3.1.7. Металлические связи

Валентные электроны атомов некоторых элементов движутся по большим орбитам, они слабо связаны с ядром и легко отделяются от него. В результате образуются частицы с положительным электрическим зарядом (ионы), которые соединяются, образуя пространственную кристаллическую решетку. Узлами такой решетки, расположенными на определенных расстояниях друг от друга, являются ионы, тогда как свободные электроны движутся в этой решетке свободно, в виде так называемого электронного газа. Поскольку решетка состоит из отталкивающихся узлов, свободные электроны придают ей прочность.

Такие связи, свойственные металлам, относительно сильны, благодаря чему металлы обладают большой прочностью и высокими температурами плавления и испарения.

Энергия активации

Вандерваальсовы связи часто являются переходными по отношению к более сильным связям сил квантового взаимодействия. Чтобы такие связи могли возникнуть, необходимо подвести дополнительную энергию — энергию активации Wакт.

Квантовое взаимодействие обычно инициируется повышением температуры. Благодаря тепловым колебаниям атомы приближаются друг к другу, а затем внутриатомные силы приводят систему атомов в равновесие, определяемое расстоянием r0 между атомами и минимальной энергией системы Wмин. На фиг. 3.6 схематично показано изменение энергии системы при переходе от физических к более сильным связям после сообщения системе энергии активации. Когда система переходит к новому состоянию равновесия с более слабыми связями, избыток энергии выделяется обычно в виде теплоты (экзотермическая реакция).