А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
| 70
то электрон может вообще покинуть решетку металла, что проявится в виде внешнего фотоэффекта. Отдельные ионы металлической решетки не связаны друг с другом валентными электронами, как это имеет место в случае ионных кристаллов, где электрон смещается от одного атома к другому, более электроотрицательному. В результате отдельные группы или слои атомов в металле могут смещаться или перегруппировываться при внешних механических воздействиях. Состояние электронов кристалла при этом практически не изменяется. Именно здесь кроется природа пластичности металлов. Устойчивому состоянию металлического кристалла соответствует (так же, как в случае ионного) минимум потенциальной кривой. Равновесное расстояние между центрами атомов металлической решетки определяется положением минимума энергии на потенциальной кривой (см. рис.50). Для металлического лития это расстояние равно 0,156 нм для натрия – 0,196 нм. Естественно, чем больше межатомное расстояние в кристалле, тем менее прочна связь, тем менее устойчив металл. Невысокие значения энергии кристаллической решетки указанных металлов обусловливают низкие температуры их плавления, а кроме того, низкую прочность и твердость (литий можно резать ножом!). Слабо связанные с ионной решеткой электроны обусловливают высокую реакционную способность щелочных металлов, в частности, способность к самовозгоранию на воздухе. Таким образом, особенности поведения типичных металлов I основной подгруппы Периодической системы однозначно связаны с образованием незаполненных энергетических зон, слабо связанных с решеткой электронов. К металлам, однако, относятся не только элементы I А подгруппы. Металлами, как уже отмечалось, являются более 80 элементов Периодической системы. Как объяснить с рассмотренных позиций наличие выраженных металлических свойств, например, у магния? Ведь атом магния имеет электронную конфигурацию 3 s 2 , то есть валентная орбиталь его полностью завершена, и следовательно, энергетическая зона в кристаллическом состоянии будет тоже заполнена электронами целиком. Таким образом, свободных электронов у магния не должно быть, и он не должен проявлять металлических свойств. Но это противоречит реальности. Данное противоречие разрешается тем, что энергетические зоны образуются не только из занятых электронами орбиталей атома, но и из свободных, причем разные зоны могут частично перекрываться (рис.50). Это и имеет место в случае магния: зона исходного 3 р - состояния перекрывается с полностью занятой предыдущей энергетической зоной 3 s - типа. Таким образом, электроны из этой последней легко могут переходить на незанятые уровни следующей зоны, что приводит к появлению у кристалла комплекса типично металлических свойств подобно тому, как это рассмотрено выше. Щелочноземельные металлы образуют более прочные кристаллические решетки – у них больше электронов участвуют в образовании металлической |