Metalik bir bağ bir tür kimyasal bağ serbest elektronların bir kafes arasında paylaşıldığı pozitif yüklü atomlar arasında oluşan katyonların. Tersine, kovalent ve iyonik bağlar iki ayrı atom arasında oluşur. Metalik bağ, metal atomları arasında oluşan ana kimyasal bağ türüdür.
Saf metalik bağlar görülür madenler ve alaşımlar ve bazı metaloidler. Örneğin, grafen (bir karbon allotropu) iki boyutlu metalik bağ gösterir. Metaller, hatta saf olanlar bile, atomları arasında başka tür kimyasal bağlar oluşturabilir. Örneğin, cıva iyonu (Hg22+) metal-metal kovalent bağlar oluşturabilir. Saf galyum, metalik bağlarla çevreleyen çiftlere bağlanan atom çiftleri arasında kovalent bağlar oluşturur.
Metalik Bağlar Nasıl Çalışır?
Metal atomlarının dış enerji seviyeleri ( s ve p orbitaller) örtüşüyor. Metalik bir bağa katılan değerlik elektronlarından en az biri, bir komşu atomla paylaşılmaz veya bir iyon oluşturmak için kaybolmaz. Bunun yerine, elektronlar, valans elektronlarının bir atomdan diğerine serbestçe hareket edebildiği bir "elektron denizi" olarak adlandırılabilecek olanı oluşturur.
Elektron deniz modeli, metalik bağların aşırı derecede basitleştirilmesidir. Elektronik bant yapısına veya yoğunluk fonksiyonlarına dayalı hesaplamalar daha doğrudur. Metalik bağ, ondan daha fazla delokalize enerji durumuna sahip bir malzemenin sonucu olarak görülebilir delokalize elektronlara (elektron eksikliği) sahiptir, bu nedenle lokalize eşleştirilmemiş elektronlar delokalize olabilir ve mobil. Elektronlar enerji durumlarını değiştirebilir ve bir kafes boyunca herhangi bir yönde hareket edebilir.
Bağlanma ayrıca, delokalize elektronların lokalize çekirdekler etrafında aktığı metalik küme oluşumu şeklinde olabilir. Bağ oluşumu büyük ölçüde koşullara bağlıdır. Örneğin, hidrojen yüksek basınç altındaki bir metaldir. Basınç azaldıkça, bağlanma metalikten polar olmayan kovalent hale gelir.
Metalik Bağların Metalik Özelliklerle İlişkisi
Elektronlar pozitif yüklü çekirdeklerin etrafında delokalize edildiğinden, metalik bağ metallerin birçok özelliğini açıklar.
Elektiriksel iletkenlik: Çoğu metal mükemmel elektrik iletkenleridir çünkü elektron denizindeki elektronlar serbestçe hareket edebilir ve yük taşıyabilir. İletken metal olmayan maddeler (grafit gibi), erimiş iyonik bileşikler ve sulu iyonik bileşikler elektriği aynı nedenden ötürü iletir - elektronlar serbestçe hareket edebilir.
Termal iletkenlik: Metaller ısıyı iletir, çünkü serbest elektronlar enerjiyi ısı kaynağından uzaklaştırabilir ve ayrıca atomların titreşimlerinin (fononlar) katı bir metalden dalga olarak geçmesi nedeniyle.
uysallık: Metaller sünek olma eğilimi gösterir veya atomlar arasındaki yerel bağlar kolayca kırılıp yeniden biçimlendirilebildiğinden ince tellere çekilebilir. Tek atomlar veya bunların tüm tabakaları birbirinden kayabilir ve bağları yeniden düzenleyebilir.
dövülebilirlik: Metaller genellikle dövülebilir veya bir şekle kalıplanabilir veya dövülebilir, çünkü atomlar arasındaki bağlar kolayca kırılır ve yeniden şekillenir. Metaller arasındaki bağlanma kuvveti yönsüzdür, bu nedenle bir metalin çizilmesi veya şekillendirilmesi onu kırma olasılığı daha düşüktür. Bir kristal içindeki elektronlar başkaları ile değiştirilebilir. Ayrıca, elektronlar birbirlerinden uzaklaşmakta serbest oldukları için, bir metalin çalışması, yüklü itici iyonları bir araya getirerek kuvvetli itme yoluyla bir kristali kırabilir.
Metalik parlaklık: Metaller parlak olma eğilimindedir veya metalik parlaklık gösterir. Belirli bir minimum kalınlığa ulaşıldığında opaktırlar. Elektron denizi fotonları pürüzsüz yüzeyden yansıtır. Işığa yansıtılabilen bir üst frekans sınırı vardır.
Metalik bağlardaki atomlar arasındaki güçlü çekim, metalleri güçlü hale getirir ve yüksek yoğunluk, yüksek erime noktası, yüksek kaynama noktası ve düşük uçuculuk sağlar. İstisnalar var. Örneğin, cıva normal koşullar altında bir sıvıdır ve yüksek bir buhar basıncına sahiptir. Aslında, çinko grubundaki tüm metaller (Zn, Cd ve Hg) nispeten uçucudur.
Metalik Bağlar Ne Kadar Güçlüdür?
Bir bağın gücü katılımcı atomlarına bağlı olduğundan, kimyasal bağ türlerini sıralamak zordur. Kovalent, iyonik ve metalik bağların hepsi güçlü kimyasal bağlar olabilir. Erimiş metallerde bile, bağlanma güçlü olabilir. Örneğin galyum uçucu değildir ve düşük bir erime noktasına sahip olmasına rağmen yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. Koşullar doğruysa, metalik bağ bir kafes bile gerektirmez. Bu, şekilsiz bir yapıya sahip gözlüklerde gözlenmiştir.