Кейс по теме "Металлическая связь"

Металлическая химическая связь.

Связь формируется не за счет разнозаряженных ионов и их электростатического притяжения и не за счет разности в электроотрицательности и наличия свободных электронных пар. То есть ионная, металлическая, ковалентная связь имеют несколько разную природу и отличительные черты связываемых частиц. Металлическую химическую связь образуют химические элементы-металлы. Всем металлам присущи такие характеристики, как: малое количество электронов на внешнем энергетическом уровне (кроме некоторых исключений, у которых их может быть 6,7 и 8); большой атомный радиус; низкая энергия ионизации.

Все это способствует легкому отделению внешних неспаренных электронов от ядра. При этом свободных орбиталей у атома остается очень много. Схема образования металлической связи как раз и будет показывать перекрывание многочисленных орбитальных ячеек разных атомов между собой, которые в результате и формируют общее внутрикристаллическое пространство. В него подаются электроны от каждого атома, которые начинают свободно блуждать по разным частям решетки. Периодически каждый из них присоединяется к иону в узле кристалла и превращает его в атом, затем снова отсоединяется, формируя ион. Таким образом, металлическая химическая связь — связь между положительными иона­ми в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. Электронное облако, свободно перемещающееся внутри структуры, называют "электронным газом". Наличие свободных атомных орбиталей и электронов, легко отрывающихся от ядра вследствие малой энергии ионизации, - вот главные условия для формирования данного типа связи. Таким образом, получается, что она реализуется между следующими частицами: атомами в узлах кристаллической решетки; свободными электронами, которые были у металла валентными; ионами в узлах кристаллической решетки.

Схема образования связи в общем виде выражается следующей записью:

Ме⁰ -ne^- ↔ Меⁿ⁺. Из схемы очевидно, какие частицы присутствуют в кристалле металла. Образование металлической связи между атомами цинка: Zn⁰ - 2e^- ↔ Zn²⁺.

В чем-то металлическая химическая связь похожа на ионную — в ней тоже присутствуют ионы (катионы), однако, существенное отличие в том, что: в ионной связи есть катионы (положительно заряженные частицы) и анионы (отрицательно заряженные ионы); в металлической химической связи есть катионы и электроны. Кое в чем металлическая химическая связь похожа и на ковалентную — в ней тоже есть общие электроны, но в ковалентной химической связи электроны принадлежат двум элементам (локализованы между ними); в металлической — они принадлежат абсолютно всем ионам.

Характерна как для чистых металлов, так и их сплавов, и интерметаллических соединений.

Задания к кейсу.

Составьте опорный конспект по плану:

1. Природа связанных химических элементов.

2. Способ образования химической связи.

3. Механизмы образования химической связи.

4. Примеры веществ

5. Составьте схемы образования металлической связи: а) для натрия; б) для кальция; в) для алюминия.