はじめに
私たちが知っているように、希ガスを除いて、原子は自然界に独立して存在します。原子のグループは、さまざまな特性を持ち、一緒に存在することがわかります。そして、これらの原子のグループが分子を形成します。これらの分子は、化学結合と呼ばれるさまざまな化学種でさまざまな構成イオンと原子を一緒に保持する特定のタイプの力によって保持されます。これらの化学結合は、さまざまな元素の原子の組み合わせによって形成されます。この状況は、次のような多くの疑問を引き起こします。原子はどのように結合し、なぜ結合するのでしょうか?これらの分子はどのように互いに接続されていますか?分子はなぜ決まった形をしているのですか?上記のすべての質問に対する答えは次のとおりです。
本文
1916 年、コッセルとルイスは、化学結合と金属結合について満足のいく説明をしました。彼らは、金属結合について論理的な説明をした最初の人でした。ルイス公準によると、原子は化学結合によって互いに結合すると、安定したオクテットを保持します。
債券にはいくつかの種類があります:
1）電子結合：正イオンと負イオンが静電引力によって結合している場合、このタイプの結合は電子結合と呼ばれます。また、イオン結合とも呼ばれます。
2) 共有結合:2 つの原子が電子対を共有する場合、作成される結合は共有結合として知られています
3) 水素結合:一対の他の原子の間に位置する水素原子間で形成される結合.
4) 金属結合:分子の原子が、金属結合と呼ばれる金属物質内である種の力によって結合されたときに形成されます。
この記事では、金属結合について詳しく説明します .
金属結合で何を理解しますか ?
この質問に答える前に、金属について学ばなければなりません。金属は、次のようなさまざまな特性によって定義できます。金属は、光沢があり、固体であり、延性があり、導電性が高く、金属光沢と呼ばれる輝く表面を持っています。例:鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、鉛、亜鉛など。伝導電子と正に帯電した金属イオンの間の静電力によって金属が結合すると、金属間に金属光沢が生じます。
定義 – 簡単に言えば、金属結合 さまざまな分子の原子を金属物質にまとめる力の一種です。
しかし、それらはどのようにまとめられているのでしょうか?静電引力はどのようにそれらを一緒に保つのですか?心配しないでください。この記事はこれらすべての質問に答えます。
原子の電子は陽イオンになり、このような陽イオンと価電子の間の相互作用は、金属結晶を一緒に保持する凝集力または結合力を与えます。金属結合は、金属陽イオンと非局在電子の間にあり、その性質は、導電性や可鍛性などの金属のさまざまな物理的特性を表しています。金属は、非局在化した電子により電気を通すことができます。
非局在化した電子は電荷を運ぶことができるため、次の疑問は次のようなものです:金属結合はどのように形成されるのでしょうか?
この質問の答えは、固体内の単一原子のサイズと比較した場合、電荷は大きな距離に広がるということです。それらは互いに非常に接近しているため、価電子を原子から遠ざけることができます。正に帯電した金属イオンの格子は、非局在化した自由電子の「海」に囲まれています。
金属結合の発生
金属が固体状態または液体状態にあるときに発生します。私たちが知っているように、s 軌道と p 軌道の価電子はゆるく詰まっており、これが金属カチオンを囲む電子の「海」を形成します。また、これらの電子は電子の海全体を移動できます。つまり、電子はこれらの海で自由に移動できます。
ここで、金属結合は原子のかたまりを結びつけ、さまざまな種類の分子を形成していると言えます。金属は融点と沸点が高く、原子間に強い結合を形成します。
金属結合に対する沸騰の影響
金属を沸騰させると、金属結合はまだ存在しますが、溶融すると結合が壊れずに緩むため、構造が壊れています.これは明らかに、沸点が融点よりも優れた金属結合の強さを決定することを意味します.
金属結合の強度は、次の 3 つのポイントに依存します:
1) 陽イオンの電荷
2) 金属のサイズ
3) 電子の海を自由に移動する非局在化電子の数。
注:金属結合が強いほど、より多くの電子が非局在化されます。陽イオンの核電荷が増加するにつれて、陽イオンのサイズは小さくなります。
金属結合は壊れるほど強いため、大量のエネルギーを必要とします。金属の融点と沸点が高いのはそのためです。
- 金属結合のデルタ x と x は小さいです。
- ここで、デルタ x は電気陰性度の差です。
- デルタ x は平均電気陰性度です。
金属結合の例
銅線にアルミ箔を接触させると、金属的な動きが見られます。ご存知のように、金属は融点と沸点が高く、原子間に強い結合を形成します。
- CaCl2 – 金属結合を形成して金属化合物も形成します.
- グラフェン – 2 次元の金属結合を示す炭素原子の同素体です。
化学では、
1) ナトリウム:ナトリウム金属の最も外側の電子は、3s 軌道に孤立電子対を持っています。 1 つの原子の最も外側の電子は、隣接する原子の対応する電子と共有されます。これにより、3s分子軌道が形成されます。ナトリウムの各原子には、隣接する他の 8 つの原子があります。共有は、ナトリウムの中心原子とその隣の 3s 軌道の間です。最も外側の電子は、金属構造上で非局在化されています。
2) マグネシウム:ご存知のように、マグネシウムの最外殻は非局在化した 2 つの電子を失います。マグネシウムは、原子核と非局在結合の間の引力がナトリウムよりも強いため、ナトリウムよりも電子密度が高くなります。結合強度は一般にマグネシウムの方が高いです。
3) アルミニウム:3s 軌道と 3p 軌道である最外殻に 3 つの価電子を持っています。次のステップで、電子が解放されると、アルミニウムは +3 の正電荷を持ちます。これらのイオンは、互いに反発しますが、負の電子によって一緒に保持されます。このようにして、それらは電子を共有し、結晶構造を形成することによって金属結合を形成します.
金属結合の性質
1) 熱伝導率 – 金属は電荷を帯びているため、電気を伝導します。金属が加熱されると、電荷が活性化し、動き始めます。したがって、それらは電気を伝導します。
2) 可鍛性と延性 – 金属は非常に可鍛性と延性があります。金属をハンマーで叩いたり圧延したりすることで薄いシートが形成されるのに対し、延性は金属が固体状態で変形する能力です。
3) 融点と沸点が高い – 海の電子とその隣接原子の非局在電子との間に金属結合が形成されるため、金属は融点と沸点が高くなります。
4) 光沢と輝き - 非局在化した電子が可視光を吸収して放出します。金属には特定のエネルギー レベルがあるため、一部の可視光線が吸収され、金属の光沢が生じます。このように、金属は色を与えます。
金属結合構造
結論
したがって、金属が固体または液体の状態にある場合、金属は金属結合を形成すると結論付けます。最も外側の軌道の海の電子を隣接する原子と共有すると、金属結合を形成できるためです。それらを一緒に保つある種の静電引力があります。金属の強度は、金属が沸騰してもこの結合が存在するため、金属結合によって定義されます。金属は非金属よりも強いとも言えます。金属には、金属結合によっても説明できるいくつかのタイプの特性があります。そしてついに、「金属物質の中で原子をくっつけたり、密着させたりする力を金属結合と呼ぶ」という結論に達しました。
