חומרים מתכתיים


חומרים מתכתיים

חומרים מתכתיים

משפחת החומרים המתכתיים היא משפחה נוספת השייכת למבני הענק.
אם נתבונן בטבלה המחזורית נראה שרב היסודות בטבלה המחזורית הם מתכות. נראה גם שלרובן מספר תכונות משותפות הנובעות ממבנה החומר שלהן ומהחלקיקים המרכיבים אותן.
מבנה החומר המתכתי הוא יונים חיוביים (גלעינים/קטיונים) בים (ענן) אלקטרונים.

חומרים מתכתיים מבנה החומר

היונים החיוביים מוחזקים, זה לצד זה, בזכות המשיכה החשמלית שנוצרת ביניהם לבין האלקטרונים הניידים שנמצאים במבנה החומר ונעים שם באופן חופשי.
כבר ראינו בשיעור על הקשר היוני שלא צריך אנרגיה רבה כדי לנתק את אלקטרוני הערכיות ברמת האלקטרונים האחרונה של אטומי מתכות. זאת הסיבה שמתקבל המבנה המתכתי.
במתכות נוצר אורביטל ענק שבו נעים אלקטרוני הערכיות. אלה אלקטרונים לא מאותרים כלומר אינם שייכים לגרעין מסוים. אלקטרונים אלו נמצאים באורביטל משותף אבל בשונה מהקשר הקוולנטי, שבו השיתוף הוא בין שני אטומים, כאן השיתוף הוא בין גרעינים רבים מאוד.
המבנה המתקבל נראה כמבנה תלת-מימדי שבו יונים חיוביים קרובים זה לזה, בזכות ענן האלקטרונים שמצמיד אותם זה לזה.
המשיכה החשמלית בין יונים חיוביים לבין האלקטרונים בעלי המטען השלילי בענן האלקטרונים הלא מאותרים מאפיינת את המבנה המתכתי.
נתבונן במבנה של מגנזיום:

חומרים מתכתיים - סריג מגנזיום שכבה אחת

חומרים מתכתיים: סריג מגנזיום שבו שכבה אחת

חומרים מתכתיים - סריג מגנזיום

חומרים מתכתיים: סריג מגנזיום

מהמודל המתאר את מבנה המתכת ננסה להבין את התכונות המאפיינות את רב המתכות.

נציין שהזכרנו בתחילת השיעור שהמודל המתאר את המבנה המתכתי הוא:

מודל הקטיונים בים של ענן אלקטרונים ניידים. 

ננסה לאפיין את תכונות המתכות תוך התייחסות למודל הזה.

תכונות ומאפייני החומרים המתכתיים:

  1. הקשר נקרא קשר מתכתי.

רמה מיקרוסקופית

  1. החומר המתכתי בנוי מיונים חיוביים וענן אלקטרונים ניידים (בלתי מאותרים)ונקרא סריג מתכתי.
  2. הכוחות הפועלים בקשר הם משיכה חשמלית בין יונים חיוביים לבין אלקטרונים שליליים המקיפים אותם והנעים בצורה אקראית בכל הסריג המתכתי.

רמה מאקרוסקופית

  1. חומרים מתכתיים מוצקים בטמפרטורת החדר, למעט כספית (Hg).
    ההסבר המיקרוסקופי לכך: בין החלקיקים המרכיבים את המתכות, ישנה משיכה חשמלית חזקה ולכן החלקיקים מתארגנים במבנה צפוף ומצב הצבירה שלהן ומוצק.

המשך התוכן בעמוד זה למנויים בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

לרכישת מנוי לחץ כאן