Leerdoel
- Beschrijf het elektronenzeemodel van metallische binding.
Kernpunten
- Vele van de unieke eigenschappen van metalen kunnen worden verklaard door metaalbindingen.
- Metallische bindingen kunnen voorkomen tussen verschillende elementen om een legering te vormen.
- In tegenstelling tot elektronen die deelnemen aan zowel ionische als covalente bindingen, delokaliseren elektronen die deelnemen aan metallische bindingen, en vormen zo een zee van elektronen rond de positieve kernen van metalen. De beschikbaarheid van “vrije” elektronen draagt ertoe bij dat metalen uitstekende geleiders zijn.
Termen
- elektronenzeeHet geheel van gedelokaliseerde elektronen dat positieve metaalionen in metaalbindingen omringt.
- metallische bindingEen chemische binding waarin beweeglijke elektronen over veel kernen worden gedeeld; dit leidt tot elektrische geleiding.
Metallische binding
Metallische binding kan worden beschreven als het delen van vrije elektronen onder een rooster van positief geladen metaalionen. De structuur van metaalbindingen is zeer verschillend van die van covalente en ionische bindingen. Terwijl ionische bindingen metalen verbinden met niet-metalen, en covalente bindingen niet-metalen verbinden met niet-metalen, zijn metaalbindingen verantwoordelijk voor de binding tussen metaalatomen.
In metaalbindingen delokaliseren de valentie-elektronen uit de s- en p-banen van de metaalatomen die met elkaar in wisselwerking staan. Dat wil zeggen, in plaats van rond hun respectieve metaalatomen te draaien, vormen zij een “zee” van elektronen die de positief geladen atoomkernen van de op elkaar inwerkende metaalionen omringt. De elektronen bewegen dan vrij door de ruimte tussen de atoomkernen.
De kenmerken van metaalbindingen verklaren een aantal van de unieke eigenschappen van metalen:
- Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit omdat de elektronen in de elektronenzee vrij kunnen stromen en elektrische stroom kunnen transporteren.
- Metalen zijn buigzaam en kneedbaar omdat plaatselijke bindingen gemakkelijk verbroken en opnieuw gevormd kunnen worden.
- Metalen glanzen. Licht kan niet door hun oppervlak dringen; de fotonen weerkaatsen eenvoudig op het metaaloppervlak. Er is echter een bovengrens aan de frequentie van het licht waarmee de fotonen worden weerkaatst.
Metaalverbindingen kunnen ontstaan tussen verschillende elementen, waardoor een legering wordt gevormd. Aluminiumfolie en koperdraad zijn voorbeelden van metaalbindingen in actie.
Metaalbindingen worden bemiddeld door sterke aantrekkingskrachten. Deze eigenschap draagt bij tot de lage vluchtigheid, het hoge smelt- en kookpunt en de hoge dichtheid van de meeste metalen. De groep-XII metalen zink, cadmium en kwik zijn uitzonderingen op deze regel.