Fém kommunikáció 1
A fémkötés egy viszonylag szabad elektronok jelenléte miatt kémiai kötés. Mind a tiszta fémek, mind az ötvözeteik és az intermetallikus vegyületek esetében jellemző.
A fémkötés mechanizmusa
A kristályrács minden csomópontjában pozitív fémionok találhatók. Véletlenszerűen, mint a gáz molekulái, a valence-elektronok mozognak, amelyek az atomoktól elválnak, amikor ionokat képzünk. Ezek az elektronok szerepet játszanak a cement®-ben, amelyek együtt tartják a pozitív ionokat; különben a rács romlana az ionok közötti repulzív erők hatása alatt. Ugyanakkor az elektronokat az ionok a kristályrácson belül is tartják, és nem hagyhatják el. A kommunikációs erők nem lokalizáltak, és nem irányulnak. Emiatt a legtöbb esetben magas koordinációs számok jelennek meg (pl. 12 vagy 8). Ha két fém atom konvergál, a külső héjaik pályái átfedik egymást, molekuláris pályákat képeznek. Ha a harmadik atom közeledik, pályája átfedi az első két atom orbitálját, ami egy másik molekuláris orbitálisát adja. Ha sok atom van, hatalmas méretű háromdimenziós molekuláris pályára kerül sor, amely minden irányba kiterjed. A pályák többszörös átfedése miatt az egyes atomok valenciaelektronjait számos atom befolyásolja.
Jellemző kristályrácsok
A legtöbb fém az alábbi nagyszimmetriás rácsok egyikét alkotja, sűrű atomcsomagolással: egy köbös tömegközéppontú, köbös arccentrikus és hatszögletű.
Egy köbös központilag központosított rácsban (bcc) az atomok a kocka csúcsán helyezkednek el, és egy atom a kocka térfogatának közepén helyezkedik el. A kötet központilag központú rács fémekkel rendelkezik: Pb, K, Na, Li, # 946; -Ti, # 946; -Zr, Ta, W, V, # 945; -Fe, Cr, Nb, Ba stb.
Egy köbös, arccal központosított rácsban (fcc) az atomok a kocka csúcsán helyezkednek el, és mindegyik oldal közepén helyezkednek el. Az ilyen típusú rácsok fémek: # 945; -Ca, Ce, # 945; -Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, # 947; -Fe, Cu, # 945; -Co és mások.
Egy hatszögletű rácsban az atomok a prizma hatszögletű bázisainak csúcsai és középpontja, valamint a prizma középső síkjában lévő három atom helyezkednek el. Az ilyen atomcsomagolásnak fémek vannak: Mg, # 945; -Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, # 946; -Co, Be, # 946; -Ca és mások.
A szabadon mozgó elektronok nagy elektromos és hővezető képességet okoznak. A fémes kötésű anyagok gyakran erősítik a szilárdságot a plaszticitással, mivel a kötések diszlokációja nem következik be az atomok elmozdulásával szemben. Fontos tulajdonsága a fémes aromásság.
A fémek jól vezetnek hőt és villamos energiát, elég erősek, pusztítás nélkül deformálódhatnak. Néhány fém könnyen olvasható (kovácsolható), egyesek ragacsosak (ezeket ki lehet húzni). Ezeket az egyedülálló tulajdonságokat a fématomok egymáshoz kötődésének speciális típusa jellemzi - a fémkötést.
A szilárd állapotú fémek kristályok formájában léteznek pozitív ionokként, látszólag "lebegnek" az elektronok tengerében, amelyek szabadon mozognak közöttük.
A fém kötés kifejti a fém tulajdonságait, különösen az erejét. A deformáló erő hatására a fémrács megváltoztathatja annak alakját repedés nélkül, ellentétben az ionos kristályokkal.
A fémek magas hővezető képességét azzal magyarázza, hogy ha a fémdarabot egyik oldalról melegítik, az elektronok kinetikus energiája megnő. Ez az energia-növekedés az "elektronikus tengerben" az egész mintában nagy sebességgel terjed.
A fémek elektromos vezetőképessége is érthetővé válik. Abban az esetben, ha potenciális eltérést alkalmaznak a fémminta végeire, akkor a delokalizált elektronok felhője a pozitív potenciál irányában elmozdul: ez az áramlás egy irányba mozog, egy ismert elektromos áram.