Межатомная связь в металлах

Металлический тип связи характеризуется тем, что при сближении атомов валентные электроны теряют принадлежность к отдельным атомам и становятся общими, образуя так называемый «электронный газ».

Связь в этом случае определяется электростатическим притяжением между положительно заряженным ионным скелетом и отрицательно заряженным электронным газом. Этот особый тип связи в металлах (ненаправленной) и обусловливает большинство характерных для металла свойств (высокую электро- и теплопроводность, хорошую деформируемость и т.д.).

Рис. 1. Изменение энергии связи при сближении атомов в кристалле

При всех типах межатомной связи атомы стремятся расположиться на таких расстояниях друг от друга, чтобы энергия взаимодействия была минимальной (рис. 1). Поскольку атомы химически неразличимы в материале, то минимум энергии достигается одновременно для большого числа атомов, находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга и образующих кристаллическую решетку.

Некоторое представление о соотношении величин энергии при различных типах связи можно видеть из следующих данных:

Тип связи …Межмолекулярная…Ионная…Ковалентная…Металлическая

Кристалл…….. He ………… Ar …….. NaCl ………. SiC ……… Fe … Mo … W

Энергия связи,

КДж/моль….0,092…………6,3……..750……….1180……..396…670…880

Т_пл, ⁰С……….-272,4……-189,4……..801…………-……….1539..2625..3410

Как видно из приведенных данных, наблюдается определенная связь между энергией межатомной связи и свойствами элементов, в данном случае с температурой плавления. У металлов температура плавления значительно выше, чем у молекулярных кристаллов, а кристаллы с ковалентной связью плавятся, как правило, при более высоких, по сравнению с металлами, температурах. С увеличением энергии связи возрастают и такие характеристики, как модуль упругости, энергия активации самодиффузии и т.д.

Дата добавления: 2014-01-05