金属結合を形成するための一般的なスキーム。 金属接続

金属結合は金属原子間に発生します。 金属原子の特徴は、外部エネルギー準位の電子が少なく、核に弱く保持されていることと、同様のエネルギーを持つ自由原子軌道が多数あることで、金属結合が不飽和になっていることです。

価電子は、（金属原子の配位数に応じて）一度に8個または12個の原子との結合の形成に関与します。 これらの条件下では、イオン化エネルギーの低い価電子は、隣接するすべての原子の利用可能な軌道に沿って移動し、それらの間の接続を提供します。

金属接続 共通の電子と接続された原子の核との弱い相互作用と、結晶内のすべての原子間のこれらの電子の完全な非局在化を特徴とし、この結合の安定性を保証します。

金属結合（M-金属）の形成スキーム：

M 0-ne M n +

金属には特別な結晶格子があり、そのノードには中性と正に帯電した金属原子の両方があり、その間で社会化された電子（「電子ガス」）が自由に（結晶内で）移動します。 金属中の共通電子の移動は、接続された原子の多数の自由軌道が合体し、多くの原子核をカバーすることによって生じた一連の分子軌道に沿って実行されます。 金属結合の場合、共通の電子が結晶全体に均一に非局在化するため、その方向性について話すことは不可能です。

金属の構造的特徴は、それらの特徴的な物理的特性を決定します：硬度、延性、高い電気伝導率と熱伝導率、および特殊な金属光沢。

金属結合は、固体状態だけでなく液体状態の金属の特徴でもあります。つまり、これは互いに近接して配置された原子の集合体の特性です。 気体状態では、金属原子は1つまたは複数の共有結合によって分子に相互接続されます。たとえば、Li 2（Li–Li）、Be 2（Be = Be）、Al4-各アルミニウム原子は他の3つに接続されて形成されます四面体構造：

4.水素結合

水素結合は、水素原子に固有の特殊なタイプの結合です。 これは、水素原子が最も電気陰性度の高い元素、主にフッ素、酸素、窒素の原子に結合している場合に発生します。 フッ化水素の例での水素結合の形成を考えてみましょう。 電気陰性水素原子は電子を1つしか持たないため、フッ素原子と共有結合を形成できます。 この場合、フッ化水素分子H-Fが発生し、共通の電子対がフッ素原子にシフトします。

この電子密度分布の結果として、フッ化水素分子は双極子であり、その正極は水素原子です。 結合電子対がフッ素原子にシフトしているため、部分的に放出されます 1 s-水素原子とその原子核の軌道が部分的に露出しています。 他の原子では、価電子の除去後の原子核の正電荷は、他の原子の電子殻の反発を提供する内部電子殻によって遮蔽されます。 水素原子にはそのような殻がなく、その核は非常に小さい（亜原子）正に帯電した粒子-陽子です（陽子の直径は原子の直径の約105分の1であり、電子がないためですその中で、それは他の電気的に中性または負に帯電した原子の電子殻によって引き付けられます）。

部分的に「裸の」水素原子の近くの電界の強さは非常に大きいので、隣接する分子の負極を積極的に引き付けることができます。 この極はフッ素原子であるため、3つの非結合性電子対があり、 s- 水素原子の軌道が部分的に空いている場合、1つの分子の正に分極した水素原子と隣接する分子の負に分極したフッ素原子の間でドナー-アクセプター相互作用が発生します。

したがって、静電相互作用とドナー-アクセプター相互作用の結合の結果として、水素原子の関与により追加の第2の結合が生じます。 それはそれです 水素結合、 …H–F H–F…

共有結合とはエネルギーと長さが異なります。 水素結合は共有結合よりも長く、強度が低くなります。 水素結合のエネルギーは8〜40 kJ / molであり、共有結合のエネルギーは80〜400 kJ / molです。 固体フッ化水素では、共有結合H–Fの長さは95 pm、水素結合FHの長さは156pmです。 HF分子間の水素結合により、水素結合によって形成される3原子系は通常線形であるため、固体のフッ化水素結晶は無限の平らなジグザグ鎖で構成されます。

HF分子間の水素結合は、液体でもガス状のフッ化水素でも部分的に保存されます。

水素結合は条件付きで3つの点として記述され、次のように表されます。

ここで、X、YはF、O、N、Cl、S原子です。

水素結合のエネルギーと長さは、H–X結合の双極子モーメントとY原子のサイズによって決まります。水素結合の長さは減少し、そのエネルギーは、 X原子とY原子（したがって、H–X結合の双極子モーメント）とY原子のサイズの減少。

水素結合は、O–H結合が存在する分子（たとえば、水H 2 O、過塩素酸HClO 4、硝酸HNO 3、カルボン酸RCOOH、フェノールC 6 H 5 OH、ROHアルコール）とNの間にも形成されます。 –H（例：アンモニアNH 3、チオシアン酸HNCS、有機アミドRCONH 2、アミンRNH2およびR2 NH）。

分子が水素結合で結合している物質は、分子の構造が類似しているが水素結合を形成していない物質とは性質が異なります。 水素結合がないIVA族元素の水素化物の融点と沸点は、周期数の減少とともに徐々に低下します（図15）。VA-VIIA族の元素の水素化物は、この依存性の違反を示します。 分子が水素結合で接続されている3つの物質（アンモニアNH 3、水H 2 O、フッ化水素HF）は、対応する物質よりもはるかに高い融点と沸点を持っています（図15）。 さらに、これらの物質は、液体状態で存在する温度範囲が広く、融解熱と蒸発熱が高くなります。

水素結合は、物質の溶解と結晶化のプロセス、および結晶性水和物の形成において重要な役割を果たします。

水素結合は分子間だけでなく形成することができます （分子間水素結合、MVS） , 上記の例の場合と同様ですが、同じ分子の原子間でも同様です。 （分子内水素結合、VVS） . 例えば、アミノ基の水素原子とカルボニル基の酸素原子との間の分子内水素結合により、タンパク質分子を形成するポリペプチド鎖はらせん状になります。

図？？？？？？？？？？？？？？

水素結合は、タンパク質の複製と生合成の過程で大きな役割を果たします。 DNA（デオキシリボ核酸）の二重らせんの2本の鎖は水素結合によって一緒に保持されています。 複製の過程で、これらの結合は壊れます。 転写中、水素結合の発生により、DNAをテンプレートとしたRNA（リボ核酸）の合成も起こります。 水素結合は簡単に形成され、簡単に切断されるため、両方のプロセスが可能です。

米。 15.融点（ a）と沸騰（ b) グループIVА-VIIAの元素の水素化物。

レッスンの目的

• 金属の化学結合について説明してください。

• 金属結合の形成を書き留めることを学びます。

• 金属の物理的性質をよく理解してください。

• 種を明確に区別することを学ぶ 化学結合 .

レッスンの目的

• それらがどのように相互作用するかを調べます 金属原子

• 金属結合がそれによって形成される物質の特性にどのように影響するかを決定します

基本用語：

• 電気陰性度 -原子の化学的性質。これは、分子内の原子が共通の電子対をそれ自体に引き付ける能力の定量的特性です。
• 化学結合 -相互作用する原子の電子雲の重なりによる、原子の相互作用の現象。
• 金属接続 -これは、電子の社会化によって形成された、原子とイオンの間の金属の結合です。
• 共有結合 -価電子のペアを重ね合わせることによって形成される化学結合。 結合を提供する電子は、共有電子対と呼ばれます。 極性と非極性の2種類があります。
• イオン結合 -非金属の原子間に形成される化学結合で、共通の電子対が電気陰性度の高い原子に渡されます。 その結果、原子は反対に帯電した物体のように引き付けられます。
• 水素結合 -別の電気陰性原子に共有結合した電気陰性原子と水素原子Hの間の化学結合。 N、O、またはFは電気陰性原子として機能し、水素結合は分子間または分子内になります。

  授業中

金属化学結合

間違った「キュー」にある要素を特定します。なぜですか？
Ca Fe P K Al Mg Na
テーブルのどの要素 メンデレーエフ金属と呼ばれる？
今日は、金属がどのような特性を持っているか、そしてそれらが金属イオン間に形成される結合にどのように依存するかを調べます。
まず、周期表の金属の位置を覚えておきましょう。
ご存知のように、金属は通常、孤立した原子の形ではなく、ピース、インゴット、または金属製品の形で存在します。 何が金属原子を積分体積に集めるのかを調べてみましょう。

この例では、金のかけらが見えます。 ちなみに、金はユニークな金属です。 純金を鍛造することで、厚さ0.002mmの箔が作れます！ このような最小のホイルシートはほとんど透明で、内腔に緑色の色合いがあります。 その結果、マッチ箱のサイズの金のインゴットから、テニスコートの領域を覆う薄いホイルを得ることができます。
化学的用語では、すべての金属は価電子を放出しやすいことを特徴とし、その結果、正に帯電したイオンが形成され、正の酸化のみを示します。 そのため、遊離状態の金属が還元剤です。 金属原子の一般的な特徴は、非金属に比べてサイズが大きいことです。 外部電子は原子核から遠く離れているため、原子核に弱く結合しているため、簡単に分離されます。
外側のレベルにある多数の金属の原子は、少数の電子を持っています-1、2、3。 これらの電子は簡単に分離され、金属原子はイオンになります。
Me0 –nē⇆男性+
金属原子-外部の電子。 軌道⇆金属イオン

このように、切り離された電子は、あるイオンから別のイオンに移動することができます。つまり、それらは自由になり、いわば、それらを単一の全体にリンクします。したがって、すべての切り離された電子は共通であることがわかります。どの電子がどの金属原子に属しているかを理解します。
電子は陽イオンと結合し、原子が一時的に形成され、そこから電子が引き裂かれます。 このプロセスは進行中であり、ノンストップです。 大部分の金属原子は連続的にイオンに変換され、逆もまた同様であることがわかります。 この場合、少数の共通電子が多数の金属原子とイオンに結合します。 しかし、金属内の電子の数が陽イオンの総電荷に等しいことが重要です。つまり、一般に金属は電気的に中性のままであることがわかります。
このようなプロセスはモデルとして提示されます-金属イオンは電子の雲の中にあります。 このような電子雲は「電子ガス」と呼ばれています。

ここで、たとえば、この写真では、金属の結晶格子内の静止イオン間で電子がどのように移動するかを確認できます。

米。 2.電子の動き

電子ガスとは何か、そしてそれがさまざまな金属の化学反応でどのように振る舞うかをよりよく理解するために、興味深いビデオを見てみましょう。 （このビデオでは、ゴールドはカラーとのみ呼ばれています！）

これで、定義を書き留めることができます。金属結合は、電子の社会化によって形成された、原子とイオンの間の金属の結合です。

私たちが知っているすべての種類の接続を比較し、それらをよりよく区別するためにそれらを修正しましょう。このために、ビデオを視聴します。

金属結合は、純粋な金属だけでなく、さまざまな金属の混合物、さまざまな凝集状態の合金の特徴でもあります。
金属結合は重要であり、金属の基本的な特性を決定します
-電気伝導率-金属の体積内の電子のランダムな動き。 しかし、電位差が小さいため、電子は規則正しく移動します。 最高の導電率を持つ金属は、Ag、Cu、Au、Alです。
-可塑性
金属層間の結合はそれほど重要ではありません。これにより、負荷がかかった状態で層を移動できます（金属を壊さずに変形させます）。 最高の変形可能な金属（ソフト）Au、Ag、Cu。
-金属光沢
電子ガスはほとんどすべての光線を反射します。 これが、純金属が非常に強い光沢を持ち、ほとんどの場合灰色または白色である理由です。 最高の反射板である金属Ag、Cu、Al、Pd、Hg

宿題

演習1
持っている物質の式を選択してください
a）共有結合：Cl2、KCl、NH3、O2、MgO、CCl4、SO2;
b）イオン結合：HCl、KBr、P4、H2S、Na2O、CO2、CaS。
演習2
余分なものを削除します。
a）CuCl2、Al、MgS
b）N2、HCl、O2
c）Ca、CO2、Fe
d）MgCl2、NH3、H2

ナトリウム金属、リチウム金属、およびその他のアルカリ金属は、炎の色を変えます。 リチウム金属とその塩は火に赤色を与え、ナトリウム金属とナトリウム塩は黄色になり、カリウム金属とその塩は紫色になり、ルビジウムとセシウムも紫色になりますが、より明るくなります。

米。 4.金属リチウム片

米。 5.金属で炎を着色する

リチウム（Li）。 リチウム金属は、ナトリウム金属と同様に、アルカリ金属です。 どちらも水に溶けます。 ナトリウムは水に溶けて、非常に強い酸である水酸化ナトリウムを形成します。 アルカリ金属を水に溶かすと、大量の熱やガス（水素）が放出されます。 火傷する恐れがありますので、手で触れないことをお勧めします。

参考文献

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5.グリンカN.L. 一般化学。 -27版/アンダー。 ed。 V.A. ラビノビッチ。 -L 。：化学、2008年。-704ページ。

LisnyakA.V。によって編集および送信されました

レッスンに取り組んだ：

トゥフタV.A.

Lisnyak A.V.

現代の教育について質問したり、アイデアを表現したり、緊急の問題を解決したりすることができます。 教育フォーラム新鮮な思考と行動の教育評議会が国際的に会合する場所。 作成した ブログ、化学グレード8

化学物質が化学元素の個々の無関係な原子で構成されることは非常にまれです。 通常の状態では、希ガスと呼ばれる少数のガスだけがそのような構造を持っています：ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン。 ほとんどの場合、化学物質は異種の原子ではなく、さまざまなグループへのそれらの組み合わせで構成されています。 このような原子の組み合わせには、数単位、数百、数千、またはそれ以上の原子を含めることができます。 これらの原子をそのようなグループに保持する力は、 化学結合.

言い換えれば、化学結合は、個々の原子がより複雑な構造（分子、イオン、ラジカル、結晶など）に結合することを保証する相互作用であると言えます。

化学結合が形成される理由は、より複雑な構造のエネルギーが、それを形成する個々の原子の総エネルギーよりも少ないためです。

したがって、特に、X原子とY原子の相互作用中にXY分子が形成される場合、これは、この物質の分子の内部エネルギーが、それが形成された個々の原子の内部エネルギーよりも低いことを意味します。

E（XY）< E(X) + E(Y)

このため、個々の原子間に化学結合が形成されると、エネルギーが放出されます。

化学結合の形成において、原子核との結合エネルギーが最も低い外側の電子層の電子は、 原子価。 たとえば、ホウ素では、これらは2番目のエネルギーレベルの電子です-2あたり2電子 s-軌道と1x 2 p-軌道：

化学結合が形成されると、各原子は希ガス原子の電子配置を取得する傾向があります。 そのため、その外側の電子層には8つの電子があります（最初の周期の要素の場合は2つ）。 この現象はオクテット則と呼ばれます。

最初に単一の原子がそれらの価電子の一部を他の原子と共有する場合、原子が希ガスの電子配置を達成することは可能です。 この場合、共通の電子対が形成されます。

電子の社会化の程度に応じて、共有結合、イオン結合、および金属結合を区別できます。

共有結合

共有結合は、非金属元素の原子間で最も頻繁に発生します。 共有結合を形成する非金属の原子が異なる化学元素に属する場合、そのような結合は共有極性結合と呼ばれます。 この名前の理由は、異なる元素の原子が、共通の電子対をそれら自体に引き付ける異なる能力を持っているという事実にあります。 明らかに、これは共通の電子対の原子の1つへのシフトにつながり、その結果、部分的な負電荷がその上に形成されます。 次に、部分的な正電荷が他の原子に形成されます。 たとえば、塩化水素分子では、電子対は水素原子から塩素原子にシフトします。

共有結合を持つ物質の例：

СCl4、H 2 S、CO 2、NH 3、SiO2など。

同じ化学元素の非金属原子間に共有非極性結合が形成されます。 原子は同一であるため、共有電子を引っ張る能力は同じです。 この点で、電子対の変位は観察されません。

共有結合を形成するための上記のメカニズムは、両方の原子が共通の電子対を形成するための電子を提供する場合、交換と呼ばれます。

ドナー-アクセプターメカニズムもあります。

ドナー-アクセプターメカニズムによって共有結合が形成されると、1つの原子（2つの電子を含む）の満たされた軌道と別の原子の空の軌道により、共通の電子対が形成されます。 非共有電子対を提供する原子はドナーと呼ばれ、自由軌道を持つ原子はアクセプターと呼ばれます。 電子対のドナーは、たとえばN、O、P、Sなどの電子対を持つ原子です。

たとえば、ドナー-アクセプターメカニズムによれば、4番目のN-H共有結合はアンモニウムカチオンNH 4+で形成されます。

極性に加えて、共有結合もエネルギーによって特徴付けられます。 結合エネルギーは、原子間の結合を切断するために必要な最小エネルギーです。

結合エネルギーは、結合原子の半径が大きくなるにつれて減少します。 原子半径がサブグループの下で増加することがわかっているので、たとえば、ハロゲン-水素結合の強度が一連の中で増加すると結論付けることができます。

こんにちは< HBr < HCl < HF

また、結合エネルギーはその多重度に依存します。結合多重度が大きいほど、そのエネルギーは大きくなります。 結合多重度は、2つの原子間の共通の電子対の数です。

イオン結合

イオン結合は、共有結合の極限の場合と見なすことができます。 共有結合では、共通の電子対が原子のペアの1つに部分的にシフトし、イオンの場合は、原子の1つにほぼ完全に「与えられ」ます。 電子を提供した原子は正電荷を獲得し、 カチオン、そしてそこから電子を奪った原子は負の電荷を獲得して アニオン.

したがって、イオン結合は、陽イオンの陰イオンへの静電引力によって形成される結合です。

このタイプの結合の形成は、典型的な金属と典型的な非金属の原子の相互作用の特徴です。

たとえば、フッ化カリウム。 カリウムカチオンは、中性原子からの1つの電子の脱離の結果として得られ、フッ素イオンは、1つの電子をフッ素原子に結合することによって形成されます。

得られたイオンの間に静電引力が発生し、その結果、イオン性化合物が形成されます。

化学結合の形成中に、ナトリウム原子からの電子が塩素原子に渡され、反対に帯電したイオンが形成され、完全な外部エネルギーレベルを持ちます。

電子は金属原子から完全に分離するのではなく、共有結合のように塩素原子に向かってシフトするだけであることが確立されています。

金属原子を含むほとんどの二元化合物はイオン性です。 たとえば、酸化物、ハロゲン化物、硫化物、窒化物。

イオン結合は、単純な陽イオンと単純な陰イオン（F-、Cl-、S 2-）の間、および単純な陽イオンと複雑な陰イオン（NO 3-、SO 4 2-、PO 4 3-、OH-）の間でも発生します。 。 したがって、イオン性化合物には、塩と塩基（Na 2 SO 4、Cu（NO 3）2、（NH 4）2 SO 4）、Ca（OH）2、NaOH）が含まれます。

金属接続

このタイプの結合は金属で形成されます。

すべての金属の原子は、原子核との結合エネルギーが低い外側の電子層に電子を持っています。 ほとんどの金属では、外部電子の損失はエネルギー的に有利です。

核とのこのような弱い相互作用を考慮すると、金属中のこれらの電子は非常に移動性が高く、次のプロセスが各金属結晶で継続的に発生します。

M 0 --ne- \ u003d M n +、ここでM 0は中性金属原子であり、M n +は同じ金属の陽イオンです。 次の図は、進行中のプロセスを示しています。

つまり、電子は金属結晶に沿って「突進」し、1つの金属原子から分離して陽イオンを形成し、別の陽イオンに結合して中性原子を形成します。 この現象は「電子風」と呼ばれ、非金属原子の結晶中の自由電子の集合は「電子ガス」と呼ばれていました。 この種の金属原子間の相互作用は、金属結合と呼ばれます。

水素結合

いずれかの物質の水素原子が電気陰性度の高い元素（窒素、酸素、フッ素）に結合している場合、その物質は水素結合などの現象を特徴とします。

水素原子は電気陰性原子に結合しているため、水素原子には部分的な正電荷が形成され、電気陰性原子には部分的な負電荷が形成されます。 この点で、ある分子の部分的に正に帯電した水素原子と別の分子の電気陰性原子の間で静電引力が可能になります。 たとえば、水分子では水素結合が観察されます。

水の異常に高い融点を説明するのは水素結合です。 水に加えて、フッ化水素、アンモニア、酸素含有酸、フェノール、アルコール、アミンなどの物質でも強い水素結合が形成されます。

金属結合は、比較的自由な電子が存在するための化学結合です。 これは、純金属とその合金、および金属間化合物の両方に典型的です。

金属結合メカニズム

結晶格子のすべてのノードには、正の金属イオンがあります。 それらの間で、ガス分子のように、価電子が移動し、イオンの形成中に原子からフックを外されます。 これらの電子はセメントの役割を果たし、陽イオンを一緒に保持します。 そうでなければ、格子はイオン間の反発力の作用下で崩壊するでしょう。 同時に、電子は結晶格子内のイオンによっても保持され、結晶格子を離れることができません。 コミュニケーション力は局所化されておらず、指示されていません。

したがって、ほとんどの場合、高い配位数が表示されます（たとえば、12または8）。 2つの金属原子が互いに近づくと、それらの外殻軌道が重なり合って分子軌道を形成します。 3番目の原子が現れると、その軌道は最初の2つの原子の軌道と重なり、別の分子軌道になります。 原子が多いと、四方八方に伸びる三次元分子軌道がたくさんあります。 軌道が重なり合うため、各原子の価電子は多くの原子の影響を受けます。

特徴的な結晶格子

ほとんどの金属は、次の高度に対称的な最密格子の1つを形成します：体心立方、面心立方、および六角形。

体心立方格子（bcc）では、原子は立方体の頂点に配置され、1つの原子は立方体の体積の中心に配置されます。 金属は立方体中心の格子を持っています：Pb、K、Na、Li、β-Ti、β-Zr、Ta、W、V、α-Fe、Cr、Nb、Baなど。

面心立方格子（fcc）では、原子は立方体の頂点と各面の中心に配置されます。 このタイプの金属には格子があります：α-Ca、Ce、α-Sr、Pb、Ni、Ag、Au、Pd、Pt、Rh、γ-Fe、Cu、α-Coなど。

六角形の格子では、原子はプリズムの六角形の底面の頂点と中心に配置され、3つの原子はプリズムの中央の平面に配置されます。 金属には、Mg、α-Ti、Cd、Re、Os、Ru、Zn、β-Co、Be、β-Caなどの原子のパッキングがあります。

その他のプロパティ

自由に動く電子は、高い電気伝導率と熱伝導率を引き起こします。 金属結合を持つ物質は、原子が相互に変位したときに結合が切断されないため、強度と延性を組み合わせることがよくあります。 もう1つの重要な特性は金属の芳香族性です。

金属は熱と電気をよく伝導し、十分に強く、壊れることなく変形することができます。 一部の金属は展性があり（鍛造可能）、一部は展性があります（ワイヤーに引き込むことができます）。 これらのユニークな特性は、金属原子を互いに接続する特殊なタイプの化学結合、つまり金属結合によって説明されます。

固体の金属は、あたかもそれらの間を自由に移動する電子の海に「浮かんでいる」かのように、陽イオンの結晶の形で存在します。

金属結合は、金属の特性、特にその強度を説明します。 イオン結晶とは異なり、変形力の作用により、金属格子は割れることなく形状を変えることができます。

金属の高い熱伝導率は、片側の金属片を加熱すると、電子の運動エネルギーが増加するという事実によって説明されます。 このエネルギーの増加は、サンプル全体の「電子海」を高速で伝播します。

金属の電気伝導率も明らかになります。 金属サンプルの端に電位差を加えると、非局在化電子の雲が正の電位の方向にシフトします。同じ方向に移動するこの電子の流れは、おなじみの電流です。

通常の状態での単原子状態では、希ガスのみが検出されます。 残りの元素は、互いにまたは他の原子と相互作用する能力を持っているため、個体の形で存在することはありません。 この場合、より複雑な粒子が形成されます。

と接触している

原子のセットは、次の粒子を形成できます。

• 分子;
• 分子イオン;
• フリーラジカル。

化学的相互作用の種類

原子間の相互作用は化学結合と呼ばれます。 基本は、原子間で作用する静電力（電荷の相互作用の力）であり、これらの力のキャリアは、原子と電子の核です。

外部エネルギーレベルにある電子は、原子間の化学結合の形成に主な役割を果たします。 それらはコアから最も離れており、その結果、コアとの関連性が最も低くなります。 という 価電子。

粒子はさまざまな方法で相互作用し、さまざまな構造の分子（および物質）を形成します。 化学結合には次の種類があります。

• イオン性;
• 共有;
• ファンデルワールス;
• 金属。

原子間のさまざまなタイプの化学的相互作用について言えば、すべてのタイプが粒子の静電相互作用に等しく基づいていることを覚えておく価値があります。

金属化学結合

化学元素の表における金属の位置からわかるように、それらはほとんどの場合、少数の価電子を持っています。 電子はそれらの原子核にかなり弱く結合し、それらから容易に切り離されます。 その結果、正に帯電した金属イオンと自由電子が形成されます。

これらの電子は、結晶格子内を自由に移動し、「電子ガス」と呼ばれます。

この図は、金属物質の構造を模式的に示しています。

つまり、金属の体積では、原子は常にイオンに変わり（原子イオンと呼​​ばれます）、逆に、イオンは常に「電子ガス」から電子を受け取ります。

金属結合の形成メカニズムは、次の式で表すことができます。

原子M0-ne↔イオンMn +

したがって、金属は結晶格子の特定の位置にある陽イオンであり、電子は原子イオン間を十分に自由に移動できます。

結晶グリッドは「スケルトン」を表します、物質のコア、および電子はそのノード間を移動します。 金属の結晶格子の形は、たとえば次のように異なる場合があります。

• 体積中心の立方格子はアルカリ金属の特徴です。
• 面心立方格子は、例えば、亜鉛、アルミニウム、銅、および他の遷移元素を有する。
• 六角形はアルカリ土類元素に典型的です（バリウムは例外です）。
• 正方晶構造-インジウム;
• 菱面体晶-水銀中。

金属結晶格子の例を下の写真に示します。.

他のタイプとの違い

金属結合は共有結合とは強度が異なります。 金属結合のエネルギーは少ない共有結合よりも3〜4倍、イオン結合エネルギーが少ない。

金属結合の場合、方向性について話すことはできません。共有結合は厳密に空間に向けられています。

飽和などの特性も、金属原子間の相互作用では一般的ではありません。 共有結合は飽和可能ですが、相互作用できる原子の数は価電子の数によって厳密に制限されます。

コミュニケーション図と例

金属で発生するプロセスは、次の式を使用して記述できます。

K-e<->K +

Al-3e<->Al 3+

ナエ<->Na +

Zn-2e<->Zn2 +

Fe-3e<->Fe3 +

金属結合、このタイプの結合がどのように形成されるかをより詳細に説明する場合、元素の外部エネルギーレベルの構造を考慮する必要があります。

例はナトリウムです。 外側のレベルに存在する唯一の原子価3s電子は、3番目のエネルギーレベルの自由軌道に沿って自由に移動できます。 ナトリウム原子が互いに近づくと、軌道が重なります。 これで、すべての電子が、す​​べての連動軌道内の原子イオン間を移動できるようになります。

亜鉛は、4番目のエネルギー準位に15個もの自由軌道を持つ2つの価電子を持っています。 原子が相互作用すると、これらの自由軌道それらに沿って移動する電子を社会化するかのように、重なり合います。

クロム原子には6つの価電子があり、それらすべてが電子ガスの形成に関与し、原子イオンを結合します。

金属原子の特徴である特殊なタイプの相互作用は、金属原子を結合し、金属を他の物質と区別する多くの特性を決定します。 そのような特性の例は、高融点、高沸点、展性、光を反射する能力、高い電気伝導率および熱伝導率である。

高い融点と沸点は、金属カチオンが電子ガスによって強く結合されているという事実によって説明されます。 同時に、価電子の数が増えると結合強度が増すという規則性があります。 たとえば、ルビジウムとカリウムは、たとえばクロム（1615℃）と比較して、低融点物質（それぞれ39℃と63℃の融点）です。

結晶内の価電子の分布の均一性は、たとえば、可塑性などの金属の特性、つまりイオンと原子間の相互作用を破壊することなく、任意の方向に移動することを説明します。

原子軌道における電子の自由な動きも、金属の電気伝導率を説明します。 差を適用するときの電子ガスポテンシャルは混沌とした動きから方向性のある動きへと変化します。

産業界では、純粋な金属ではなく、合金と呼ばれるそれらの混合物がよく使用されます。 合金では、通常、あるコンポーネントのプロパティが別のコンポーネントのプロパティを正常に補完します。

金属タイプの相互作用は、純粋な金属とそれらの混合物（固体および液体状態の合金）の両方に特徴的です。 ただし、金属が気体状態に移行すると、その原子間の結合は共有結合になります。 蒸気の形の金属は、個々の分子（1原子または2原子）で構成されています。