الرابطة الفلزية

المعادن لها الكثير من الخصائص المميزة. إنها جيدة في توصيل الحرارة. إنها جيدة في توصيل التيار الكهربائي. يمكن ثنيها وتشكيلها بدون أن تنكسر، وجميع المعادن تقريبا ثقيلة وصلبة، ويمكنها أن تصل لدرجات حرارة مرتفعة بدون أن تذوب. ما الذي يميز المعادن هكذا؟ هذا يتعلق بكيفية ترتيب الذرات داخل المعادن لنفسها. تتكون جميع العناصر من ذرات، ويتم بناء جميع الذرات بطريقة مماثلة: لديها نواة في المنتصف، وإلكترونات حول النواة. لكن هناك فرق بين ذرات المعادن وذرات العناصر الأخرى. العناصر غير المعادن - اللا-فلزات - لديها ذرات تريد التقاط المزيد من الإلكترونات. يمكنها الحصول عليها بتكوين روابط مع بعضها البعض. تتكون هذه الروابط من إلكترونات مشتركة بين الذرات. الإلكترونات في تلك الروابط تبقى مع الذرات المرتبطة ببعضها. نقول أن الإلكترونات مرتبطة، أو متموضعة. الأمر في المعادن هو العكس تماما. تريد ذرات المعادن التخلصمن بعض إلكتروناتها، وبما أن جميع الذرات تريد التخلص من إلكترونات، ولا تريد أي منها التقاط أي إلكترونات، فإن الإلكترونات تصبح حرة. الإلكترونات الحرة لا تبقى مع أي ذرة بعينها، وإنما يمكنها التنقل لأي مكان عبر المادة. نقول بأن تلك الإلكترونات غير متموضعة. في بعض أنواع المعادن، لا يتم تحرير سوى إلكترون واحد من كل ذرة، بينما في معادن أخرى يتم تحرير إلكترونين أو ثلاثة من كل ذرة. عندما تُحرر الذرات الإلكترونات، فإنها تصبح أيونات موجبة الشحنة. لذا فإن جميع المعادن تتكون من أيونات موجبة في "بحر" من الإلكترونات السالبة. يعمل بحر الإلكترونات السالبة كصمغ، يربط الأيونات الموجبة ببعضها. يسمى ذلك بالرابطة الفلزية. يمكن أن تصبح الرابطة الفلزية قوية جدا، فتجذب الأيونات بالقرب من بعضها. هذا هو سبب أن معظم المعادن مواد بتلك الصلابة والثقل، وبدرجات ذوبان مرتفعة. أنظر الآن لما يحدث عندما نحاول تغيير شكل المعدن! بينما تتحرك الذرات، يتبعها بحر الإلكترونات في الحركة. تتلائم الإلكترونات مع الشكل الجديد، وتظل جاذبة للأيونات ببعضها. هذا هو ما يجعل المعادن مرنة. عندما نقوم بتسخين أحد أطراف المعجن، فإن بحر الإلكترونات يساعد في نشر الحرارة عبر المادة. تنتقل الحرارة بسرعة بواسطة تلك الإلكترونات حرة الحركة، لذا تسخن قطعة المعدن بأكملها. هذا هو ما يجعل المعادن موصلة جيدة للحرارة، وإذا وصلنا المعدن بمصدر للكهرباء مثل البطارية، فيمكن لجميع إلكتروناته الحرة التدفق عبر المعدن، وهذا هو سبب أن جميع المعادن موصلات جيدة للكهرباء. تريد ذرات المعادن إراقة بعض إلكتروناتها. يُكون ذلك بحرا من الإلكترونات غير المتموضعة، وبحر الإلكترونات هذا هو ما يمنح المعادن خصائصها المميزة: الصلابة، والمرونة، ودرجات الذوبان المرتفعة، والتوصيل الجيد للحرارة وللكهرباء.