Legatura metalica

Legatura metalica

Atomii metalelor nu pot forma covalente deoarece nu poseda un numar suficient de mare de electroni de valenta. Nici legaturi ionice nu pot forma deoarece atomii de metal nu se pot transforma in ioni negativi. S-au emis mai multe teorii care sa explice legatura metalica:

1) Teoria gazului de electroni (Drude, 1900)

Sustine ca in nodurile retelelor cristaline metalice se gasesc ioni pozitivi ai metalului, electronii de valenta circuland liber, formand un flux, numit gaz de electroni. Teoria explica capacitatea, luciul metalelor, dar nu explica caldura specifica a metalelor, care ar trebui sa fie 3/2R, in realitate fiind aproximativ 3R.

2) Teoria moderna (Bloch, Brillouin)

Intr-un atom liber al unui metal electronii ocupa orbitalii disponibili, in ordinea crescanda a energiilor lor. Cand atomii se gasesc la distante mici unii fata de altii (cum este cazul in cristalele metalice), orbitalii stratului de valenta se intrepatrund, electronii de valenta nu mai apartin unui singur atom, ci devin comuni intregului cristal. Apar in metal zone, cu energie largita, numite benzi. De exemplu la sodiu primii 10 electroni interiori formeaza in jurul fiecarui nucleu de Na un ecran ce constituie impreuna cu nucleul asa-numitului miez de atomi de sodiu. Datorita electronilor miezurile se resping, fiind astfel mentinute la o distanta de echilibru fata de vecinii din cristal. Stratul 3s din Na este compus din n niveluri de energie, foarte apropiate unul fata de altul si extinse pe intreg cristalul. Totalitatea acestora formeaza banda de valenta (BV). Fiecare nivel de energie din BV este ocupat in starea fundamentala (la 0 K) cu doi electroni, conform principiului lui Pauli. Doar jumatate din cele n niveluri de energie ale stratului de valenta sunt ocupate cu electroni. Portiunea de energie inalta, neocupata cu electroni, se numeste banda de conductie (BC). La temperaturi mai mari ca O ⁰K electronii trec din BV in BC, fapt care asigura trecerea curentului electric prin metale. Proprietatile fizice ale metalelor pot fi interpretate utilizand teoria cuantica a starii metalice.

Proprietatile legaturii metalice

1) este nedirijata in spatiu;

2) este nesaturata;

3) este puternica;

4) este formata din atomi;

5) toate proprietatile imprimate de starea metalica se pierd daca metalul trece in stare gazoasa;

Legatura metalica determina urmatoarele proprietati ale metalelor:

- tendinta de a forma retele cristaline compacte cu numarul de coordinatie 12 (8);

- au proprietati optice deosebite care determina opacitatea, culoarea, luciul metalic (metalele reflecta total lumina si majoritatea celorlalte radiatii electromagnetice de aceea majoritatea sunt albe cenusii, cu exceptia aurului si cuprului);

- conductibilitate electrica si termica foarte mari;

- proprietati mecanice speciale: rezistenta la solicitari mecanice( tractiune, compresiune, indoire); sunt maleabile si ductile;

- insolubilitate in solventi comuni - se dizolva doar unele in altele formand aliaje.