مفاهیم اصلی

در این آموزش با پیوند فلزی، ویژگی ها و خواص آن آشنا می شوید و حتی چند نمونه را یاد می گیرید!

موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر

تعریف اتصال فلزی

پاسخ کوتاه: پیوند فلزی نوعی پیوند شیمیایی بین دو یا چند اتم فلز است که از جاذبه بین هسته‌های فلزی با بار مثبت و الکترون‌های ظرفیت غیرمحلی آن‌ها ناشی می‌شود.

در ادامه این مقاله، نگاهی به بخش‌های مختلف این تعریف می‌اندازیم و معنای آن را توضیح می‌دهیم و پیامدهای فعل و انفعالات پیوند فلزی را بررسی می‌کنیم!

باند فلزی چیست؟

پیوندهای فلزی هستند نه پیوندهای جهتی گسسته بین اتم های خاص، بنابراین اغلب منطقی است که در مورد “پیوند” فلزی به جای پیوندهای فردی صحبت کنیم. اما این نوع پیوند چه ویژگی هایی دارد؟ اول، همانطور که از نام آن پیداست، این نوع پیوند در فلزات و آلیاژهای فلزی یافت می شود. پیوند بین فلزات و نافلزات معمولاً یونی است، در حالی که پیوند بین نافلزات معمولاً کووالانسی است. اما در موادی که فقط حاوی اتم های فلز هستند، برهمکنش درگیر ویژگی متفاوتی دارد و ما آن را پیوند فلزی می نامیم.

ویژگی های اتصال فلزی

عناصر فلزی دارای الکترونگاتیوی پایینی هستند، به این معنی که آنها بر روی الکترون های ظرفیت خود به طور آزاد نگه می دارند. به همین دلیل است که آنها الکترون های ظرفیت اطراف اتم های الکترونگاتیو را برای تشکیل ترکیبات یونی رها می کنند. در نتیجه، وقتی فقط اتم های فلزی در اطراف وجود داشته باشند، تشخیص الکترون های ظرفیت یک اتم از همسایگانش دشوار است. تمام اتم های یک قطعه فلز این الکترون ها را به اشتراک می گذارند و می توانند آزادانه در کل ماده جریان داشته باشند. بسیاری از مردم از اصطلاح “دریای الکترون ها” برای اشاره به این مخزن مشترک الکترون های ظرفیت استفاده می کنند. در شکل زیر خطوط زرد رنگ این دریایی از الکترون ها را تقریباً بر حسب چگالی الکترون نشان می دهد.

مواردی وجود دارد که الکترون ها می توانند از طریق ترکیبات کووالانسی، مانند سیستم های پی مزدوج، جریان پیدا کنند. با این حال، این ناشی از جابجایی الکترون ها در امتداد پیوندهای خاص است، و نه از اشتراک کلی الکترون ها در کل ماده.

ساختار کریستالی فلزی

یکی دیگر از ویژگی‌های پیوند فلزی این است که همه اتم‌های همسایه به طور یکسان به هم متصل می‌شوند. این بدان معنی است که کریستال های فلزی معمولاً در الگوهای بسته بندی نزدیک، مانند بسته بندی نزدیک شش ضلعی یا بسته بندی مکعبی، سازماندهی می شوند.

خواص فلزی

بسیاری از خواص فلزات ناشی از ماهیت پیوند فلزی است. از این میان می توان به هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی و درخشندگی اشاره کرد.

رسانایی الکتریکی انتقال الکترون ها از طریق یک ماده در پاسخ به اختلاف پتانسیل است. رسانایی الکتریکی عمدتاً از الکترون های موجود در نوار رسانایی یک فلز ناشی می شود. از آنجایی که الکترون ها همیشه نوار رسانایی فلزات را پر می کنند، همیشه می توانند بار را به طور موثر انتقال دهند.

رسانایی حرارتی بالای فلزات نیز از تحرک الکترون ناشی می شود. اتم ها خود به انتقال گرما کمک می کنند، اما الکترون ها نیز انرژی جنبشی را جذب و انتقال می دهند.

درخشش فلزات از چگالی بالای الکترون ها در سطح جامد ناشی می شود. فوتون های ورودی بیشتر احتمال دارد که از این الکترون ها منعکس شوند تا انتقال یا جذب.

نمونه هایی از اتصال فلزی

• فلزات قلیایی مانند سدیم و پتاسیم
• فلزات قلیایی خاکی مانند کلسیم و منیزیم
• فلزات واسطه مانند آهن، تیتانیوم، طلا، تنگستن، مس و روی
• آلیاژهایی مانند برنز، پیوتر، فولاد ضد زنگ، الکتروم و دورالومین