металлическая связь

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ - разновидность гомо-полярной хим. связи, реализующаяся в металлах и сплавах. При сближении атомов и образовании кристаллов металлов и сплавов волновые ф-ции валентных электронов перекрываются. Поэтому представление о локализации внеш. электронов вблизи атома теряет смысл. Это соответствует классич. представлениям о наличии в металлах "газа" свободных электронов (см. Друде теория металлов ).Отрицательно заряженный электронный газ удерживает положительно заряженные ионы металла на определённых расстояниях друг от друга.

В действительности M. с. имеет более сложную природу, и методы её расчёта основаны на зонной теории твёрдого тела. В наиб, простом варианте характер M. с. определяется двумя факторами. С одной стороны, при сближении металлич. атомов волновые ф-ции электронов перекрываются и электрон имеет возможность перемещаться в более широкой области пространства (чем в изолированном атоме), где он имеет более низкую потенциальную энергию. С др. стороны, при "сжатии" электронного газа возрастает энергия Ферми,ас ней ср. кинетич. энергия электронов Равновесная плотность электронов соответствует минимуму полной энергии. Расстояние между ионами, при к-ром это условие реализуется, можно считать атомным радиусом металла (рис.).

Чистая ненаправленная M. с. наблюдается у одновалентных металлов (Na, Li и др.), обладающих кубическими плотно упакованными структурами. В случае металлов с неск. электронами на внеш. оболочке характер взаимодействия усложняется, поскольку не все электроны делокализуются. Поэтому определённую составляющую в связь вносит ковалентное взаимодействие (см. Ковалентная связь). Эти металлы имеют кубическую объёмно-центриров. структуру или гексагональную плотную упаковку атомов.

M. с. определяет электрич. и тепловые свойства металлов, обусловливая высокие электро- и теплопроводности. Характер M. с. сказывается и на механич. свойствах металлов. Металлы - наиб, пластичные кристаллы, т. к. в них возможно свободное перемещение дислокации: уменьшается, если расстояние между ионами растёт. Соответственно энергия связи зависит гл. обр. от плотности упаковки атомов и система легко приспосабливается к локальным отклонениям от строгой регулярности решётки.

Лит.: Займан Дж., Принципы теории твердого тела, пер. с англ., M., 1974; см. также лит. при ст. Металлы.

   <<      Предметный указатель      >>