Wiązanie metaliczne

Metale mają wiele wyjątkowych właściwości. Bardzo dobrze przewodzą ciepło. Bardzo dobrze przewodzą także prąd elektryczny. Można je dowolnie formować nie uszkadzając ich, prawie wszystkie metale są twarde i ciężkie, można podgrzewać je do wysokich temperatur a mimo to nie roztapiają się. Co sprawia, że metale są takie wyjątkowe?

Ma to związek z układem atomów w metalach. Wszystkie pierwiastki składają się z atomów. I wszystkie atomy zbudowane są w taki sam sposób: w środku mają jadro, dookoła niego znajdują się elektrony. Jednakże jest różnica między atomami metali i atomami innych pierwiastków. Pierwiastki, które są niemetalami, czyli niemetale mają atomy, które chciałyby przyłączyć więcej elektronów.

Mogą je zdobyć, tworząc między sobą wiązania. Wiązania te zbudowane są z elektronów, które dzielone są przez atomy. Elektrony w wiązaniu pozostają przy atomach, z którymi tworzą wiązanie. Mówimy, że są one związane. W metalach jest dokładnie na odwrót.

Atomy metali chcą pozbyć się części swoich elektronów. A skoro wszystkie atomy chcą oddawać swoje elektrony i żaden z nich nie chce ich przyjąć, elektrony stają się swobodne. Elektrony swobodne nie pozostają przy żadnym konkretnym atomie i mogą przemieszczać się swobodnie w całym materiale. Mówimy, że takie elektrony są zdelokalizowane. W niektórych rodzajach metali każdy atom uwalnia tylko po jednym elektronie.

W innych metalach z każdego atomu zostają uwolnione dwa lub trzy elektrony. Gdy atomy uwalniają elektrony, stają się jonami dodatnimi. A więc wszystkie metale składają się z dodatnich jonów „w morzu" ujemnych elektronów. Ujemne morze elektronów działa jak klej, który łączy jony dodatnie. Nazywamy to wiązaniem metalicznym.

Wiązanie metaliczne może być bardzo silne i przyciągać jony blisko siebie. Dlatego więc metale są tak twardymi i ciężkimi substancjami o wysokiej temperaturze topnienia. Teraz spójrzcie co stanie się, gdy spróbujemy zmienić kształt metalu! Kiedy atomy poruszają się, morze elektronów podąża za nimi. Elektrony dostosowują się do nowego kształtu i trzymają jony razem.

Dlatego metale są kowalne. Gdy podgrzejemy jedną stronę metalu, morze elektronów pomaga ciepłu rozchodzić się w całym materiale. Ciepło przenoszone jest szybko przez poruszające się elektrony, w taki sposób, że cały kawałek metalu staje się gorący. To własnie sprawia, że metale tak dobrze przewodzą ciepło. A jeśli podłączymy metal do źródła elektryczności, takiego jak bateria, wszystkie elektrony swobodne mogą przepływać przez metal.

Dlatego wszystkie metale bardzo dobrze przewodzą prąd. Atomy metali chcą pozbyć się części swoich elektronów. Tworzy to „morze" zdelokalizowanych elektronów. I właśnie to morze elektronów nadaje metalom wyjątkowe właściwości: są twarde, kowalne, mają wysoką temperaturę topnienia, dobrze przewodzą ciepło oraz prąd elektryczny.