui vabu orbitaale. See loob tingimused vabaks liikumiseks ... .

- Metallist ühendus

Olulist teavet metallide keemilise sideme olemuse kohta saab kahe põhjal iseloomulikud tunnused võrreldes kovalentsete ja ioonsete ühenditega. Esiteks erinevad metallid teistest ainetest kõrge elektrijuhtivuse ja ....

- Metallist ühendus

Olulist teavet metallide keemilise sideme olemuse kohta saab kahe neile iseloomuliku tunnuse põhjal võrreldes kovalentsete ja ioonsete ühenditega. Esiteks erinevad metallid teistest ainetest kõrge elektrijuhtivuse ja ....

- Molekuli struktuur. Keemilise sideme teooria. Iooniline side Metalliline side. kovalentne side. Suhtlemisenergia. Lingi pikkus. Valentsinurk. Keemilise sideme omadused.

Molekul on aine väikseim osake, millel on selle keemilised omadused. Keemilise sideme teooria kohaselt vastab elemendi stabiilne olek struktuurile, millel on elektrooniline valem välimine tase s2p6 (argoon, krüptoon, radoon ja teised). Harimise ajal...

Kõik praegu teadaolevad perioodilisustabelis asuvad keemilised elemendid jagunevad tinglikult kahte suurde rühma: metallid ja mittemetallid. Selleks, et neist saaksid mitte ainult elemendid, vaid ka ühendused, kemikaalid, võivad üksteisega suhelda, peavad nad eksisteerima lihtsate ja keerukate ainete kujul.

Just selle nimel üritavad mõned elektronid vastu võtta, teised aga anda. Sel viisil üksteist täiendades moodustavad elemendid erinevaid keemilisi molekule. Aga mis neid koos hoiab? Miks on nii tugevaid aineid, mida isegi kõige tõsisemad tööriistad ei suuda hävitada? Ja teisi, vastupidi, hävitab vähimgi mõju. Kõik see on seletatav erinevat tüüpi keemiliste sidemete moodustumisega molekulides aatomite vahel, teatud struktuuriga kristallvõre moodustumisega.

Keemiliste sidemete tüübid ühendites

Kokku saab eristada 4 peamist keemiliste sidemete tüüpi.

1. Kovalentne mittepolaarne. See tekib kahe identse mittemetalli vahel elektronide sotsialiseerumise, ühiste elektronpaaride moodustumise tõttu. Selle moodustumisel osalevad valents-paarimata osakesed. Näited: halogeenid, hapnik, vesinik, lämmastik, väävel, fosfor.
2. kovalentne polaarne. See moodustub kahe erineva mittemetalli vahel või väga nõrkade omadustega metalli ja elektronegatiivsuselt nõrga mittemetalli vahel. See põhineb ka ühistel elektronpaaridel ja nende tõmbamisel enda poole selle aatomi poolt, mille elektronide afiinsus on suurem. Näited: NH 3, SiC, P 2 O 5 ja teised.
3. Vesinikside. Kõige ebastabiilsem ja nõrgem, see moodustub ühe molekuli tugevalt elektronegatiivse aatomi ja teise molekuli positiivse aatomi vahel. Enamasti juhtub see siis, kui ained lahustatakse vees (alkohol, ammoniaak jne). Tänu sellele ühendusele võivad eksisteerida valkude, nukleiinhapete, komplekssete süsivesikute jne makromolekulid.
4. Iooniline side. See moodustub metallide ja mittemetallide erinevalt laetud ioonide elektrostaatilise külgetõmbejõudude tõttu. Mida tugevam on selle indikaatori erinevus, seda tugevam on interaktsiooni ioonne olemus. Näited ühenditest: binaarsed soolad, kompleksühendid - alused, soolad.
5. Metallist sidet, mille moodustumise mehhanismi ja omadusi arutatakse edasi. See moodustub metallides, nende erinevates sulamites.

On olemas selline asi nagu keemilise sideme ühtsus. See lihtsalt ütleb, et iga keemilist sidet on võimatu võrdluseks pidada. Need kõik on vaid nominaalsed ühikud. Kõik vastasmõjud põhinevad ju ühel põhimõttel – elektronide staatilisel vastasmõjul. Seetõttu on ioonsetel, metallilistel, kovalentsetel ja vesiniksidemetel üksainus keemiline olemus ja need on teineteise piirjuhtumid.

Metallid ja nende füüsikalised omadused

Metallid on valdavas enamuses kõigist keemilised elemendid. See on tingitud nende erilistest omadustest. Enamiku neist sai inimene tuumareaktsioonid laboritingimustes on nad lühikese poolestusajaga radioaktiivsed.

Enamik on siiski looduslikud elemendid, mis moodustavad terveid kivimeid ja maake ning on osa kõige olulisematest ühenditest. Just neilt õppisid inimesed sulameid valama ning valmistama palju ilusaid ja olulisi tooteid. Need on näiteks vask, raud, alumiinium, hõbe, kuld, kroom, mangaan, nikkel, tsink, plii ja paljud teised.

Kõigi metallide jaoks on ühised füüsikalised omadused, mis selgitab metallilise sideme moodustamise skeemi. Mis need omadused on?

1. vormitavus ja plastilisus. On teada, et paljusid metalle saab rullida isegi fooliumi olekuni (kuld, alumiinium). Teistest saadakse traat, metallist painduvad lehed, tooted, mis võivad füüsilisel mõjul deformeeruda, kuid taastavad kohe pärast selle lõppemist oma kuju. Just neid metallide omadusi nimetatakse plastilisuseks ja elastsuseks. Selle funktsiooni põhjuseks on metallist tüüpi ühendus. Ioonid ja elektronid kristallis libisevad üksteise suhtes purunemata, mis võimaldab säilitada kogu struktuuri terviklikkust.
2. Metalliline läige. See selgitab ka metallilist sidet, tekkemehhanismi, selle omadusi ja omadusi. Seega ei ole kõik osakesed võimelised sama lainepikkusega valguslaineid neelama ega peegeldama. Enamiku metallide aatomid peegeldavad lühikese lainepikkusega kiiri ja omandavad peaaegu sama värvi hõbeda, valge, kahvatu sinaka. Erandiks on vask ja kuld, nende värvus on vastavalt punakaspunane ja kollane. Nad on võimelised peegeldama pikema lainepikkusega kiirgust.
3. Soojus- ja elektrijuhtivus. Neid omadusi seletab ka kristallvõre struktuur ja asjaolu, et selle moodustumisel realiseerub metallilist tüüpi side. Kristalli sees liikuva "elektrongaasi" tõttu elektrit ja soojus jaotub koheselt ja ühtlaselt kõigi aatomite ja ioonide vahel ning juhitakse läbi metalli.
4. Agregatsiooni tahke olek juures normaalsetes tingimustes. Ainus erand on siin elavhõbe. Kõik muud metallid on tingimata vastupidavad, kindlad ühendused samuti nende sulamid. See on ka metallilise sideme olemasolu tagajärg metallides. Seda tüüpi osakeste sidumise moodustumise mehhanism kinnitab omadusi täielikult.

Need on peamised füüsilised omadused metallide jaoks, mis selgitab ja määratleb täpselt metallilise sideme moodustumise skeemi. See aatomite ühendamise meetod on eriti oluline metallide ja nende sulamite elementide jaoks. See tähendab, et nende jaoks tahkes ja vedelas olekus.

Metalli tüüpi keemiline side

Mis on selle eripära? Asi on selles, et selline side ei moodustu mitte erinevalt laetud ioonide ja nende elektrostaatilise külgetõmbe tõttu, mitte elektronegatiivsuse erinevuse ja vabade elektronpaaride olemasolu tõttu. See tähendab, et ioonsetel, metallilistel ja kovalentsetel sidemetel on veidi erinev olemus ja seotud osakeste eripära.

Kõikidel metallidel on järgmised omadused:

• väike arv elektrone kohta (välja arvatud mõned erandid, mis võivad olla 6,7 ​​ja 8);
• suur aatomiraadius;
• madal ionisatsioonienergia.

Kõik see aitab kaasa välise hõlpsale eraldamisele paarimata elektronid tuumast. Sel juhul on aatomil palju vabu orbitaale. Metallise sideme moodustumise skeem näitab lihtsalt paljude erinevate aatomite orbiidirakkude kattumist üksteisega, mis selle tulemusena moodustavad ühise intrakristalse ruumi. Igast aatomist juhitakse sinna elektronid, mis hakkavad võre erinevates osades vabalt rändama. Perioodiliselt kinnitub igaüks neist kristalli kohas iooniga ja muudab selle aatomiks, seejärel eraldub uuesti, moodustades iooni.

Seega on metalliline side ühises metallikristallis aatomite, ioonide ja vabade elektronide vaheline side. Struktuuri sees vabalt liikuvat elektronipilve nimetatakse "elektrongaasiks". See selgitab enamikku metalle ja nende sulameid.

Kuidas konkreetselt rakendab ennast metallist keemiline side? Võib tuua erinevaid näiteid. Proovime kaaluda liitiumitükki. Isegi kui võtta see hernetera suuruseks, on seal tuhandeid aatomeid. Kujutagem ette, et igaüks neist tuhandetest aatomitest loovutab ühisesse kristalliruumi oma üksiku valentselektroni. Samas, teades antud elemendi elektroonilist struktuuri, on näha tühjade orbitaalide arv. Liitiumil on neid 3 (teise energiataseme p-orbitaalid). Kolm iga aatomi kohta kümnetest tuhandetest – see on kristalli sees olev ühisruum, milles "elektrongaas" vabalt liigub.

Metallilise sidemega aine on alati tugev. Elektrongaas ju ei lase kristallil kokku kukkuda, vaid ainult nihutab kihte ja taastab kohe. See särab, sellel on teatud tihedus (enamasti kõrge), sulavus, vormitavus ja plastilisus.

Kus mujal metallist sidet realiseeritakse? Aine näited:

• metallid lihtsate konstruktsioonide kujul;
• kõik metallisulamid omavahel;
• kõik metallid ja nende sulamid vedelas ja tahkes olekus.

Konkreetseid näiteid on lihtsalt uskumatult palju, sest metallid sisse perioodiline süsteemüle 80!

Metallside: moodustumise mehhanism

Kui arvesse võetakse üldine vaade, oleme peamised punktid juba eespool välja toonud. Seda tüüpi sidemete tekkimise peamised tingimused on vabade elektronide olemasolu ja need, mis on tuumast madala ionisatsioonienergia tõttu kergesti eralduvad. Seega selgub, et seda rakendatakse järgmiste osakeste vahel:

• aatomid kristallvõre sõlmedes;
• vabad elektronid, mis olid metallis valents;
• ioonid kristallvõre kohtades.

Lõpptulemus on metalliline side. Moodustamise mehhanismi üldsõnaliselt väljendab järgmine tähistus: Me 0 - e - ↔ Me n+. Diagrammil on ilmne, millised osakesed metallikristallis esinevad.

Kristallid ise võivad erineva kujuga. See sõltub konkreetsest ainest, millega me tegeleme.

Metallkristallide tüübid

Seda metalli või selle sulami struktuuri iseloomustab väga tihe osakeste pakend. Seda annavad ioonid kristalli sõlmedes. Võred ise võivad ruumis olla erineva geomeetrilise kujuga.

1. Mahukeskne kuupvõre – leelismetallid.
2. Kuusnurkne kompaktne struktuur – kõik leelismuldmetallid peale baariumi.
3. Näokeskne kuup - alumiinium, vask, tsink, palju siirdemetalle.
4. Romboeedriline struktuur – elavhõbedas.
5. Tetragonaalne - indium.

Mida madalamal see perioodilises süsteemis paikneb, seda keerulisem on selle pakkimine ja kristalli ruumiline korraldus. Sel juhul on kristalli konstrueerimisel määrav metalliline keemiline side, mille näiteid saab tuua iga olemasoleva metalli kohta. Sulamitel on ruumis väga mitmekesine struktuur, millest mõnda pole siiani täielikult mõistetud.

Suhtlemisomadused: suunamatu

Kovalentsetel ja metallilistel sidemetel on üks väga väljendunud eristav tunnus. Erinevalt esimesest ei ole metalliline side suunatud. Mida see tähendab? See tähendab, et kristalli sees olev elektronipilv liigub oma piirides erinevates suundades täiesti vabalt, kõik elektronid on võimelised liituma struktuuri sõlmedes absoluutselt mis tahes iooniga. See tähendab, et interaktsioon toimub erinevates suundades. Seetõttu ütlevad nad, et metalliline side on mittesuunaline.

Kovalentse sideme mehhanism hõlmab ühiste elektronpaaride, st kattuvate aatomite pilvede moodustumist. Veelgi enam, see toimub rangelt mööda teatud joont, mis ühendab nende keskusi. Seetõttu räägivad nad sellise ühenduse suunast.

Küllastus

See omadus peegeldab aatomite võimet suhelda teistega piiratud või piiramatult. Niisiis on selle indikaatori kovalentsed ja metallilised sidemed jällegi vastandid.

Esimene on küllastatav. Selle moodustumisel osalevatel aatomitel on rangelt määratletud arv valentsiväliseid elektrone, mis on otseselt seotud ühendi moodustumisega. Rohkem kui see on, sellel ei ole elektrone. Seetõttu on moodustunud sidemete arv piiratud valentsiga. Sellest ka ühenduse küllastus. Selle omaduse tõttu on enamikul ühenditel püsiv keemiline koostis.

Metall- ja vesiniksidemed seevastu on küllastumatud. Selle põhjuseks on arvukate vabade elektronide ja orbitaalide olemasolu kristalli sees. Ioonid mängivad rolli ka kristallvõre sõlmedes, millest igaüks võib igal ajal muutuda aatomiks ja uuesti iooniks.

Teine metallilise sideme omadus on sisemise elektronipilve delokaliseerumine. See väljendub väikese arvu ühiste elektronide võimes ühendada paljusid aatomi tuumad metallid. See tähendab, et tihedus näib olevat delokaliseeritud, jaotunud ühtlaselt kõigi kristalli lülide vahel.

Näited sidemete moodustumisest metallides

Vaatame mõnda konkreetset võimalust, mis illustreerivad metallilise sideme moodustumist. Ainete näited on järgmised:

• tsink;
• alumiinium;
• kaalium;
• kroom.

Tsingi aatomite vahel metallilise sideme teke: Zn 0 - 2e - ↔ Zn 2+. Tsingi aatomil on neli energiataset. Vabad orbitaalid, elektroonilise struktuuri põhjal on sellel p-orbitaalides 15–3, 4d-s 5 ja 4f-s 7. Elektrooniline struktuur järgmised: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, aatomis on 30 elektroni. See tähendab, et kaks vaba valentsnegatiivset osakest on võimelised liikuma 15 avara ja hõivamata orbitaali piires. Ja nii on see iga aatomiga. Selle tulemusena - tohutu ühisruum, mis koosneb tühjadest orbitaalidest ja väikesest arvust elektronidest, mis seovad kogu struktuuri.

Metalli side alumiiniumi aatomite vahel: AL 0 - e - ↔ AL 3+. Alumiiniumi aatomi kolmteist elektroni asuvad kolmel energiatasemel, mida neil on ilmselgelt üleliia. Elektrooniline struktuur: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Vabad orbitaalid - 7 tükki. Ilmselgelt on elektronipilv väike võrreldes kristalli sisemise vaba ruumiga.

Kroommetalli side. See element on eriline oma elektroonilise struktuuri poolest. Tõepoolest, süsteemi stabiliseerimiseks langeb elektron 4s-lt 3d-orbitaalile: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0 . Kokku on 24 elektroni, millest kuus on valents. Just nemad lähevad ühisesse elektroonilisse ruumi, et moodustada keemiline side. Seal on 15 vaba orbitaali, mis on siiski palju rohkem, kui on vaja täita. Seetõttu on kroom ka tüüpiline näide metallist, mille molekulis on vastav side.

Üks aktiivsemaid metalle, mis reageerib isegi tavalise veega, on kaalium. Mis seletab neid omadusi? Jällegi, mitmel viisil - metallist tüüpi ühendus. Sellel elemendil on ainult 19 elektroni, kuid need asuvad juba 4 energiatasemel. See tähendab, et 30 erineva alamtasandi orbitaalil. Elektrooniline struktuur: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0. Ainult kaks väga madala ionisatsioonienergiaga. Tule vabalt maha ja mine ühisesse elektroonilisse ruumi. Ühe aatomi liigutamiseks on 22 orbitaali ehk väga suur vaba ruum "elektrongaasi" jaoks.

Sarnasused ja erinevused teist tüüpi suhetega

Üldiselt see küsimus eespool juba arutatud. Saame vaid üldistada ja järeldusi teha. Metallkristallide peamised eristavad omadused kõigist muudest suhtlustüüpidest on järgmised:

• sidumisprotsessis osalevad mitut tüüpi osakesed (aatomid, ioonid või aatomioonid, elektronid);
• kristallide erinev ruumiline geomeetriline struktuur.

Vesinik- ja ioonsidemete puhul on metalliside küllastumatu ja mittesuunaline. Kovalentse polaarsega – tugeva elektrostaatilise külgetõmbejõuga osakeste vahel. Ioonsest eraldi - kristallvõre sõlmedes olevate osakeste tüüp (ioonid). Kovalentsete mittepolaarsete aatomitega kristalli sõlmedes.

Erineva agregatsiooniastmega metallide sidemete tüübid

Nagu eespool märkisime, moodustub metalliline keemiline side, mille näited on artiklis toodud, kahes metallide ja nende sulamite agregatsiooni olekus: tahkes ja vedelas.

Tekib küsimus: mis tüüpi side on metalliaurudes? Vastus: kovalentne polaarne ja mittepolaarne. Nagu kõigis ühendites, mis on gaasi kujul. See tähendab, et metalli pikaajalisel kuumutamisel ja tahkest olekust vedelasse viimisel sidemed ei purune ja kristalne struktuur säilib. Vedeliku auruolekusse viimisel aga kristall hävib ja metalliline side muudetakse kovalentseks.

Monatoomilises olekus normaalsetes tingimustes leidub ainult väärisgaase. Ülejäänud elemendid ei eksisteeri indiviidi kujul, kuna neil on võime üksteisega või teiste aatomitega suhelda. Sel juhul moodustuvad keerukamad osakesed.

Kokkupuutel

Aatomite komplekt võib moodustada järgmisi osakesi:

• molekulid;
• molekulaarsed ioonid;
• vabad radikaalid.

Keemilise interaktsiooni tüübid

Aatomite vahelist vastasmõju nimetatakse keemiliseks sidemeks. Aluseks on elektrostaatilised jõud (elektrilaengute vastasmõju jõud), mis toimivad aatomite vahel, nende jõudude kandjateks on aatomi tuum ja elektronid.

Aatomitevaheliste keemiliste sidemete moodustamisel mängivad peamist rolli välisenergia tasemel asuvad elektronid. Need on tuumast kõige kaugemal ja on seetõttu sellega kõige vähem seotud. Neid nimetatakse valentselektronid.

Osakesed interakteeruvad üksteisega mitmel viisil, mis viib erineva struktuuriga molekulide (ja ainete) moodustumiseni. Eristama järgmised tüübid keemiline side:

• iooniline;
• kovalentne;
• van der Waals;
• metallist.

Rääkides erinevat tüüpi aatomitevahelise keemilise vastasmõju korral tasub meeles pidada, et kõik tüübid põhinevad võrdselt osakeste elektrostaatilisel vastasmõjul.

metalli keemiline side

Nagu metallide asukohast keemiliste elementide tabelis näha, on neil enamasti väike arv valentselektrone. Elektronid on oma tuumadega üsna nõrgalt seotud ja eralduvad neist kergesti. Selle tulemusena tekivad positiivselt laetud metalliioonid ja vabad elektronid.

Neid kristallvõres vabalt liikuvaid elektrone nimetatakse "elektrongaasiks".

Joonisel on skemaatiliselt kujutatud metallaine struktuuri.

See tähendab, et metalli mahus muutuvad aatomid pidevalt ioonideks (neid nimetatakse aatomioonideks) ja vastupidi, ioonid võtavad pidevalt vastu elektrone “elektrongaasist”.

Metallilise sideme moodustumise mehhanismi saab kirjutada valemiga:

aatom M 0 - ne ↔ ioon M n+

Seega on metallid positiivsed ioonid, mis paiknevad kristallvõres teatud asendites, ja elektronid, mis saavad aatomi-ioonide vahel piisavalt vabalt liikuda.

Kristalne võrk tähistab "skeletti", aine tuum ja elektronid liiguvad selle sõlmede vahel. Metallide kristallvõrede vormid võivad olla erinevad, näiteks:

• ruumalakeskne kuupvõre on iseloomulik leelismetallidele;
• näokesksetel kuupvõredel on näiteks tsink, alumiinium, vask ja muud üleminekuelemendid;
• kuusnurkne kuju on tüüpiline leelismuldelementidele (erandiks on baarium);
• tetragonaalne struktuur - indiumis;
• romboedriline - elavhõbedas.

Metallist kristallvõre näide on näidatud alloleval pildil..

Erinevused teistest tüüpidest

Metallside erineb kovalentsest sidemest tugevuse poolest. Metallsidemete energia on väiksem kui kovalentsed 3–4 korda ja vähem ioonse sideme energiat.

Metallise sideme puhul ei saa rääkida suunalisusest, kovalentne side on rangelt ruumis suunatud.

Selline omadus nagu küllastus ei ole tüüpiline ka metalliaatomite interaktsioonile. Kuigi kovalentsed sidemed on küllastuvad, on valentselektronide arvuga rangelt piiratud aatomite arv, mis võivad suhelda.

Suhtlusskeem ja näited

Metallis toimuva protsessi saab kirjutada järgmise valemi abil:

K - e<->K+

Al-3e<->Al 3+

Na-e<->Na+

Zn - 2e<->Zn2+

Fe-3e<->Fe3+

Kui kirjeldada täpsemalt metallilist sidet, kuidas seda tüüpi side tekib, siis tuleb arvestada elemendi väliste energiatasemete struktuuriga.

Näiteks on naatrium. Ainus välisel tasemel olev valents 3s elektron võib vabalt liikuda mööda kolmanda energiataseme vabu orbitaale. Kui naatriumi aatomid lähenevad üksteisele, kattuvad orbitaalid. Nüüd saavad kõik elektronid liikuda aatomiioonide vahel kõigil blokeeritud orbitaalidel.

Tsingil on neljandal energiatasemel 2 valentselektroni kuni 15 vaba orbitaali. Kui aatomid interakteeruvad, siis need vabad orbitaalid kattuvad, justkui sotsialiseerides neid mööda liikuvaid elektrone.

Kroomi aatomitel on 6 valentselektroni ja kõik nad osalevad elektrongaasi moodustamises ja seovad aatomiioone.

Metalli aatomitele iseloomulik interaktsiooni eritüüp määrab rea omadusi, mis neid ühendavad ja metalle teistest ainetest eristavad. Selliste omaduste näideteks on kõrged sulamistemperatuurid, kõrged keemistemperatuurid, tempermalmistavus, võime peegeldada valgust, kõrge elektri- ja soojusjuhtivus.

Kõrge sulamis- ja keemistemperatuur on seletatav asjaoluga, et metalli katioonid on tugevalt seotud elektrongaasiga. Samal ajal jälgitakse seaduspärasust, et sideme tugevus suureneb valentselektronide arvu suurenemisega. Näiteks rubiidium ja kaalium on madala sulamistemperatuuriga ained (sulamistemperatuurid vastavalt 39 ja 63 kraadi Celsiuse järgi), võrreldes näiteks kroomiga (1615 kraadi Celsiuse järgi).

Valentselektronide jaotuse ühtsus kristallis seletab näiteks sellist metallide omadust nagu plastilisus – ioonide ja aatomite nihkumine suvalises suunas ilma nendevahelist vastasmõju hävitamata.

Elektronide vaba liikumine aatomiorbitaalidel seletab ka metallide elektrijuhtivust. Elektrongaas erinevuse rakendamisel potentsiaal läheb kaootilisest liikumisest suunatud liikumiseks.

Tööstuses ei kasutata sageli mitte puhtaid metalle, vaid nende segusid, mida nimetatakse sulamiteks. Sulamis täiendavad ühe komponendi omadused tavaliselt edukalt teise komponendi omadusi.

Metalliline interaktsioonitüüp on iseloomulik nii puhastele metallidele kui ka nende segudele - tahkes ja vedelas olekus sulamitele. Kui aga metall viiakse gaasilisse olekusse, on side selle aatomite vahel kovalentne. Auru kujul olev metall koosneb üksikutest molekulidest (ühe- või kaheaatomilistest).