Металлическая связь

Существенные сведения о природе химической связи в металлах можно получить на основании двух характерных для них особенностей по сравнению с ковалентными и ионными соединениями. Металлы, во-первых, отличаются от других веществ высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, во-вторых, в обычных условиях являются кристаллическими веществами (за исключением ртути) с высокими координационными числами атомов (см. рис. 3.34).

Из первого характерного свойства металла следует, что, по крайней мере, часть электронов может передвигаться по всему объему куска металла. Из второго свойства металлов следует, что их атомы не связаны друг с другом локализованными двухэлектронными связями. Число валентных электронов атома металла недостаточно для образования подобных связей со всеми его соседями. Металлическая связь – связь, возникающая между атомами в металле при полной делокализации (при полном обобществлении) внешних валентных электронов.

Например, литий кристаллизуется в кубической объемно-центрированной решетке, и каждый атом имеет в кристалле по восемь ближайших соседних атомов (рис. 3.35). Для образования двухэлектронных связей в подобной структуре атом лития должен был бы предоставить восемь электронов, что конечно, невозможно, так как он имеет лишь один валентный электрон (1s²2s¹). Природу химической связи и характерные особенности металлов можно объяснить на примере лития следующим образом. Каждый атом представляет на связь четыре валентные орбитали и всего лишь один валентный электрон. Значит, в кристалле металла число электронов незначительно меньше числа орбиталей. Поэтому электро-ны могут переходить из одной орбитали в другую.