Schody.  Vstupní skupina.  Materiály.  Dveře.  Hrady a zámky  Design

Schody. Vstupní skupina. Materiály. Dveře. Hrady a zámky Design

» Kovová a nekovová vazba. Chemická vazba kovu. Kompletní lekce - Znalostní hypermarket. Kovový spojovací mechanismus

Kovová a nekovová vazba. Chemická vazba kovu. Kompletní lekce - Znalostní hypermarket. Kovový spojovací mechanismus

Kovové spojení. Vlastnosti kovové spojení.

Kovová vazba je chemická vazba způsobená přítomností relativně volných elektronů. Charakteristika jak čistých kovů, tak jejich slitin a intermetalických sloučenin.

Kovový spojovací mechanismus

Pozitivní kovové ionty se nacházejí ve všech uzlech krystalové mřížky. Mezi nimi se valenční elektrony pohybují náhodně, jako molekuly plynu, oddělované od atomů při tvorbě iontů. Tyto elektrony působí jako cement, drží kladné ionty pohromadě; jinak by se mřížka vlivem odpudivých sil mezi ionty rozpadla. Elektrony jsou zároveň drženy ionty uvnitř krystalové mřížky a nemohou ji opustit. Síly spojky nejsou lokalizovány ani směrovány. Z tohoto důvodu se ve většině případů objevují vysoká koordinační čísla (například 12 nebo 8). Když se dva atomy kovu přiblíží k sobě, orbitaly v jejich vnějších obalech se překrývají a vytvářejí molekulární orbitaly. Pokud se přiblíží třetí atom, jeho orbital se překryje s orbitaly prvních dvou atomů, což má za následek další molekulární orbital. Když existuje mnoho atomů, vzniká obrovské množství trojrozměrných molekulárních orbitalů, které se rozprostírají ve všech směrech. V důsledku vícenásobných překrývajících se orbitalů jsou valenční elektrony každého atomu ovlivněny mnoha atomy.

Charakteristické krystalové mřížky

Většina kovů tvoří jednu z následujících vysoce symetrických mřížek s těsným uspořádáním atomů: krychlový centrovaný na tělo, kubický centrovaný na obličej a šestiúhelníkový.

V kubické (bcc) mřížce se středem těla jsou atomy umístěny ve vrcholech krychle a jeden atom je ve středu objemu krychle. Kovy mají kubickou těleso centrovanou mřížku: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba atd.

V kubické (fcc) mřížce centrované na plochu jsou atomy umístěny ve vrcholech krychle a ve středu každé plochy. Kovy tohoto typu mají mřížku: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co atd.

V hexagonální mřížce jsou atomy umístěny ve vrcholech a středu šestihranných základen hranolu a tři atomy jsou umístěny ve střední rovině hranolu. Kovy mají toto balení atomů: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca atd.

Další vlastnosti

Volně se pohybující elektrony způsobují vysokou elektrickou a tepelnou vodivost. Látky, které mají kovovou vazbu, často kombinují pevnost s plasticitou, protože když se atomy vzájemně přemístí, vazby se nerozbijí. Také důležitý majetek je kovová aromaticita.

Kovy dobře vedou teplo a elektřinu, jsou dostatečně pevné a lze je deformovat bez zničení. Některé kovy jsou kujné (dají se kovat), některé jsou kujné (dají se táhnout do drátů). Tyto jedinečné vlastnosti jsou vysvětleny speciálním typem chemické vazby, která spojuje atomy kovů mezi sebou – kovovou vazbou.

Kovy v pevném stavu existují ve formě krystalů kladných iontů, jako by „plovaly“ v moři elektronů, které se mezi nimi volně pohybují.

Kovová vazba vysvětluje vlastnosti kovů, zejména jejich pevnost. Pod vlivem deformující síly může kovová mřížka na rozdíl od iontových krystalů změnit svůj tvar bez praskání.

Vysoká tepelná vodivost kovů se vysvětluje tím, že pokud se kus kovu na jedné straně zahřeje, zvýší se kinetická energie elektronů. Toto zvýšení energie se bude šířit v „elektronovém moři“ ve vzorku vysokou rychlostí.

Vyjasní se také elektrická vodivost kovů. Pokud se na konce kovového vzorku aplikuje rozdíl potenciálů, pak se oblak delokalizovaných elektronů posune ve směru kladného potenciálu: tento tok elektronů pohybujících se v jednom směru je známý. elektrický proud.

Kovové spojení. Vlastnosti kovové vazby. - koncepce a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie "Kovová vazba. Vlastnosti kovové vazby." 2017, 2018.

Mezi atomy v kovovém krystalu vzniká kovová vazba, která vzniká překrýváním valenčních elektronů. Co je tedy tento typ spojení a v jakých sloučeninách je přítomen?

Co je to kovová vazba?

Chemická vazba kovu existuje v krystalu kovu a v tekutém roztaveném stavu. Je tvořen prvky, jejichž atomy na vnější úrovni mají málo elektronů (1-3) ve srovnání s celkovým počtem vnějších, energeticky blízkých orbitalů.

Rýže. 1. Schéma vzniku kovové vazby.

Vzhledem k jejich nízké ionizační energii jsou valenční elektrony slabě zadržovány v atomu. Atom sodíku má tedy 9 volných a energeticky blízkých orbitalů na jeden valenční elektron (3S 1) (jeden 3s, tři 3p a pět 3d).

Vzhledem k nízké ionizační energii je valenční elektron slabě držen a volně se pohybuje nejen v rámci svých 9 volných orbitalů, ale když je těsně zabalen v krystalu a ve volných orbitalech jiných atomů, dochází ke spojení.

Chemická vazba je vysoce delokalizovaná: elektrony jsou sdíleny („elektronový plyn“) a pohybují se skrz kus kovu, který je obecně elektricky neutrální, mezi kladně nabitými ionty.

Volný pohyb elektronů v krystalu vysvětluje nesměrovost a nenasycenost vazby, stejně jako takové fyzikální vlastnosti kovů, jako je plasticita, lesk, elektrická a tepelná vodivost.

Rýže. 2. Vlastnosti kovových chemických vazeb.

Charakteristické krystalové mřížky

Kovy téměř vždy tvoří vysoce symetrické mřížky s atomy těsně u sebe. Existují tři typy krystalových mřížek:

  • krychlové tělo centrované. V tomto typu mřížky jsou atomy umístěny v horní části krychle a jeden atom je ve středu objemu krychle. Takovou mřížku mají následující kovy: sodík, lithium, baryum, draslík, olovo a mnoho dalších.
  • kubický obličejově centrovaný. V tomto typu mřížky jsou atomy umístěny v horní části krychle a ve středu každé plochy. Tento typ mřížky mají následující kovy: cer, stroncium, nikl, stříbro, zlato, palladium, platina, měď a mnoho dalších.

Rýže. 3. Kubická plošně centrovaná krystalová mřížka.

  • šestiúhelníkový. V tomto typu mřížky jsou atomy umístěny nahoře a uprostřed šestiúhelníkových základen hranolu a tři atomy jsou umístěny ve střední rovině tohoto hranolu.

Tento typ krystalové mřížky mají následující kovy: hořčík, kadmium, rhenium, osmium, ruthenium, berylium a mnoho dalších.

co jsme se naučili?

Kovová vazba je svou povahou blízká kovalentní vazbě, ale liší se od ní tím, že sdílení elektronů při její tvorbě se provádí mnoha atomy najednou. Tento článek definuje pojem „kovová vazba“ a poskytuje také příklady kovových chemických vazeb.

Účel lekce

  • Představte si chemickou vazbu kovů.
  • Naučte se zapisovat vzorce tvorby kovových vazeb.
  • Naučte se jasně rozlišovat mezi druhy chemické vazby .

Cíle lekce

  • Zjistěte, jak se vzájemně ovlivňují atomy kovů
  • Určete, jak kovová vazba ovlivňuje vlastnosti látek, které tvoří

Klíčové pojmy:

  • Elektronegativita - chemická vlastnost atom, což je kvantitativní charakteristika schopnosti atomu v molekule přitahovat společné elektronové páry.
  • Chemická vazba -fenomén interakce atomů v důsledku překrývání elektronových mraků interagujících atomů.
  • Kovové spojení je vazba v kovech mezi atomy a ionty, která vzniká sdílením elektronů.
  • Kovalentní vazba - chemická vazba vzniklá překrytím dvojice valenčních elektronů. Elektrony, které zajišťují spojení, se nazývají společný elektronový pár. Existují 2 typy: polární a nepolární.
  • Iontová vazba - chemická vazba, která se tvoří mezi nekovovými atomy, kdy sdílený elektronový pár přechází k atomu s vyšší elektronegativitou. V důsledku toho se atomy přitahují jako opačně nabitá tělesa.
  • Vodíková vazba - chemická vazba mezi elektronegativním atomem a atomem vodíku H vázaným kovalentně k jinému elektronegativnímu atomu. Elektronegativní atomy mohou být N, O nebo F. Vodíkové vazby mohou být intermolekulární nebo intramolekulární.

    PRŮBĚH LEKCE

Chemická vazba kovu

Identifikujte prvky, které jsou ve špatné „frontě“.
Ca Fe P K Al Mg Na
Které prvky z tabulky Mendělejev se nazývají kovy?
Dnes se dozvíme, jaké vlastnosti mají kovy a jak závisí na vazbě, která se vytváří mezi kovovými ionty.
Nejprve si vzpomeňme na umístění kovů v periodické tabulce?
Kovy, jak všichni víme, obvykle neexistují ve formě izolovaných atomů, ale ve formě kusu, ingotu nebo kovového produktu. Pojďme zjistit, co shromažďuje atomy kovů v kompletním objemu.

V příkladu vidíme kus zlata. A mimochodem, zlato je jedinečný kov. Pomocí kování lze z ryzího zlata vyrobit fólii o tloušťce 0,002 mm! takový tenký plát fólie je téměř průhledný a má zelený odstín lumen. Výsledkem je, že ze zlatého slitku o velikosti krabičky od zápalek získáte tenkou fólii, která pokryje plochu tenisového kurtu.
Chemicky se všechny kovy vyznačují snadností vzdání se valenčních elektronů a v důsledku toho se tvoří kladně nabité ionty a vykazují pouze kladnou oxidaci. Proto jsou kovy ve volném stavu redukčními činidly. Společný rys atomy kovů jsou velké velikosti ve vztahu k nekovům. Vnější elektrony jsou umístěny na dlouhé vzdálenosti od jádra a tudíž s ním slabě spojena, tudíž snadno oddělitelná.
Atomy většího počtu kovů na vnější úrovni mají malý počet elektronů - 1,2,3. Tyto elektrony jsou snadno odstraněny a atomy kovů se stávají ionty.
Ме0 – n ē ⇆ Muži+
atomy kovů – elektrony ext. oběžné dráhy ⇆ ionty kovů

Tímto způsobem se odpojené elektrony mohou pohybovat z jednoho iontu na druhý, to znamená, že se stávají volnými, jako by je spojovaly do jediného celku. Proto se ukazuje, že všechny oddělené elektrony jsou společné, protože to není možné pochopit který elektron patří ke kterému z atomů kovu.
Elektrony se mohou slučovat s kationty, pak se dočasně tvoří atomy, ze kterých se pak elektrony odtrhávají. Tento proces probíhá neustále a bez zastavení. Ukazuje se, že v objemu kovu se atomy plynule přeměňují na ionty a naopak. V tomto případě malý počet sdílených elektronů váže velké množství atomů kovů a iontů. Je však důležité, aby se počet elektronů v kovu rovnal celkovému náboji kladných iontů, to znamená, že se obecně ukazuje, že kov zůstává elektricky neutrální.
Tento proces je znázorněn jako model - kovové ionty jsou v oblaku elektronů. Takový elektronový mrak se nazývá „elektronový plyn“.

Například na tomto obrázku vidíme, jak se elektrony pohybují mezi nehybnými ionty uvnitř krystalové mřížky kovu.

Rýže. 2. Pohyb elektronů

Abychom lépe pochopili, co je elektronový plyn a jak se v něm chová chemické reakce Podívejme se na různé kovy zajímavé video. (zlato je v tomto videu zmíněno pouze jako barva!)

Nyní si můžeme zapsat definici: kovová vazba je vazba v kovech mezi atomy a ionty, která vzniká sdílením elektronů.

Pojďme porovnat všechny typy spojení, které známe, a konsolidovat je, abychom je lépe rozlišili, k tomu se podíváme na video.

Kovové vazby se vyskytují nejen v čistých kovech, ale jsou také charakteristické pro směsi různých kovů a slitin v různých stavech agregace.
Kovová vazba je důležitá a určuje základní vlastnosti kovů
- elektrická vodivost – náhodný pohyb elektronů v objemu kovu. Ale s malým rozdílem potenciálu, aby se elektrony pohybovaly uspořádaným způsobem. Kovy s nejlepší vodivostí jsou Ag, Cu, Au, Al.
- plasticita
Vazby mezi kovovými vrstvami nejsou příliš výrazné, to umožňuje vrstvám pohyb pod zatížením (deformovat kov, aniž by došlo k jeho porušení). Nejlépe deformovatelné kovy (měkké) jsou Au, Ag, Cu.
- kovový lesk
Elektronový plyn odráží téměř všechny světelné paprsky. Proto se čisté kovy tolik lesknou a nejčastěji mají šedou resp bílý. Kovy, které jsou nejlepšími reflektory Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Domácí úkol

Cvičení 1
Vyberte vzorce látek, které mají
a) kovalentní polární vazba: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
b) s iontovou vazbou: HCl, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
Cvičení 2
Přeškrtněte navíc:
a) CuCl2, Al, MgS
b) N2, HC1, O2
c) Ca, CO2, Fe
d) MgCl2, NH3, H2

Kovový sodík, lithium a další alkalické kovy mění barvu plamene. Kovové lithium a jeho soli dodávají ohni červenou barvu, kovový sodík a sodné soli mu dávají žlutou barvu, kovový draslík a jeho soli fialovou barvu a rubidium a cesium fialovou barvu, ale světlejší.

Rýže. 4. Kus kovového lithia

Rýže. 5. Barvení plamenem kovy

Lithium (Li). Lithium, stejně jako sodík, je alkalický kov. Oba jsou rozpustné ve vodě. Sodík, když se rozpustí ve vodě, tvoří louh sodný, velmi silnou kyselinu. Při rozpuštění alkalických kovů ve vodě se uvolňuje velké množství tepla a plynu (vodík). Je vhodné se takových kovů nedotýkat rukama, mohli byste se popálit.

Reference

1. Lekce na téma „Kovová chemická vazba“, učitelka chemie Tukhta Valentina Anatolyevna MOU „Yesenovichskaya Secondary School“
2. F. A. Derkach „Chemie“ - vědecká a metodická příručka. – Kyjev, 2008.
3. L. B. Tsvetková “ Anorganická chemie» – 2. vydání, opraveno a rozšířeno. – Lvov, 2006.
4. V. V. Malinovsky, P. G. Nagorny „Anorganická chemie“ - Kyjev, 2009.
5. Glinka N.L. Obecná chemie. – 27. vyd./pod. vyd. V.A. Rabinovič. – L.: Chemie, 2008. – 704 s.

Upravil a zaslal Lisnyak A.V.

Na lekci se pracovalo:

Tukhta V.A.

Lisnyak A.V.

Zeptejte se na moderní vzdělání, vyjádřit myšlenku nebo vyřešit naléhavý problém, můžete Vzdělávací fórum, kde se na mezinárodní úrovni schází vzdělávací rada nových myšlenek a činů. Po vytvoření blog, Chemie 8. třída

Dozvěděli jste se, jak na sebe vzájemně působí atomy kovových prvků a nekovových prvků (elektrony se pohybují od prvního k druhému), stejně jako atomy nekovových prvků mezi sebou (nespárové elektrony vnějších elektronových vrstev jejich atomů spojovat do společných elektronových párů). Nyní se seznámíme s tím, jak na sebe atomy kovových prvků vzájemně působí. Kovy obvykle neexistují jako izolované atomy, ale spíše jako ingot nebo kovový produkt. Co drží atomy kovu v jediném objemu?

Atomy většiny kovových prvků obsahují na vnější úrovni malý počet elektronů – 1, 2, 3. Tyto elektrony se snadno oddělují a atomy se mění na kladné ionty. Oddělené elektrony se pohybují z jednoho iontu na druhý a spojují je do jediného celku.

Je prostě nemožné zjistit, který elektron patřil ke kterému atomu. Všechny oddělené elektrony se staly společnými. Spojením s ionty tyto elektrony dočasně vytvoří atomy, pak se znovu odlomí a spojí se s jiným iontem atd. Proces probíhá donekonečna, což lze znázornit diagramem:

V důsledku toho se v objemu kovu atomy plynule přeměňují na ionty a naopak. Říká se jim atomové ionty.

Obrázek 41 schematicky ukazuje strukturu fragmentu kovového sodíku. Každý atom sodíku je obklopen osmi sousedními atomy.

Rýže. 41.
Schéma struktury fragmentu krystalického sodíku

Oddělené vnější elektrony se volně pohybují z jednoho vytvořeného iontu na druhý a spojují, jako by slepili, jádro sodíkového iontu do jednoho obřího kovového krystalu (obr. 42).

Rýže. 42.
Schéma kovového připojení

Kovová vazba má určité podobnosti s kovalentní vazbou, protože je založena na sdílení vnějších elektronů. Při vzniku kovalentní vazby se však sdílejí vnější nepárové elektrony pouze dvou sousedních atomů, zatímco při vzniku kovové vazby se na sdílení těchto elektronů podílejí všechny atomy. Proto jsou krystaly s kovalentní vazbou křehké, ale s kovovou vazbou jsou zpravidla tažné, elektricky vodivé a mají kovový lesk.

Obrázek 43 ukazuje starodávnou zlatou figurku jelena, která je již stará více než 3,5 tisíce let, ale neztratila ušlechtilý kovový lesk charakteristický pro zlato - tento nejplastičtější z kovů.


rýže. 43. Zlatý jelen. VI století př.n.l E.

Kovová vazba je charakteristická jak pro čisté kovy, tak pro směsi různých kovů - slitiny v pevném i kapalném stavu. V parním stavu jsou však atomy kovů vzájemně spojeny kovalentní vazbou (např. sodíkové páry plní žluté světelné lampy, které osvětlují ulice velkých měst). Kovové páry se skládají z jednotlivých molekul (monatomických a dvouatomových).

Otázka chemických vazeb je ústřední otázkou ve vědě chemie. Seznámili jste se se základními pojmy typů chemických vazeb. V budoucnu se dozvíte spoustu zajímavých věcí o podstatě chemických vazeb. Například, že ve většině kovů je kromě kovové vazby také vazba kovalentní a že existují i ​​jiné typy chemických vazeb.

Klíčová slova a fráze

  1. Kovové spojení.
  2. Atomové ionty.
  3. Socializované elektrony.

Práce s počítačem

  1. Kontakt elektronická přihláška. Prostudujte si učební látku a dokončete zadané úkoly.
  2. Hledejte na internetu e-mailové adresy, které mohou sloužit jako další zdroje odhalující obsah klíčových slov a frází v odstavci. Nabídněte učiteli svou pomoc při přípravě nové lekce – udělejte zprávu o klíčových slovech a frázích z dalšího odstavce.

Otázky a úkoly

  1. Kovová vazba má vlastnosti podobné kovalentní vazbě. Porovnejte tyto chemické vazby mezi sebou.
  2. Kovová vazba má vlastnosti podobné iontové vazbě. Porovnejte tyto chemické vazby mezi sebou.
  3. Jak lze zvýšit tvrdost kovů a slitin?
  4. Pomocí vzorců látek určete typ chemické vazby v nich: Ba, BaBr 2, HBr, Br 2.

Iontová vazba

(byly použity materiály ze stránky http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm)

K iontové vazbě dochází prostřednictvím elektrostatické přitažlivosti mezi opačně nabitými ionty. Tyto ionty vznikají jako výsledek přenosu elektronů z jednoho atomu na druhý. Iontová vazba se vytváří mezi atomy, které mají velké rozdíly v elektronegativitě (obvykle větší než 1,7 na Paulingově stupnici), například mezi atomy alkalického kovu a atomy halogenu.

Uvažujme výskyt iontové vazby na příkladu tvorby NaCl.

Z elektronových vzorců atomů

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 a

Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

Je vidět, že pro dokončení vnější úrovně je pro atom sodíku snazší vzdát se jednoho elektronu než získat sedm a pro atom chloru je snazší získat jeden elektron než získat sedm. Při chemických reakcích se atom sodíku vzdává jednoho elektronu a atom chloru jej bere. V důsledku toho se elektronové obaly atomů sodíku a chloru přemění na stabilní elektronové obaly vzácných plynů (elektronická konfigurace kationtu sodíku

Na + 1s 2 2s 2 2p 6,

a elektronická konfigurace aniontu chloru je

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

Elektrostatická interakce iontů vede ke vzniku molekuly NaCl.

Povaha chemické vazby se často odráží ve stavu agregace a fyzikálních vlastnostech látky. Iontové sloučeniny, jako je chlorid sodný NaCl, jsou tvrdé a žáruvzdorné, protože mezi náboji jejich „+“ a „–“ iontů jsou silné elektrostatické přitažlivé síly.

Záporně nabitý iont chloru přitahuje nejen „svůj“ iont Na+, ale i další sodíkové ionty kolem sebe. To vede k tomu, že v blízkosti žádného z iontů není jeden ion s opačným znaménkem, ale několik.

Struktura krystalu chloridu sodného NaCl.

Ve skutečnosti je kolem každého iontu chloru 6 sodných iontů a kolem každého sodíkového iontu 6 chloridových iontů. Toto uspořádané balení iontů se nazývá iontový krystal. Pokud je v krystalu izolován jediný atom chloru, pak mezi atomy sodíku, které jej obklopují, již není možné najít ten, se kterým chlor reagoval.

Ionty, které jsou k sobě přitahovány elektrostatickými silami, jsou extrémně neochotné měnit své umístění vlivem vnější síly nebo zvýšení teploty. Ale pokud se chlorid sodný roztaví a pokračuje v zahřívání ve vakuu, odpaří se a vytvoří dvouatomové molekuly NaCl. To naznačuje, že kovalentní vazebné síly nejsou nikdy zcela vypnuty.

Základní charakteristiky iontových vazeb a vlastnosti iontových sloučenin

1. Iontová vazba je silná chemická vazba. Energie této vazby je řádově 300 – 700 kJ/mol.

2. Na rozdíl od kovalentní vazby, iontová vazba je nesměrový, protože iont může přitahovat ionty opačného znaménka k sobě v jakémkoli směru.

3. Na rozdíl od kovalentní vazby je iontová vazba nenasycená, neboť interakce iontů opačného znaménka nevede k úplné vzájemné kompenzaci jejich silových polí.

4. Při tvorbě molekul s iontovou vazbou nedochází k úplnému přenosu elektronů, proto v přírodě neexistují stoprocentní iontové vazby. V molekule NaCl je chemická vazba pouze z 80 % iontová.

5. Sloučeniny s iontovými vazbami jsou pevné látky krystalické látky s vysokými body tání a varu.

6. Většina iontových sloučenin je rozpustná ve vodě. Roztoky a taveniny iontových sloučenin vedou elektrický proud.

Kovové spojení

Kovové krystaly mají jinou strukturu. Když prozkoumáte kus sodíkového kovu, zjistíte, že jeho vzhled je velmi odlišný od kuchyňské soli. Sodík je měkký kov, snadno se řeže nožem, zplošťuje kladivem, lze jej snadno roztavit v hrnečku na lihové lampě (bod tání 97,8 o C). V krystalu sodíku je každý atom obklopen osmi dalšími podobnými atomy.

Krystalová struktura kovového Na.

Obrázek ukazuje, že atom Na ve středu krychle má 8 nejbližších sousedů. Ale totéž lze říci o jakémkoli jiném atomu v krystalu, protože jsou všechny stejné. Krystal se skládá z "nekonečně" se opakujících fragmentů znázorněných na tomto obrázku.

Atomy kovů na vnější straně energetickou hladinu obsahují malý počet valenčních elektronů. Vzhledem k tomu, že ionizační energie atomů kovů je nízká, valenční elektrony jsou v těchto atomech slabě zadržovány. V důsledku toho se v krystalové mřížce kovů objevují kladně nabité ionty a volné elektrony. V tomto případě jsou kovové kationty umístěny v uzlech krystalové mřížky a elektrony se volně pohybují v poli kladných center a tvoří takzvaný „elektronový plyn“.

Přítomnost záporně nabitého elektronu mezi dvěma kationty způsobí, že každý kationt interaguje s tímto elektronem.

Tedy, Kovová vazba je vazba mezi kladnými ionty v kovových krystalech, ke které dochází přitahováním elektronů volně se pohybujících po krystalu.

Protože valenční elektrony v kovu jsou rovnoměrně rozmístěny v krystalu, kovová vazba, stejně jako iontová vazba, je nesměrová vazba. Na rozdíl od kovalentní vazby je kovová vazba nenasycenou vazbou. Kovová vazba se také liší od kovalentní vazby v síle. Energie kovové vazby je přibližně třikrát až čtyřikrát menší než energie kovalentní vazby.

Díky vysoké pohyblivosti elektronového plynu se kovy vyznačují vysokou elektrickou a tepelnou vodivostí.

Kovový krystal vypadá docela jednoduše, ale ve skutečnosti je jeho elektronová struktura složitější než u krystalů iontové soli. Ve vnějším elektronovém obalu kovových prvků není dostatek elektronů k vytvoření plnohodnotné „oktetové“ kovalentní nebo iontové vazby. V plynném skupenství se proto většina kovů skládá z monoatomických molekul (tj. jednotlivých atomů navzájem nespojených). Typickým příkladem jsou rtuťové páry. Kovová vazba mezi atomy kovů se tedy vyskytuje pouze v kapalném a pevném stavu agregace.

Kovovou vazbu lze popsat následovně: některé atomy kovu ve výsledném krystalu odevzdají své valenční elektrony prostoru mezi atomy (pro sodík je to...3s1) a přemění se na ionty. Protože všechny atomy kovu v krystalu jsou stejné, má každý stejnou šanci, že ztratí valenční elektron.

Jinými slovy, k přenosu elektronů mezi neutrálními a ionizovanými atomy kovu dochází bez spotřeby energie. V tomto případě některé elektrony vždy skončí v prostoru mezi atomy ve formě „elektronového plynu“.

Tyto volné elektrony za prvé drží atomy kovu v určité rovnovážné vzdálenosti od sebe.

Za druhé dodávají kovům charakteristický „kovový lesk“ (volné elektrony mohou interagovat se světelnými kvanty).

Za třetí, volné elektrony poskytují kovům dobrou elektrickou vodivost. Vysoká tepelná vodivost kovů je také vysvětlena přítomností volných elektronů v meziatomovém prostoru - snadno „reagují“ na změny energie a přispívají k jejímu rychlému přenosu v krystalu.

Zjednodušený model elektronická struktura kovový krystal.

******** Na příkladu kovu sodíku se podívejme na povahu kovové vazby z hlediska představ o atomových orbitalech. Atom sodíku, stejně jako mnoho jiných kovů, má nedostatek valenčních elektronů, ale existují volné valenční orbitaly. Jediný 3s elektron sodíku je schopen se přesunout na kterýkoli z volných a energeticky blízkých sousedních orbitalů. Jak se atomy v krystalu přibližují k sobě, vnější orbitaly sousedních atomů se překrývají, což umožňuje uvolněným elektronům volně se pohybovat po krystalu.

„Elektronový plyn“ však není tak neuspořádaný, jak by se mohlo zdát. Volné elektrony v kovovém krystalu jsou v překrývajících se orbitalech a jsou do jisté míry sdílené, tvoří něco jako kovalentní vazby. V sodíku, draslíku, rubidiu a dalších kovové S-prvky Socializovaných elektronů je prostě málo, takže jejich krystaly jsou křehké a tavitelné. S rostoucím počtem valenčních elektronů se obecně zvyšuje pevnost kovů.

Kovové vazby tedy bývají tvořeny prvky, jejichž atomy mají ve vnějších obalech málo valenčních elektronů. Tyto valenční elektrony, které provádějí kovovou vazbu, jsou sdíleny natolik, že se mohou pohybovat skrz kovový krystal a poskytovat vysokou elektrickou vodivost kovu.

Krystal NaCl nevede elektřinu, protože v prostoru mezi ionty nejsou žádné volné elektrony. Všechny elektrony darované atomy sodíku jsou pevně drženy ionty chlóru. To je jeden z významných rozdílů mezi iontovými krystaly a kovovými.

To, co nyní víte o kovových spojích, pomáhá vysvětlit vysokou kujnost (tažnost) většiny kovů. Kov lze zploštit do tenkého plechu a vytáhnout do drátu. Faktem je, že jednotlivé vrstvy atomů v kovovém krystalu po sobě mohou poměrně snadno klouzat: pohyblivý „elektronový plyn“ neustále změkčuje pohyb jednotlivých kladných iontů a vzájemně je stíní.

Nic takového se samozřejmě dělat nedá kuchyňská sůl, ačkoli sůl je také krystalická látka. V iontových krystalech jsou valenční elektrony pevně vázány k jádru atomu. Posun jedné vrstvy iontů vůči druhé přibližuje ionty stejného náboje k sobě a způsobuje mezi nimi silné odpuzování, což má za následek destrukci krystalu (NaCl je křehká látka).


Posun vrstev iontového krystalu způsobuje vznik velkých odpudivých sil mezi podobnými ionty a destrukci krystalu.

Navigace

  • Řešení kombinovaných úloh na základě kvantitativních charakteristik látky
  • Řešení problémů. Zákon stálosti složení látek. Výpočty využívající pojmy „molární hmotnost“ a „chemické množství“ látky