金屬鍵影響金屬的化學性質嗎

時間 2021-08-11 17:36:20

1樓:

概述由電子陽離子與自由電子通過金屬鍵構成的晶體。 其構成微粒為金屬陽離子自由電子,其本質是一種電性作用。其強弱通常與金屬離半徑成逆相關,與金屬內部自由電子密度成正相關(變可粗略看成與原子外圍電子數成正相關)。

改性共價鍵理論

在金屬晶體中,自由電子作穿梭運動,它不專屬於某個金屬離子而為整個金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用,從而形成某種結合,這種作用稱為金屬鍵。由於金屬只有少數價電子能用於成鍵,金屬在形成晶體時,傾向於構成極為緊密的結構,使每個原子都有儘可能多的相鄰原子(金屬晶體一般都具有高配位數和緊密堆積結構),這樣,電子能級可以得到儘可能多的重疊,從而形成金屬鍵。

上述假設模型叫做金屬的自由電子模型,稱為改性共價鍵理論。這一理論是2023年德魯德(drude)等人為解釋金屬的導電、導熱效能所提出的一種假設。這種理論先後經過洛倫茨(lorentz,1904)和佐默費爾德(sommerfeld,1928)等人的改進和發展,對金屬的許多重要性質都給予了一定的解釋。

但是,由於金屬的自由電子模型過於簡單化,不能解釋金屬晶體為什麼有結合力,也不能解釋金屬晶體為什麼有導體、絕緣體和半導體之分。隨著科學和生產的發展,主要是量子理論的發展,建立了能帶理論。

能帶理論

金屬鍵的能帶理論是利用量子力學的觀點來說明金屬鍵的形成。因此,能帶理論也稱為金屬鍵的量子力學模型,它有5個基本觀點:

①為使金屬原子的少數價電子(1、2或3)能夠適應高配位數的需要,成鍵時價電子必須是「離域」的(即不再從屬於任何一個特定的原子),所有價電子應該屬於整個金屬晶格的原子共有。

②金屬晶格中原子很密集,能組成許多分子軌道,而且相鄰的分子軌道能量差很小,可以認為各能級間的能量變化基本上是連續的。

③分子軌道所形成的能帶,也可以看成是緊密堆積的金屬原子的電子能級發生的重疊,這種能帶是屬於整個金屬晶體的。例如,金屬鋰中鋰原子的1s能級互相重疊形成了金屬晶格中的1s能帶,等等。每個能帶可以包括許多相近的能級,因而每個能帶會包括相當大的能量範圍,有時可以高達418 kj/mol。

④按原子軌道能級的不同,金屬晶體可以有不同的能帶(如上述金屬鋰中的1s能帶和2s能帶),由已充滿電子的原子軌道能級所形成的低能量能帶,叫做「滿帶」;由未充滿電子的原子軌道能級所形成的高能量能帶,叫做「導帶」。這兩類能帶之間的能量差很大,以致低能帶中的電子向高能帶躍遷幾乎不可能,所以把這兩類能級間的能量間隔叫做「禁帶」。例如,金屬鋰(電子層結構為1s22s1)的1s軌道已充滿電子,2s軌道未充滿電子,1s能帶是個滿帶,2s能帶是個導帶,二者之間的能量差比較懸殊,它們之間的間隔是個禁帶,是電子不能逾越的(即電子不能從1s能帶躍遷到2s能帶)。

但是2s能帶中的電子卻可以在接受外來能量的情況下,在帶內相鄰能級中自由運動。

⑤金屬中相鄰近的能帶也可以互相重疊,如鈹(電子層結構為1s22s2)的2s軌道已充滿電子,2s能帶應該是個滿帶,似乎鈹應該是一個非導體。但由於鈹的2s能帶和空的2p能帶能量很接近而可以重疊,2s能帶中的電子可以升級進入2p能帶運動,於是鈹依然是一種有良好導電性的金屬,並且具有金屬的通性。

根據能帶理論的觀點,金屬能帶之間的能量差和能帶中電子充填的狀況決定了物質是導體、非導體還是半導體(即金屬、非金屬或準金屬)。如果物質的所有能帶都全滿(或最高能帶全空),而且能帶間的能量間隔很大,這個物質將是一個非導體;如果一種物質的能帶是部分被電子充滿,或者有空能帶且能量間隙很小,能夠和相鄰(有電子的)能帶發生重疊,它是一種導體。半導體的能帶結構是滿帶被電子充滿,導帶是空的,而禁帶的寬度很窄,在一般情況下,由於滿帶上的電子不能進入導帶,因此晶體不導電(尤其在低溫下)。

由於禁頻寬度很窄,在一定條件下,使滿帶上的電子很容易躍遷到導帶上去,使原來空的導帶也充填部分電子,同時在滿帶上也留下空位(通常稱為空穴),因此使導帶與原來的滿帶均未充滿電子,所以能導電。

能帶理論也能很好地說明金屬的共同物理性質。向金屬施以外加電場時,導帶中的電子便會在能帶內向較高能級躍遷,並沿著外加電場方向通過晶格產生運動,這就說明了金屬的導電性。能帶中的電子可以吸收光能,並且也能將吸收的能量又發射出來,這就說明了金屬的光澤和金屬是輻射能的優良反射體。

電子也可以傳輸熱能,表明金屬有導熱性。給金屬晶體施加應力時,由於在金屬中電子是離域(即不屬於任何一個原子而屬於金屬整體)的,一個地方的金屬鍵被破壞,在另一個地方又可以形成金屬鍵,因此機械加工不會破壞金屬結構,而僅能改變金屬的外形,這也就是金屬有延性、展性、可塑性等共同的機械加工效能的原因。金屬原子對於形成能帶所提供的不成對價電子越多,金屬鍵就越強,反應在物理性質上熔點和沸點就越高,密度和硬度越大。

能帶理論對某些問題還難以說明,如某些過渡金屬具有高硬度、高熔點等性質,有人認為原子的次外層d電子參與形成了部分共價性的金屬鍵。所以說,金屬鍵理論仍在發展中。

2樓:惪_真心

肯定有影響,結構決定性質,結構變了性質一定會變,物質微觀結構主要是電子雲的分佈,考慮物質的化學性質不能只看它可以與哪些物質反應,還要考慮溫度呀,壓強呀,反應速率呀等等,同一種物質例如mg,對兩個相同的反應的反應速率不同,這兩個反應中的mg的化學性質也不相同,所以金屬鍵會影響金屬的化學性質!

3樓:j愛之城

不影響,隻影響金屬的溶沸點。堆積方式。

1、金屬活動性順序的意義 2、金屬的物理性質 3、金屬的化學性質 4、防鏽方法、3種以上

4樓:匿名使用者

金屬活動性越強表示還原性越強,金屬性質有導電,有金屬光澤,富有延展性、容易導電、導熱等性質的物質。金屬的上述特質都跟金屬晶體 內含有自由電子有關。在自 然界中,絕大多數金屬以化合態存在,少數金屬例如金、鉑、銀、鉍以遊離態存在。

金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。金屬之間的連結是金屬鍵,因此隨意更換位置都可再重新建立連結,這也是金屬伸展性良好的原因。

金屬元素在化合物中通常只顯正價。防鏽方法,比如塗漆,鑲上活動性比欲保護金屬稍強的金屬(防止吸氧腐蝕)如鐵製船舶上鑲鋅,在金屬表面形成氧化膜。希望採納謝謝

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