금속 결합 : 특성, 형성 방법 및 예 - 화학 - 2025

금속 결합이 긴밀하게 함께 금속 원소의 원자를 보유이다. 그것은 금속에 존재하며 단단한, 연성, 가단성 재료 및 열과 전기의 좋은 전도체로 특징 짓는 모든 물리적 특성을 정의합니다.

모든 화학 결합 중에서 금속 결합은 전자가 한 쌍의 원자 사이에만 위치하는 것이 아니라 수백만 개의 원자 사이에서 일종의 접착제 또는 "전자의 바다"로 단단히 고정되어있는 유일한 결합입니다. 또는 응집력.

구리 금속 결합

예를 들어, 금속 구리가 있다고 가정합니다. 구리에서 Cu 원자는 원자가 전자를 포기하여 금속 결합을 형성합니다. 이 결합 위에는 전자 (노란색 원)로 둘러싸인 Cu ²⁺ 양이온 (파란색 원)으로 표시됩니다. 전자는 여전히 존재하지 않습니다. 그들은 구리 결정을 통해 이동합니다. 그러나 금속에서는 공식적으로 양이온이 아니라 중성 금속 원자에 대해 이야기합니다.

금속 결합은 금속 원소와 합금의 속성을 검사하여 확인됩니다. 이들은 녹는 점과 끓는점이 높은 일련의 반짝이는 은색의 질긴 단단한 재료를 통합합니다.

금속 결합은 어떻게 형성됩니까?

아연의 금속 결합

금속 결합은 한 세트 또는 금속 원자 그룹 사이에서만 형성됩니다. 전자가 금속 결정을 통해 재배치하려면 전자가 이동할 수있는 "고속도로"가 있어야합니다. 이것은 인접한 원자의 모든 원자 궤도가 겹치도록 설계되었습니다.

예를 들어 아연 원자의 열 Zn ··· Zn ··· Zn ···을 생각해보십시오. 이 원자는 원자가 원자 궤도를 겹쳐 분자 궤도를 만듭니다. 차례로 이러한 분자 궤도는 인접한 Zn 원자의 다른 궤도와 겹칩니다.

각 아연 원자는 금속 결합에 기여하기 위해 두 개의 전자를 제공합니다. 이런 식으로 분자 궤도와 아연에 의해 기증 된 원자의 겹침 또는 결합은 마치 접착제 나 전자의 바다 인 것처럼 전자가 결정 전체에서 비편 재화되는 "고속도로"를 생성합니다. 모든 금속 원자를 흡수합니다.

금속 결합의 특성

구조

금속 결합은 원자를 분리하는 거리가 멀지 않은 상태에서 원자가 밀접하게 결합되어있는 조밀 한 구조에서 시작됩니다. 특정 구조의 유형에 따라 다른 결정이 있으며 일부는 다른 결정보다 밀도가 높습니다.

금속 구조에서는 분자가 아니라 중성 원자 (또는 다른 관점에서는 양이온)에 대해 이야기합니다. 구리의 예로 돌아가서, 압축 된 결정에는 Cu-Cu 공유 결합을 가진 Cu ₂ 분자가 없습니다 .

개편

금속 결합은 자체적으로 재구성되는 특성을 가지고 있습니다. 이것은 공유 및 이온 결합에서는 발생하지 않습니다. 공유 결합이 끊어지면 아무 일도 일어나지 않은 것처럼 재 형성되지 않습니다. 또한, 이온 결합의 전하는 화학 반응이 일어나지 않는 한 변하지 않습니다.

예를 들어이 점을 설명하기 위해 금속 수은을 고려하십시오.

인접한 두 수은 원자 Hg ··· Hg 사이의 금속 결합은 결정이 변형되는 외력을 받으면 다른 이웃 원자와 끊어지고 재 형성 될 수 있습니다.

따라서 유리가 변형되는 동안 결합이 재구성됩니다. 이것은 금속에 연성 및 가단성 재료의 특성을 부여합니다. 그렇지 않으면 뜨거워도 유리나 세라믹 조각처럼 부서집니다.

열 및 전기 전도도

금속 결합이 전자를 비편 재화하는 특성은 금속에 열과 전기를 전도하는 능력을 부여합니다. 전자는 비편 재화되어 모든 곳에서 움직이기 때문에 마치 파동처럼 원자 진동을 효과적으로 전달하기 때문입니다. 이러한 진동은 열로 변환됩니다.

반면에 전자가 움직일 때 다른 사람들이 차지할 수있는 빈 공간이 남겨져 더 많은 전자가 "달리면서"전류를 발생시킬 수있는 전자적 빈 공간이 생깁니다.

원칙적으로 현상 뒤에있는 물리적 이론을 다루지 않고 금속의 전기 전도도에 대한 일반적인 설명입니다.

메탈릭 광택

비편 재화 및 이동 전자는 가시 광선에서 광자와 상호 작용하고이를 거부 할 수도 있습니다. 금속의 밀도와 표면에 따라 회색이나 은색 또는 무지개 빛깔의 반짝임이 다르게 나타날 수 있습니다. 가장 예외적 인 경우는 특정 주파수의 광자를 흡수하는 구리, 수은 및 금의 경우입니다.

전자 지역화 해제

금속 결합을 이해하려면 전자의 비편 재화가 의미하는 바를 이해해야합니다. 전자가 어디에 있는지 결정하는 것은 불가능합니다. 그러나 그들이 발견 될 가능성이있는 공간 영역을 추정 할 수 있습니다. 공유 결합 AB에서 전자 쌍은 원자 A와 B를 분리하는 공간에 분포합니다. 그런 다음 A와 B 사이에 위치한다고합니다.

그러나 AB 금속 결합에서는 전자가 AB 공유 결합에서와 같은 방식으로 행동한다고 ​​말할 수 없습니다. 그것들은 A와 B의 두 특정 원자 사이에 위치하지 않고 확산되거나 고체의 다른 부분으로 향합니다. 여기서 A와 B의 원자는 밀접하게 결합되어 있습니다.

이 경우 금속 결합의 전자는 비편 재화되었다고합니다. 구리 원자와 전자가있는 첫 번째 이미지에서 볼 수 있듯이 A와 B 원자가있는 모든 방향으로 이동합니다.

따라서 금속 결합에서 우리는 이러한 전자의 비편 재화에 대해 이야기하고이 특성은 금속이 갖는 많은 특성을 담당합니다. 전자 바다의 이론도 그것에 근거합니다.

금속 결합의 예

일상 생활에서 일반적으로 사용되는 일부 금속 링크는 다음과 같습니다.

-금속 요소

아연

아연의 금속 결합

전이 금속 인 아연에서 그 원자는 금속 결합으로 연결됩니다.

골드 (Au)

이 소재와 구리 및 은의 합금처럼 순금은 현재 고급 보석에 많이 사용됩니다.

구리 (Cu)

이 금속은 우수한 전기 전도 특성으로 인해 전기 응용 분야에 널리 사용됩니다.

실버 (Ag)

이 금속은 그 특성을 감안할 때 고급 보석 응용 분야와 산업 분야 모두에서 널리 사용됩니다.

니켈 (Ni)

순수한 상태에서는 일반적으로 동전, 배터리, 주조 또는 다양한 금속 부품의 제조에 사용됩니다.

카드뮴 (Cd)

매우 독성이 강한 물질이며 배터리 제조에 사용됩니다.

백금 (Pt)

그것은 파인 주얼리 (금 합금) 및 실험실 측정 기기 및 치과 용 임플란트 제조에 사용됩니다.

티타늄 (Ti)

이 금속은 엔지니어링뿐만 아니라 골 합성 임플란트, 산업 응용 및 보석 제조에도 일반적으로 사용됩니다.

납 (Pb)

이 재료는 전기 전도체 제조, 특히 전화 및 통신 케이블의 외부 재킷 제조에 사용됩니다.

-금속 화합물

일반적인 강철

철과 탄소의 반응은 철에 비해 기계적 응력에 훨씬 더 강한 물질 인 일반 강철을 생성합니다.

스테인리스 강

위 재료의 변형은 일반적인 강철과 크롬 및 니켈과 같은 전이 금속을 결합하여 찾을 수 있습니다.

청동

구리와 주석을 각각 약 88 %와 12 %의 비율로 결합하여 생산됩니다. 동전, 도구 및 공공 장식품을 만드는 데 사용됩니다.

수은 합금

은, 구리 및 아연과 같은 다른 전이 금속과 수은의 다양한 합금은 치과에서 사용되는 아말감을 생성합니다.

크롬 백금 합금

이 유형의 합금은 면도날을 만드는 데 널리 사용됩니다.

Pieltre

주석, 안티몬, 봉투 및 비스무트의이 합금은 일반적으로 가정 용품을 만드는 데 사용됩니다.

놋쇠

구리와 아연을 각각 67 %와 33 %의 비율로 결합하여 생성됩니다. 하드웨어 품목 제조에 사용됩니다.

전자의 바다 이론

전자 바다의 간단한 표현. 출처 : Muskid

위의 이미지는 전자 바다의 개념을 보여줍니다. 전자 바다 이론에 따르면, 금속 원자는 원자가 전자 (음전하)를 방출하여 원자 이온 (양전하)이됩니다. 방출 된 전자는 금속 결정의 각 인치마다 비편 재화되는 바다의 일부가됩니다.

그러나 이것은 금속이 이온으로 구성되어 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 원자는 실제로 중립적입니다. 우리는 액체 수은 의 Hg ⁺ 이온 이 아니라 중성 Hg 원자에 대해 이야기 합니다.

전자 바다를 시각화하는 또 다른 방법은 원자의 중성을 가정하는 것입니다. 따라서 그들은 단단히 응집력을 유지하는 금속 결합을 정의하기 위해 전자를 부여하지만 결정의 다른 영역에서 다른 전자를 즉시 ​​받아 양전하를 얻지 못합니다.

이 이론은 금속이 연성이고 가단성이있는 이유와 결합을 재 배열하여 깨지지 않고 결정의 변형을 허용하는 방법을 설명합니다. 어떤 사람들은이 전자 바다가 움직일 수 있기 때문에 "전자 시멘트"라고 부르지 만, 정상적인 조건에서는 금속 원자를 단단하고 고정 된 상태로 유지합니다.

참고 문헌

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