27. Металлическая связь. Особенности. Элементы зонной теории для объяснения особенностей металлической связи.

Металлическая связь – химическая связь, которая обусловлена взаимодействием положительных ионов металлов, составляющих кристаллическую решетку, с электронным газом из валентных электронов. В узлах кристаллической решетки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно движутся валентные электроны. Эти электроны удерживают вместе положительные ионы. Силы связи не локализованы и не направлены. В большинстве случаев проявляются высокие координационные числа (например, 8 или 12). Щелочные металлы кристаллизуются в кубической объемно-центрированной решетке (8). В кубической гранецентрированной решетке атомы расположены в вершинах куба и в центре каждой грани. Свободное движение электронов в решетке объясняет высокую тепло- и электропроводность металлов. Прочность и пластичность обуславливается строением решетки, т.к. при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв связей. Катионы металлов не статичны, а колеблются. При повышении температуры возникают столкновения, уменьшающие электропроводность. При взаимодействии двух одинаковых атомов вместо двух энергетически равноценных АО возникают 2 МО, отвечающие разным уровням энергии. При последовательном увеличении числа взаимодействующих атомов добавление каждого из них приводит к образованию еще одного энергетического уровня. С ростом числа атомов возрастает число разрешенных энергетических состояний, а расстояние между соседними энергетическими уровнями уменьшается. При большом числе атомов соседние уровни настолько мало отличаются, что образуется практически непрерывная энергетическая зона, и переход электрона на более высокий уровень может осуществиться при затрате ничтожно малой энергии. В металлах валентная зона (совокупность занятых электронами уровней) и зона проводимости (оставшиеся незаполненными уровни) перекрываются, так что электроны могут свободно переходить на новые уровни.

28. Межмолекулярное взаимодействие. Ориентационный, индукционный и дисперсионный эффекты.

Когда вещество находится в газообразном состоянии, образующие его частицы хаотически движутся и преобладающую часть времени находятся на больших (по сравнению со своими размерами) расстояниях. Вследствие того силы взаимодействия между ними пренебрежимо малы. В жидком или твердом состоянии расстояния между частицами малы и силы взаимодействия существенны. Межмолекулярные взаимодействия обусловлены электромагнитными полями атомных ядер и электронов молекул. Универсальные взаимодействия проявляются во всех без исключения молекулах. Эти взаимодействия часто называют силами Ван-дер-Ваальса. Они являются первой причиной перехода большинства веществ из газообразного состояния в жидкое, устойчивости молекулярных кристаллов, адсорбции газов поверхностями твердых тел.

Среди сил притяжения выделяют ориентационную, индукционную и дисперсионную составляющие.

Ориентационная составляющая связана с полярностью молекул. Молекула, обладающая дипольным моментом, притягивает другую полярную молекулу за счет электростатических сил взаимодействия. Молекулы при этом стремятся расположиться последовательно или антипараллельно. Такой ориентации препятствует тепловое движение молекул, поэтому ориентационное взаимодействие тем больше, чем больше дипольные моменты, меньше расстояние между молекулами и ниже температура.

Индукционная составляющая возникает при взаимодействии полярной и неполярной молекул. При этом полярная поляризует неполярную, в которой появляется дипольный момент. В результате возникает притяжение молекул. Энергия индукционного взаимодействия тем больше, чем больше дипольный момент полярной молекулы и больше поляризуемость неполярной. Ориентационные и индукционные силы зависят от наличия полярных молекул, следовательно не аддитивны.

Дисперсионная составляющая универсальна и присутствует всегда. Наиболее отчетливо это притяжение проявляется при взаимодействии неполярных молекул и взаимодействии атомов благородных газов. Суть возникновения заключается в том, что при движении электронов в молекуле мгновенно появляется асимметрия распределения положительных и отрицательных зарядов. В результате молекулу можно рассматривать как место возникновения мгновенно существующих диполей различной направленности.