СТРОЕНИЕ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ МЕТАЛЛОВ

Из 92 элементов, встречающихся в природе, около 80 элементов являются металлами. Все металлы имеют общие характерные свойства: пластичность, высокую тепло- и электропроводность, специфический металлический блеск. Такими же свойствами обладают металлические сплавы — сложные вещества, состоящие из двух или большего числа элементов.

Свойства металлов, отличающие их от других веществ, обусловлены особенностями их внутриатомного строения.

Согласно современной теории строения атомов, каждый атом представляет сложную систему, которую схематически можно представить состоящей из положительно заряженного ядра, вокруг которого на разном расстоянии от него движутся отрицательно заряженные электроны. В отличие от неметаллов притягивающее действие ядра на внешние (валентные) электроны в металлах в значительной степени скомпенсировано электронами внутренних оболочек. Поэтому валентные электроны легко отрываются и свободно перемещаются между образовавшимися положительно за­ряженными ионами. Слабая связь отдельных электронов с остальной частью атома и является характерной особенностью атомов металлических веществ, обусловливающей их химические и физические свойства.

Любой металл можно представить состоящим из большого числа атомов, в которых положительно заряженные ионы, имеющие колебательные движения около некоторых центров, окружены коллективизированными валентными электронами. Электроны легко смещаются с наружной орбиты одного атома на орбиту другого атома и своей подвижностью напоминают перемещение частиц в газе, поэтому иногда применяют термин электронный газ. Общее число не связанных с определенным атомом коллективизированных электронов в различных металлах неодинаково. Этим объясняется довольно значительное различие в степени «металличности» отдельных металлов, в частности различная их электропроводность. Наличием электронного газа объясняют и особый тип межатомной связи, присущей металлам.

Основными типами межатомной связи в веществах являются ионная, ковалентная и металлическая.

Ионный тип связи (гетерополярная связь) возникает при взаимодействии двух элементов, когда валентные электроны одного переходят на электронную оболочку другого. Вследствие этого равенство положительных и отрицательных зарядов в атомах нарушается, образуются положительно и отрицательно заряженные ионы, между которыми возникают силы электростатического взаимопритяжения (классический пример — молекула NaCI).

Ковалентный тип связи (гомеополярная связь) определяется взаимным перекрытием внешних электронных оболочек атомов.

При этом валентные электроны разных атомов, различающихся спинами, взаимодействуют подобно двум электромагнитам. Между ними возникают силы электромагнитного взаимопритяжения, обусловливающие образование молекул (например, 0₂, Н₂ и т. д.).

В настоящее время эта классификация типов химической связи (ионная и ковалентная) представляется несколько условной. Она соответствует предельным случаям, в реальных веществах связь может иметь смешанный характер.

Металлический тип связи характеризуется тем, что между решеткой из положительно заряженных ионов и окружающими их свободными валентными электронами (электронным газом) возникает электростатическое притяжение. При этом непосредственного соединения атомов друг с другом не происходит, между ними отсутствуют направленные связи. Таким образом, связь металлического типа в металлах и сплавах отличается по своей природе от ионной и ковалентной.

1. Назовите основные характеристики металлов

2. Опешите схематическое строение атома

3. Назовите характерную особенность атомов металлических веществ

4. Назовите основные типы межатомной связи в веществах

5. Какая межатомная связь в металлах