Межатомная связь

Главным фактором, определяющим кристаллическую структуру и физические свойства металлов и сплавов, является природа межатомной связи. Характер и сила межатомной связи в металлах и металлических фазах определяются энергетическим состоянием электронов в кристаллической решетке.

Электроны могут в различной степени переходить от одного атома к другому. В зависимости от степени перехода различают четыре типа межатомной связи:

- металлическую – проявляется при полном отрыве всех валентных электронов от атомов и равномерном распределении их в межионном пространстве;

- ионную – образуется при полном переходе валентных электронов от одного атома к другому;

- ковалентную, для которой характерно объединение электронов двух атомов в связывающие пары;

- связь Ван-дер-Ваальса – определяется наличием слабого смещения электронов, приводящим к появлению слабых полярных сил.

Если химическое соединение образуется только металлическими элементами, в этом случае имеет место металлическая связь. Такая связь не является жесткой. При определенных условиях возможно отклонение от стехиометрического соотношения элементов по формуле данного химического соединения.

При образовании химического соединения металла с неметаллом имеет место ионная связь. В соединениях такого типа связь жесткая и химический состав постоянный, точно соответствующий стехиометрическому соотношению элементов.

Четыре крайних типа межатомной связи редко встречаются в чистом виде. Во многих веществах, в том числе металлических сплавах и соединениях, связь является более сложной, смешанной, при этом один из типов связи проявляется в большей степени. Наиболее прочной является ковалентная связь, наименее прочной – вандерваальсовская.

В переходных металлах, металлических твердых растворах, соединениях, наряду с сильно выраженной металлической связью, проявляется также ковалентная связь, а иногда и ионная. Особенно проявляется ковалентная связь в металлических соединениях, многие из которых имеют высокие температуру плавления, электросопротивление и твердость. С повышением температуры у металлов, особенно имеющих полиморфные превращения, и у металлических соединений, очевидно, из-за разрушения ковалентных электронных «мостиков» тепловыми колебаниями атомов возрастает доля металлической связи, и они становятся более пластичными и электропроводными.

Межатомная связь осуществляется посредством электронов и приближенно оценивается такими физическими величинами, как ионизационный потенциал, температура плавления, температура рекристаллизации, характеристическая температура, температурный коэффициент линейного расширения, модуль упругости, предел прочности, энергия активации диффузии и самодиффузии, теплота сублимации и т.д. Связь считается тем прочнее, чем больше каждая из указанных величин, кроме коэффициента линейного расширения, который уменьшается с увеличением межатомной связи.

Дата добавления: 2014-12-08