Особенностью металлического состояния веществ является высокое значение электропроводности и теплопроводности. С точки зрения теории строения атома эти свойства проявляют элементы, обладающие небольшим числом валентных электронов и большим числом незаполненных орбиталей на внешнем электронном слое.
В типичной кристаллической решетке металла каждый атом окружен восемью или двенадцатью соседними атомами.
Таким образом, валентные электроны одного атома (их мало) участвуют в образовании химической связи с большим числом других атомов (8 или 12), каждый из которых, в свою очередь, входит в состав соседней группы с этим же числом атомов. В данных условиях валентные электроны одновременно находятся на всех доступных орбиталях соседних атомов, обеспечивая связь между ними, т.е. они нелокализованы. Такую нелокализованную химическую связь в металлических кристаллах называют МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ.
Объяснить металлическую связь можно следующим образом: если, например, взаимодействуют два атома металла, то происходит перекрывание внешних электронных орбиталей этих атомов (по аналогии с образованием химической связи в молекулах). При взаимодействии двух атомных орбиталей происходит расщепление каждого энергетического уровня на два. В случае взаимодействия четырех атомов расщепление происходит на четыре уровня. При одновременном взаимодействии N микрочастиц образуется N «молекулярных орбиталей». Величина N в кристаллах металлов может достигать огромных значений, сравнимых с числом Авогадро (1023). Полученные «молекулярные орбитали» близки по энергии и образуют непрерывную последовательность (рис. 1.2.). Таким образом, если атомы удалены друг от друга на бесконечно большое расстояние, то их уровни представляют собой энергетические уровни отдельных атомов. При сближении атомов их орбитали взаимодействуют, каждый энергетический уровень расщепляется в полосу, ширина которой возрастает по мере сближения атомов.
Загрузка...
