Metāliska saite ir ķīmiskās saites veids veidojas starp pozitīvi lādētiem atomiem, kuros brīvie elektroni ir sadalīti starp režģiem katjonu. Turpretī kovalents un jonu saites veidojas starp diviem diskrētiem atomiem. Metāliskā savienošana ir galvenais ķīmiskās saites veids, kas veidojas starp metāla atomiem.
Metāliskās saites ir redzamas tīrā veidā metāli sakausējumi un daži metalloīdi. Piemēram, grafēns (oglekļa alotrops) uzrāda divdimensionālu metāla savienojumu. Metāli, pat tīri, var veidot cita veida ķīmiskās saites starp to atomiem. Piemēram, dzīvsudraba jons (Hg22+) var veidot metāla-metāla kovalentās saites. Tīrs gallijs veido kovalento saikni starp atomu pāriem, kurus ar apkārtējām pāriem savieno metāliskās saites.
Kā darbojas metāla saites
Metāla atomu ārējie enerģijas līmeņi ( s un lpp orbitāles) pārklājas. Vismaz viens no valences elektroniem, kas piedalās metāliskajā saitē, netiek dalīts ar kaimiņu atomu, kā arī netiek zaudēts, veidojot jonu. Tā vietā elektroni veido to, ko var saukt par "elektronu jūru", kurā valences elektroni var brīvi pārvietoties no viena atoma uz otru.
Elektronu jūras modelis ir pārāk vienkāršs metālisko saišu veidošanai. Aprēķini, kuru pamatā ir elektronisko joslu struktūra vai blīvuma funkcijas, ir precīzāki. Metālisko savienošanu var uzskatīt par materiāla, kam ir daudz vairāk delokalizētu enerģijas stāvokļu, sekas ir delokalizēti elektroni (elektronu deficīts), tāpēc lokalizēti nesapāroti elektroni var delokalizēties un mobilais. Elektroni var mainīt enerģijas stāvokļus un pārvietoties visā režģī jebkurā virzienā.
Līmēšana var notikt arī kā metāla kopu veidošanās, kurā ap lokalizētiem kodoliem plūst delokalizēti elektroni. Obligāciju veidošanās ir ļoti atkarīga no apstākļiem. Piemēram, ūdeņradis ir metāls zem augsta spiediena. Samazinoties spiedienam, savienojums mainās no metāla uz nepolāru kovalentu.
Metālisko saišu saistība ar metāliskajām īpašībām
Tā kā elektroni tiek izvietoti ap pozitīvi lādētiem kodoliem, metāliskā saikne izskaidro daudzas metālu īpašības.
Elektriskā vadītspēja: Lielākā daļa metālu ir lieliski elektrības vadītāji, jo elektroni elektronu jūrā var brīvi pārvietoties un veikt lādiņu. Vadītspējīgi nemetāli (piemēram, grafīts), izkausēti jonu savienojumi un ūdens jonu savienojumi tā paša iemesla dēļ vada elektrību - elektroni var brīvi pārvietoties.
Siltumvadītspēja: Metāli vada siltumu, jo brīvie elektroni spēj pārvadīt enerģiju no siltuma avota, kā arī tāpēc, ka atomu (fononu) vibrācijas pārvietojas pa cietu metālu kā vilnis.
ElastībaMetāli mēdz būt kaļami vai tos var ievilkt plānās stieplēs, jo vietējās saites starp atomiem var viegli sadalīties un arī pārveidoties. Atsevišķi atomi vai veselas to loksnes var slīdēt garām viens otram un pārveidot saites.
KaļamībaMetāli bieži ir kaļami vai arī tos var veidot vai veidot formas formā, jo saites starp atomiem viegli saplīst un mainās. Saistošais spēks starp metāliem ir bez virziena, tāpēc metāla vilkšana vai formēšana ir mazāka iespēja to saplīst. Kristālus elektronus var aizstāt ar citiem. Turklāt, tā kā elektroni var brīvi attālināties viens no otra, metālapstrāde neveicina līdzīgi lādētu jonu apvienošanu, kas spēcīgas atgrūšanas rezultātā varētu salauzt kristālu.
Metālisks spīdums: Metāli parasti ir spīdīgi vai ar metāla spīdumu. Pēc noteikta minimālā biezuma sasniegšanas tie ir necaurspīdīgi. Elektronu jūra atspoguļo fotonus no gludas virsmas. Atstarotajai gaismai ir augšējās frekvences robeža.
Spēcīgā atomu pievilcība starp metāla saitēm padara metālus spēcīgus un piešķir tiem augstu blīvumu, augstu kušanas temperatūru, augstu viršanas temperatūru un zemu nepastāvību. Ir izņēmumi. Piemēram, dzīvsudrabs ir šķidrums parastos apstākļos, un tam ir augsts tvaika spiediens. Faktiski visi cinka grupas metāli (Zn, Cd un Hg) ir samērā gaistoši.
Cik stipras ir metāla saites?
Tā kā saites stiprums ir atkarīgs no tā dalībnieku atomiem, ir grūti klasificēt ķīmisko saišu veidus. Kovalentās, jonu un metāliskās saites var būt spēcīgas ķīmiskās saites. Pat izkausētā metālā savienojums var būt spēcīgs. Piemēram, gallijs ir nepastāvīgs un ar augstu viršanas temperatūru, kaut arī tam ir zema kušanas temperatūra. Ja apstākļi ir piemēroti, metāliskai savienošanai nav nepieciešama pat režģe. Tas novērots brillēs, kurām ir amorfa struktūra.