3.3.5.Металлические кристаллы. Металлическая химическая связь
Металлические кристаллы – металлы – отличаются от других прежде всего физическими свойствами. Они имеют характерный металлический блеск, высокую электро- и теплопроводность, способность легко пластически деформироваться без разрушения. Эти свойства определяются особым типом химической связи, которая возникает между атомами в металлических кристаллах.
Кристаллическая решетка металлов, как правило, является плотной упаковкой (КПУ или ГПУ) атомов. Элементарная ячейка – кубическая гранецентрированная (КЧ=12), кубическая объемоцентрированная (КЧ=8) или гексагональная (КЧ=12).
Такое строение кристалла характерно для веществ с ионной связью или межмолекулярным взаимодействием между частицами. Модель ионной связи не может быть использована, поскольку в узлах кристаллической решетки находятся одинаковые атомы с равной электроотрицательностью и трудно предположить, что происходит локализованное разделение зарядов с образованием положительно и отрицательно заряженных ионов. Химическая связь между частицами за счет межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса) не согласуется с экспериментальными данными по энергии, которая имеет порядок величины, характерный для ионных или ковалентных кристаллов. В то же время классическая модель ковалентной связи между атомами металла в кристаллической решетке не согласуется со значительно большим числом ближайших соседей (КЧ = 8-12), чем число валентных электронов (максимальное число ковалентных связей, которые может образовать атом с учетом гибридизации равно шести). Следовательно, химическая связь между атомами в металлических кристаллах должна быть описана особой моделью, получившей название металлической. Поскольку в узлах кристаллической решетки металлов находятся атомы, имеющие валентные электроны, то логично предположить, что модель металлической связи может быть построена на основе представлений ковалентной связи.
Таблица 3.4
Электронная конфигурация внешних слоев атомов, тип кристаллической решетки (КР), температуры плавления (tпл) и кипения (tкип), энтальпии плавления (Нпл) и кипения (Нкип), твердость металла по Бринелю (НВ) простых веществ
