Как образуется металлическая связь? Механиз образования, электронный газ свойства.

Металлическая связь — это химическая связь, которая характерна для металлов и сплавов. Она возникает за счёт общих подвижных электронов, которые удерживают частицы металла вместе.

Для ЕГЭ тема обычно не самая сложная. Но есть одна неприятная ловушка: если в формуле есть металл, это ещё не значит, что связь металлическая. Например, в NaCl есть натрий, но связь там ионная, а не металлическая.

Что такое металлическая связь

Определение металлической связи простыми словами

Металлическая связь — это связь между частицами металла и общими подвижными электронами.

Если совсем по-человечески, атомы металлов не очень крепко держат свои внешние электроны. Эти электроны как бы «отрываются» от отдельных атомов и начинают принадлежать сразу всему кристаллу металла.

В итоге получается такая картина:

• есть положительно заряженные частицы металла;
• между ними движутся общие электроны;
• эти электроны удерживают всю структуру вместе.

Вот это и называют металлической химической связью.

Электронный газ — главная идея металлической связи

Главное слово в этой теме — электронный газ.

Электронный газ — это общие подвижные электроны в металле. Они не принадлежат одному конкретному атому, а могут перемещаться по всему металлическому кристаллу.

×

Металлическая связь = положительные частицы металла + общий электронный газ

Можно представить так: в узлах металлической структуры находятся частицы металла, а между ними свободно перемещаются электроны. Эти электроны и связывают всё вместе.

Именно из-за электронного газа металлы обладают своими узнаваемыми свойствами:

• проводят электрический ток;
• проводят тепло;
• имеют металлический блеск;
• могут деформироваться, но не рассыпаться сразу на куски.

Как образуется металлическая связь

Механизм образования металлической связи

Металлическая связь образуется потому, что атомы металлов легко отдают внешние электроны.

У металлов обычно мало электронов на внешнем уровне: один, два, иногда три. Удерживаются они не очень сильно. Поэтому при образовании металлической структуры эти валентные электроны становятся общими.

×

Три шага образования металлической связи: атомы слабо держат электроны → электроны становятся общими → возникает электронный газ

Схема металлической связи

Схему металлической связи можно записать так:

частицы металла + общие подвижные электроны → металлическая связь

Или чуть подробнее:

M → Mⁿ⁺ + общие e⁻

Но здесь важно понимать: это не обычное уравнение реакции. Это модель, которая показывает, что атомы металла отдают часть электронов в общее пользование.

В ЕГЭ обычно не нужно рисовать металлическую связь подробно, но понимать модель нужно, потому что через неё объясняются свойства металлов.

В каких веществах есть металлическая связь

Металлы и сплавы

Металлическая связь характерна для металлов и сплавов.

×

Быстрый ориентир: простое вещество-металл или сплав → металлическая связь

В чистых металлах всё понятно: вещество состоит из атомов одного металла. Там и реализуется металлическая связь.

В сплавах металлическая связь тоже есть. Сплав — это смесь металлов или металл с добавками, но металлический тип строения сохраняется.

Примеры веществ с металлической связью

Почему NaCl — не металлическая связь, если там есть натрий?

NaCl — это соль, а не металл. В NaCl есть ионы Na⁺ и Cl⁻, между ними ионная связь. Металлическая связь есть в простом веществе Na — то есть в металлическом натрии. Но не в хлориде натрия.

Вот это часто и путают: натрий как металл и натрий в составе соли — это не одно и то же.

Какие свойства металлов объясняет металлическая связь

Электропроводность и теплопроводность

Металлы хорошо проводят электрический ток. И это как раз объясняется металлической связью.

×

Электропроводность: электроны движутся направленно. Теплопроводность: электроны быстро переносят энергию

В металле есть подвижные электроны. Если подключить металл к источнику тока, электроны начинают направленно двигаться. Поэтому металл проводит электричество.

С теплопроводностью похожая история. Подвижные электроны помогают быстро передавать энергию по металлической структуре. Поэтому металлическая ложка в горячем чае быстро нагревается.

Металлический блеск, пластичность и ковкость

Металлический блеск тоже связан с электронами. Подвижные электроны взаимодействуют со светом, поэтому поверхность металла отражает свет и выглядит блестящей.

Пластичность и ковкость объясняются уже строением металла. В металле слои частиц могут немного смещаться относительно друг друга. При этом электронный газ продолжает удерживать частицы вместе. Поэтому металл можно расковать, согнуть, вытянуть в проволоку или прокатать в лист.

Как определить металлическую связь в задании ЕГЭ

Алгоритм

В задании ЕГЭ металлическую связь обычно найти проще, чем ионную или ковалентную. Но всё равно есть ошибки.

Пример 1

Пример 2

Пример 3

Частые ошибки

Ошибка 1 — металлическая связь во всех веществах с металлом

Нет. В NaCl, MgO, NaOH, CaCO₃ металлической связи нет. Там металл уже находится в составе ионного соединения в виде катиона.

Ошибка 2 — «металлическая полярная» или «металлическая неполярная»

Так говорить не нужно. Полярная и неполярная — это про ковалентную связь. Металлическая связь — отдельный тип химической связи.

Ошибка 3 — искать металлическую связь в молекулах

Металлическая связь не про отдельные молекулы. Она характерна для металлической структуры: металлов и сплавов.

Ошибка 4 — путать металлическую и ионную связь

В ионной связи электрон передаётся от одного атома другому, образуются катионы и анионы. В металлической связи электроны становятся общими для всего кристалла металла.

FAQ