پيوندهاي فلزي

پيوند فلزي: نيروي جاذبه‌اي كه از تأثير متقابل الكترون‌هاي غير مستقر (يعني همان الكترون‌هاي لايه‌ي ظرفيت) و ذره‌هاي مثبت شبكه‌ي بلور فلز به وجود مي‌آيد عامل پيدايش پيوند فلزي مي‌باشد

فلزات به وسيلة رسانايي الكتريكي بالا، جلاي فلزي و چكش‌خواري مشخص مي‌شوند. كدام آرايش پيوندي مي‌تواند پديد آورندة اين خواص باشد؟ فلزات در حالت جامد بلورهايي تشكيل مي‌دهند كه در آنها هر اتم با هشت يا دوازده اتم فلز احاطه شده است.

نظر به اين كه فلزات در تراز بيروني خود فقط 1،2 يا 3 الكترون دارند، اتم هاي آنها با اتم هاي مجاور خود پيوندهاي كووالانسي عادي تشكيل نمي‌دهند و چون اتمهاي يك عنصر نيروي جاذبة يكساني نسبت به الكترونهاي خود دارند، اتم هاي فلز تمايلي به تشكيل يون در بلور فلز ندارند. در اينجا، بلور فلز وقتي تشكيل مي‌شود كه اتمها در كنار يكديگر جمع مي‌شوند و اوربيتال هاي تراز بيروني تمام اتم ها با يكديگر همپوشاني مي‌كنند. در اين حالت الكترون ها مي‌توانند به راحتي از يك اتم به اتم ديگر حركت كنند. در اينجا گفته مي‌شود كه الكترون ها غيرمستقرند زيرا اين الكترونها در يك «مكان» به عنوان بخشي از يك يون يا پيوند كووالانسي معين قرار نگرفته‌اند. اگر يك ميدان الكتريكي خارجي اعمال كنيم، الكترونها در درون فلز به جريان مي‌افتند و جريان الكتريكي به وجود مي‌آيد. الكترونها غيرمستقر به آساني با نور بر هم كنش داشته، جلاي فلزي را به وجود مي‌آورند. وقتي فلزات را با چكش مي‌كوبيم، اتمها تغيير آرايش مي‌دهند و الكترونها نيز در اوربيتالهاي اتمها در مكانهاي جديد جابجا مي‌شوند. الكترونهاي غيرمستقر كه اتمهاي فلزي را به يكديگر متصل نگه مي‌دارند پيوند فلزي را به وجود مي‌آورند.

خواص فلزات با تعداد الكترونهاي بيروني آنها معين مي‌شود. فلزات گروه (IA)1 در هر اتم فقط يك الكترون بيروني دارند. اين فلزات نرم هستند. فلزات گروه(IIA)2 دو الكترون بيروني دارند و در مقايسه با فلزات گروه (IA)1 سخت‌ترند. اما، در فلزات واسطه، الكترونهاي اوربيتالهاي d ممكن است در تشكيل پيوند فلزي شركت كنند. بسياري از اين فلزات بسيار سخت هستند.

عناصر گروه (IIIB) 3 تا (VIB)6 سه تا شش الكترون غيرمستقر دارند. در عناصر گروههاي (VIIB)7 تا (VIIIB)10، تعداد الكتروهاي غيرمستقر همان شش الكترون است زيرا الكترونهاي تراز فرعي d اين عناصر در پيوند فلزي شركت ندارند. تعداد الكترونهاي غيرمستقر به ازاي هر اتم با فلزات گروههاي (IB)11 و (IIB)12 رو به نقصان مي‌گذارد. گروههاي (IIIA)13 تا (VIIIA)18، نافلزند و از خواص فلزي آنها به سرعت كاسته مي‌شود.

پيوند فلزي قوي در فلزات ساختماني مانند آهن، كروم و نيكل، اين فلزات را سخت و محكم ساخته است. به طوركلي، عناصر واسطه، سخت‌ترين و محكمترين عناصر هستند. بعضي از فلزات كه الكترونهاي غيرمستقر كمتري دارند را مي‌توان با ساير فلزات تركيب كرد و آلياژ تشكيل داد و به اين ترتيب باعث استحكام فلز شد. خواص اين آلياژها از خواص عناصر خالص سازندة آلياژ متفاوت است.