ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория металлического состояния и металлическая связь из "Неорганическая химия Том 1" Как явствует из термодинамических соображений, теория Друде — Лоренца не отражает реальной действительности с ее помощью нельзя объяснить атомную теплоемкость металлов. Если следовать этой модели, электронный газ должен увеличивать теплоемкости металлов, а это не наблюдается при обычной температуре и сказывается лишь при очень высоких температурах. [c.17] На основании работ Зоммерфельда, Блоха, Ферми, Брпллуэпа и др. возникла новая теория металлического состояния, предсказывающая энергетическое распределение валентных электронов в кристалле металла, которое заметно отличается от распределения в свободных атомах. [c.17] В свободных атомах металлов электроны распределены по ограниченному числу энергетических уровней или орбиталей. [c.17] В соответствующих кристаллических решетках и связанные между собой металлическими связями. В кристаллах металлов отдельные энергетические уровни атомов расщепляются, образуя большое -1ИСЛ0 близких энергетических уровней, которые имеют очень малую разницу в энергиях. Это, так называемые, энергетические полосы. [c.18] Распределение электронов по энергетическим уровням происходит согласно принципу Паули (на каждом энергетическом уровне могут находиться максимум два типа электронов с противоположными спинами) и рассчитывается по статистике Ферми — Дирака. [c.18] Вследствие образования энергетических полос, обусловленных внешними орбиталями атома, уменьшается потенциал ионизации (энергия отрыва электрона) металла в сравнении с потенциалом ионизации свободного атома. Для атомов меди потенциал ионизации равен 7,72 эв, тогда как потенциал норшзации компактного металла составляет 4,3 эв. [c.18] В атоме натрия 11 электронов распределяются вокруг ядра на шести энергетических уровнях (18 , 2 2р1-2р, -2р, 8 ), при этом каждый уровень имеет два электрона за исключением последнего — с одним электроном. Когда атомы натрия подходят друг к другу на близкие расстояния и образуют кристалл металлического натрия, каждый расщепленный энергетический уровень расщепляется на серию энергетических уровней, и валентные электроны обобществленных атомов, таким образом, через энергетические уровни полос переходят с одного атома на другой, даже пе преодолевая потенциал ионизации (как в случае нейтрального атома). На рис. 6,а схелштически показаны энергетические уровни атома натрия, а на рис. 6,в приведены энергетические полосы кристалла металлического натрия в сравнении с атомами натрия (рис. 6,6). [c.18] Теория металлического состояния позволяет объяснить электро-п теплопроводность, термоэлектрические явления, контактную разность потенциалов, термоэлектронную эмиссию, магнитные свойства, а также некоторые особенности химического поведения металлов. [c.19] Резонанс по трем пространственным направлениям кристалла натрия определяет большую устойчивость. [c.19] В зависимости от числа валентных электронов на каждые два соседних атома кристаллической решетки приходится лишь та или иная доля простой связи. [c.19] Различиями в металлической валентности объясняются в основном разные физические свойства металлов. Чем больше валентных электронов имеет атом, тем больше металлических связей он может образовывать с соседними атомами и тем выше, как правило, механическая прочность металла. [c.20] Металлы с большим числом металлических связей имеют малые атомные радиусы, для них характерны высокие температуры плавления и кипения, большая плотность, пониженная летучесть и высокая механическая прочность. [c.20] Если же -орбитали полностью заняты электронами, то металлических связей меньше и физические свойства таких элементов значительно уступают свойствам метал.лов с незанятыми rf-орбита-лями. [c.20] В отличие от ковалентной связи, которая насыщена и направлена в пространстве, металлическая связь ненасыщена. нелокализована и не имеет определенного направления в пространстве металлические связи соединяют все соседние атомы кристаллической решетки, обеспечивают связь каждого атома с большим числом других частиц в кристаллической решетке. Металлы, не обладающие пространственно направленными связями, пластичны. [c.20] Вернуться к основной статье