Tanulási cél
- Írd le a fémek kötésének elektrontenger-modelljét.
Főbb pontok
- A fémek számos egyedi tulajdonsága magyarázható a fémes kötésekkel.
- A fémes kötések különböző elemek között is létrejöhetnek, ötvözetet alkotva.
- Az ionos és kovalens kötésekben egyaránt részt vevő elektronokkal ellentétben a fémes kötésekben részt vevő elektronok delokalizálódnak, elektrontengert alkotva a fémek pozitív magjai körül. A “szabad” elektronok elérhetősége hozzájárul ahhoz, hogy a fémek kiváló vezetők.
Fogalmak
- elektrontengerA delokalizált elektronok teste, amely a fémkötésekben a pozitív fémionokat veszi körül.
- fémkötésKémiai kötés, amelyben a mozgó elektronok sok magon osztoznak; ez elektromos vezetéshez vezet.
Fémkötés
A fémkötés úgy írható le, mint a szabad elektronok megosztása pozitív töltésű fémionok rácsa között. A fémes kötések szerkezete nagyban különbözik a kovalens és ionos kötésekétől. Míg az ionos kötések a fémeket nemfémekkel, a kovalens kötések pedig a nemfémeket nemfémekkel kötik össze, addig a fémes kötések a fématomok közötti kötésekért felelősek.
A fémes kötésekben a kölcsönható fématomok s és p pályáinak valenciaelektronjai delokalizálódnak. Azaz ahelyett, hogy saját fématomjaik körül keringenének, elektronok “tengerét” alkotják, amely körülveszi a kölcsönhatásban lévő fémionok pozitív töltésű atommagjait. Az elektronok ezután szabadon mozognak az atommagok közötti térben.
A fémes kötések jellemzői magyarázzák a fémek számos egyedi tulajdonságát:
- A fémek jó áramvezetők, mert az elektrontengerben lévő elektronok szabadon áramolhatnak és vezethetik az elektromos áramot.
- A fémek képlékenyek és alakíthatóak, mert a helyi kötések könnyen felbonthatók és újraalakíthatók.
- A fémek fényesek. A fény nem tud áthatolni a felületükön; a fotonok egyszerűen visszaverődnek a fémfelületről. Van azonban egy felső határa annak a fényfrekvenciának, amelyen a fotonok visszaverődnek.
A fémes kötések különböző elemek között is létrejöhetnek, ötvözetet alkotva. Az alumíniumfólia és a rézhuzal példák a fémes kötések működésére.
A fémes kötéseket erős vonzóerők közvetítik. Ez a tulajdonság hozzájárul a legtöbb fém alacsony illékonyságához, magas olvadás- és forráspontjához és nagy sűrűségéhez. A XII. csoportba tartozó cink, kadmium és higany kivételt képeznek ez alól a szabály alól.
.