Beispiel für eine metallische Bindung

Das Metallische Verbindung ist die Art und Weise, wie sich die Atome eines Metalls in einem Kristallstruktur, stabil, mit dem Wolken seiner Elektronen, und ohne je nach Exklusivität ionische oder kovalente Bindungen als reine Stoffe zu manifestieren. Benannt Netz zur Gruppe oder Anordnung von metallischen Gliedern.

Die meisten Metalle kristallisieren in drei Arten von Anordnungen: Körperzentrierte kubische Netzwerke, Flächenzentrierte kubische Netzwerke Ja Kompakte sechseckige Netzwerke.

Im von körperzentriert, jedes Atom des Metalls ist von 14 Nachbarn umgeben, und in den anderen noch zwei bis 12. Versucht man die Bindung solcher Strukturen anzugehen, stößt man sofort auf das Problem der Elektroneninsuffizienz. Im Fall von Lithium mit einem einzigen Valenzelektron und 14 engen Nachbarn muss also erklärt werden, wie dieses Element ist umgeben von so vielen Atomen, und dennoch erzeugt es einen Kristall, der stabil genug ist, um einen Schmelzpunkt von 186 °C. Das gleiche passiert mit anderen Metallen.

Der Schweizer Physiker Felix Bloch 1928 schlug er eine quantenmechanische Theorie vor, um die Bindung von Atomen in metallischen Kristallen zu erklären. In diesem Bandtheorie alle Elektronen, die in einem Atom bei vollständig gefüllten Energieniveaus vorhanden sind, werden im Wesentlichen betrachtet gelegen, d. h. an die Atome gebunden, denen sie zugeordnet sind. Andererseits werden Valenzelektronen in ungefüllten Energieniveaus betrachtet kostenlos, und sie bewegen sich in einem Potentialfeld, das sich auf alle im Kristall vorhandenen Atome erstreckt.

Das Atomorbitale dieser freien Elektronen in einem Atom kann Überlappung mit denen anderer entstehen delokalisierte Molekülorbitale die eine Bindung zwischen allen vorhandenen Atomen herstellen und die unter dem Namen bekannt sind Orbitale der Leitung.

Das Energieniveaus der Elektronen in isolierten Atomen sind diskret und allgemein gut verteilt. Aber das Vorhandensein anderer Atome im Kristall beeinflusst diese Ebenen, indem sie jede Ebene in a. umwandelt Niveauband deren Zahl gleich der Zahl der Atome ist, die in der strukturellen Gesamtheit vorhanden sind. Wenn diese Zahl groß ist, bildet jede isolierte Ebene praktisch a durchgehendes Band. Auch wenn der Abstand zwischen den ursprünglichen Niveaus und zwischen den Atomen im Metall groß ist, dann Bands, die aus frühen elektronischen Ebenen stammen, werden voneinander getrennt zum Energielücken beträchtlich. Bei kleinen Pegeln und Entfernungen sind die Bänder band kreuzen und überlappen jeder.

Diese Theorie liefert die folgende Beschreibung der elektronischen Struktur eines gegebenen Metalls. EIN massives Metall gilt als haben Elektronenbänder voneinander getrennt durch Energielücken. Darüber hinaus sind diese Bänder manchmal vollständig mit lokalisierten Elektronen oder teilweise mit freien Elektronen gefüllt, deren Molekülorbitale sich auf alle Atome im Kristall erstrecken.