Металлическая связь

Металлическая связь по своей природе весьма похожа па ионную. Для пояснения физики процесса рассмотрим элемент №. Его атом содержит 11 электронов и имеет следующую конфигурацию орбита- лей: 1л2263л'. Так как электрон Зл1 слабо связан с атомным остатком №, то атом натрия легко ионизируется и заряжается положительно. «Облако» отрицательно заряженных электронов за счет электростатических сил как бы склеивает атомные остатки (рис. 3.2.2).

Решетка атома натрия

Рис. 3.2.2. Решетка атома натрия

Наличие электростатических сил делает похожими металлическую и ионную связи. Легко видеть, что все металлы являются проводниками, поскольку под действием приложенного внешнего электрического поля электроны могут свободно дрейфовать в кристаллической решетке натрия.

Ковалентная связь

Известно, что два атома водорода объединяются в молекулу Н2. Чтобы пояснить процесс объединения, вспомним, что основной уровень водорода Н —>1. Но на этом уровне могут одновременно находиться два электрона (с разными спинами), поэтому для полного заполнения электронной оболочки каждый электрон может вращается вокруг двух ядер, как это показано на рис. 3.2.3. Такая связь называется ковалентной. Иногда такую связь также называют валентной. Ковалентной связью обладают также кристаллы углерода,

7 9 2 ' 7 6 7 * 7 1

кремния и германия: С — 1л"2л , 81 — 1л 2л 2р Зл" 3р , Се — 1 л22л"2р Зл23/> 3(/'°4л24р~.

Легко видеть, что у всех трех атомов на внешней оболочке есть по два л-электрона и по два />электрона. В этой связи они должны быть двухвалентными (валентность в случае ионной связи это число от данных или присоединенных данным атомом электронов, в случае ковалентной связи валентность равна числу обобществленных электронных пар). Однако с энергетической позиции (энергетически более выгодно) эти атомы являются четырехвалентными, т.е. имеющими четыре незавершенные связи. Недостающие две связи поставляются с предыдущего уровня .V. Когда атомы сближаются, электроны объединяются в пары и образуют тетраэдрическую структуру, как показано на рис. 3.2.4. Вышеперечисленные связи относятся к так называемым сильным связям. Для разрушения молекул, обладающих такими связями надо приложить достаточно большую энергию.

Ковалентная связь (обобществленные электроны имеют ратное направление спинов) в молекуле водорода (я) и схематическое изображение ковалентной связи (б)

Рис. 3.2.3. Ковалентная связь (обобществленные электроны имеют ратное направление спинов) в молекуле водорода (я) и схематическое изображение ковалентной связи (б)

Схематическое изображение кристаллической решетки кристалла кремния

Рис. 3.2.4. Схематическое изображение кристаллической решетки кристалла кремния

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >