МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, тип связи атомов в кристаллических веществах, обладающих металлич. свойствами (металлах, металлидах). М. с. обусловлена большой концентрацией в таких кристаллах квазисвободных электронов (электронов проводимости). Отрицательно заряженный электронный газ "связывает" положительно заряженные ионы друг с другом (см. Химическая связь, Кристаллохимия).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

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.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

хим. связь, обусловленная взаимод. электронного газа (валентные электроны) в металлах с остовом положительно заряженных ионов кристаллич. решетки. Идеальная модель М. с. отвечает образованию частично заполненных валентными электронами металла зон энергетич. уровней (см. Твердое тело), наз. зонами проводимости. При сближении атомов, образующих металл, атомные орбитали валентных электронов переходят в орбитали, делокализованные по кристаллич. решетке аналогично делокализованным p-орбиталям сопряженных соединений. Количественно описать М. с. можно только в рамках квантовой механики, качественно образование М. с. можно понять исходя из представлений о ковалентной связи.

При сближении двух атомов металла, напр.Li, образуется ковалентная связь, при этом происходит расщепление каждого энергетич. уровня валентного электрона на два. Когда Nатомов Li образуют кристаллич. решетку, перекрывание электронных облаков соседних атомов приводит к тому, что каждый энергетич. уровень валентного электрона расщепляется на Nуровней, расстояния между к-рыми из-за большой величины Nнастолько малы, что их совокупность может считаться практически непрерывной зоной энергетич. уровней, имеющей конечную ширину. Поскольку каждый атом участвует в образовании большего числа связей, чем, напр., в двухатомной молекуле при том же числе валентных электронов, то минимум энергии системы (или максимум энергии связи) достигается при расстояниях больших, чем в случае двухцентровой связи в молекуле. Межатомные расстояния в металлах заметно больше, чем в соед. с ковалентной связью (металлич. радиус атомов всегда больше ковалентного радиуса), а координац. число (число ближайших соседей) в кристаллич. решетках металлов обычно 8 или больше 8. Для наиб. часто встречающихся кристаллич. структур координац. числа равны 8 (объемноцентрир. кубич.), 12 (гранецентрир. кубическая и гексаген. плотно-упакованная). Расчеты параметров металлич. решеток с использованием ковалентных радиусов дают заниженные результаты. Так, расстояние между атомами Li в молекуле Li₂ (ковалентная связь) равно 0,267 нм, в металле Li-0,304 нм. Каждый атом Li в металле имеет 8 ближайших соседей, а на расстоянии, в раз большем,-еще 6. Энергия связи в расчете на один атом Li в результате увеличения числа ближайших соседей увеличивается с 0,96^.10^-19 Дж для Li₂ до 2,9^.10^-19 Дж для кристаллич. Li.

Во мн. металлах М. с. между атомами включает вклады ионной или ковалентной составляющей. Особенности М. с. у каждого металла м. б. связаны, напр., с электростатич. отталкиванием ионов друг от друга с учетом распределения электрич. зарядовое них, с вкладом в образование связи электронов внутр. незаполненных оболочек переходных металлов, с корреляцией движения электронов в электронном газе и нек-рыми др. причинами.

М. с. характерна не только для металлов и их сплавов, но и для металлических соединений (см. также Интерметал-лиды), она сохраняется не только в твердых кристаллах, но и в расплавах и в аморфном состоянии.

Лит.: Блейкмор Дж., Физика твердого тела, пер. с англ., М., 1988. См. также лит. при ст. Металлы. Ю. С. Старк.

хим. связь, обусловленная взаимодействием "электронного газа" (валентные электроны) металлов с остовом положительно заряженных ионов кристаллич. решётки. По природе близка к ковалентной связи. Характерна для металлов, их сплавов, мсталлидов; сохраняется не только в тв. кристаллах, но и в расплавах и аморфном состоянии.