Металдық байланыс

Металдардың көбісінің атомдарының сыртқы энергетикалық деңгейінде электрондардың саны аздау болады. 16 элементте бір-бірден электрон, 58 элементте — екіден, 4 элементте — үштен электрон бар, тек қана Рd-де бірде-бір электрон болмайды. Іе, Ln және Рb элементтердің атомдарының сыртқы деңгейінде 4 электроннан бар, Sb мен Ві 5 және Рb—6 электрон бар. Бірақ та бұл элементтер айқын металдарға жатпайды.

Металл элементтер жай заттарды — металдарды түзеді. Кәдімгі жағдайда бұл кристалл заттар (сынаптан басқасы). 3.14-суретте натрийдің кристалл торының схемасы келтірілген. Бұдан натрийдің әрбір атомы іргелес сегіз атоммен қоршалғаны көрініп тұр. Натрий мысалында металдардағы химиялық байланыстың табиғатын қарастырамыз.

Басқа металдар тәрізді натрий атомында артық валентті орбиталдар бар және электрондар жетіспейді. Мысалы, валентті электрон (З¾¹) 9 бос орбиталдың біреуінен орын алуы мүмкін З¾ (біреу), Зр (үш) және Зd (бес). Кристалл торының түзілуі нәтижесінде атомдар жақындасып көршілес атомдардың валентті орбиталдарымен қаптасады, осының арқасында электрондар бір орбиталдан екінші орбиталға еркін өтіп металл кристалындағы барлық атомдар аралығында байланыс туғызады.

Химиялық байланыстың мұндай типін металдық байланыс деп атайды.

Металдық байланысты сыртқы энергиялары бір-біріне жуық орбитал-дарының жалпы санына қарағанда сыртқы деңгейінде валентті электрон дары аз элементтер түзеді, ал иондану знергиясы аздау болғандықтан атомдағы валентті электрондар әлсіз ұсталып тұрады. Металл кристалдарындағы химиялық байланыс күшті деколалденген, яғни байланыс түзетін электрондар ортақтасқан («электрон газы») және жалпы электронейтрал металл кесегінің барлық өне бойында қозғалады.

Металдық байланыс қатты және сұйық күйдегі металдарға тән. Бұл өзара біріне-бірі жуық орналасқан атом агрегаттарының қасиеті. Алайда бу күйіндегі металдардың атомдары басқа барлық заттардағыдай, өзара коваленттік байланыспен байланысқан. Металл буы жеке молекулалардан (бір атомды және екі атомды) тұрады. Байланыстың беріктігі металл молекуласына қарағанда кристалда жоғарылау, сондықтан металл крис-талының түзілу процесі энергия бөле жүреді.

Металдық байланыстың коваленттік байланыспен кейбір үқсастығы бар, себебі оның негізі — валентті электрондардың ортақтасуы. Алайда коваленттік байланысты түзетін электрондар қосылған атомдарға жуық орналасады және олармен берік байланысады. Металдық байланысты түзетін электрондар бүкіл кристалдың өне бойында еркін қозғалады, сондықтан оның барлық атомдарына қатысты болады. Осының нәтижесінде кова-ленттік байланысы бар кристалдар сынғыш, ал металдық — серпімді болады, яғни олар соғылғанда пішінін өзгертеді, жұқа беттерге жаншылады және сымға созылады.

Металдардың физикалық қасиеттері металдық байланыспен түсіндіріледі.