Стр. 128 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

126

высокую температуру плавления

Т

пл

= 1100

о

С и плотность 8,9 г/см

3

. В решет-

ку типа «меди» кристаллизуются такие прочные и твердые металлы, как: γ-Fe,

Ni, Rh, Pd, Ir, Pt, Аи. В отличие от меди, Мg, А1 и Рb, тоже имеют гранецентри-

рованную кубическую решетку, но их можно резать ножом, и они сильно отли-

чаются по плотности и температурам плавления, например: Мg (ρ =1,74 г/см

3

,

Т

пл

= 700

о

С); Рb (ρ =11,34 г/см

3

,

Т

пл

= 327

о

С).

Таким образом, количество свободных электронов и тип кристаллической

решетки не являются определяющими при формировании механических и фи-

зических свойств металлов.

Физические исследования показали, что в металлах соотношение свобод-

ных электронов к связанным равно 1÷2 : 1 [32, 33]. Так, число свободных элек-

тронов, приходящихся на один атом Zr, равно (1,4 : 1 ), для Nb (1,2 : 1), для

латуней CuZn в зависимости от состава и типа кристаллической решетки это

отношение равно 1,6-1,75 : 1.

Это не такое уж большое количество свободных электронов и все это мо-

жет свидетельствовать о том, что валентные электроны могут играть сущест-

венную роль в обеспечении прочностных и других свойств металлов.

Для объяснения причин образования связей в металлах было предложено

несколько теорий, каждая из которых внесла свой вклад в понимание вопроса и

которые в той или иной мере дополняют друг друга.

5.1. Теория резонансной связи полинга

В этой теории [31, 32] считается, что сцепление между атомами в метал-

лах обусловлено теми же по своей природе силами, что и в ковалентных кри-

сталлах, в которых кристаллическая решетка построена из структурных единиц,

связанных между собой ковалентными связями (например, алмаз, в котором уг-

лерод находится в состоянии

sp

3

-гибридизации).

Рассмотрим положения Полинга на

примере металлического натрия. Кристалли-

ческий натрий имеет кубическую объемно-

центрированную решетку, элементарная

ячейка которой представлена на рис. 5.2.

Из рисунка видно, что каждый атом на-

трия окружен восемью ближайшими соседями

и, поскольку каждый атом натрия имеет только

один валентный электрон, то, очевидно можно

представить себе три возможных случая:

1) какой-то атом Na образует нормаль-

ную ковалентную связь с одним из его восьми ближайших соседей;

2) атом Na связан с ближайшими соседями одноэлектронными связями,

поскольку образование таких связей возможно (дробный порядок связи);

Na Na

● Na

Na Na

Рис. 5.2. Элементарная ячейка

кубической объемноцентриро-

ванной решетки натрия