2.3.3. Металлическая связь

Внешние валентные электроны в атомах металлов связаны с ядром относительно слабо. При образовании жидкого и твердого состояния атомы располагаются настолько близко друг к другу, что валентные электроны приобретают способность покидать свои атомы и свободно перемещаться внутри решетки. Возникает почти однородное распределение отрицательного заряда в кристаллической решетке металла.

На рис. 2.9 показана экспериментальная кривая распределения электронной плотности между узлами кристаллической решетки алюминия, полученная рентгенографическим методом. На значительном участке межатомного пространства электронная плотность остается неизменной. Только у самых узлов она резко возрастает из-за наличия здесь внутренних оболочек атома алюминия.

 

 

Связь в решетке металла возникает вследствие взаимодействия положительных ионов с электронным газом. Электроны, находящиеся между ионами, «стягивают» их, стремясь уравновесить силы отталкивания, действующие между ионами.

С уменьшением расстояния между ионами увеличивается плотность электронного газа, вследствие чего растет сила, стягивающая ионы. Кроме того, по мере сближения ионов растут силы отталкивания между ними. При достижении такого расстояния между ионами, при котором силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания, решетка становится устойчивой. Модель кристаллов щелочных металлов можно представить себе в виде правильно расположенных положительных ионов, погруженных в более или менее однородную отрицательную электронную «жидкость».