חומרים מתכתיים


חומרים מתכתיים

חומרים מתכתיים

משפחת החומרים המתכתיים היא משפחה נוספת השייכת למבני הענק.
אם נתבונן בטבלה המחזורית נראה שמרב 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/דבק) אלקטרוני.
נהוג לקרוא לענן האלקטרונים גם פס הולכה שכן ענן האלקטרונים מאפשר הולכת זרם חשמלי במתכות.

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. יש המכנים את ים האלקטרונים דבק שכן האלקטרונים מדביקים/מחזיקים את היונים החיוביים זה לצד זה.
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/דבק אלקטרוני, 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 מרב המתכות.

נציין שהזכרנו בתחילת השיעור כמה היבטים של מבנה המתכת:

  • מודל הקטיונים בים של דבק אלקטרוני (ענן אלקטרוני);
  • היווצרות פס ההולכה.

לא נדון בהבדלים שבין שני היבטים אלו וננסה לאפיין את תכונות המתכות תוך התייחסות לשני היבטים אלו.

תכונות ומאפייני החומרים המתכתיים:

  1. החומר המתכתי בנוי מיונים חיוביים וענן אלקטרונים ניידים (בלתי מאותרים)/דבק אלקטרוני ונקרא סריג מתכתי.
  2. הקשר נקרא קשר מתכתי.
  3. הכוחות הפועלים בקשר הם משיכה חשמלית בין יונים חיוביים לבין אלקטרונים שליליים המקיפים אותם והנעים בצורה אקראית בכל הסריג המתכתי.
  4. חומרים מתכתיים מוצקים בטמפרטורת החדר, למעט כספית (Hg).
    ניתן להסביר בקלות מדוע רוב החומרים המתכתיים הם מוצקים. בין החלקיקים המרכיבים את המתכות, ישנה משיכה חשמלית חזקה ולכן החלקיקים מתארגנים במבנה צפוף ומצב הצבירה שלהם ומוצק.

המשך התוכן בעמוד זה למנויים (חודשי/שנתי) בלבד

אם הינך מנוי/ה אנא הכנס שם משתמש וסיסמא!

אם אין ברשותך מנוי אנא בדוק/בדקי את תוכניות מנויים