Wat is metalen binding?

Metaalverbindingen zijn de chemische verbindingen die atomen bij elkaar houden in metalen. Ze verschillen van covalente en ionische bindingen omdat de elektronen in metaalbinding delocalized zijn, dat wil zeggen dat ze niet worden gedeeld tussen slechts twee atomen. In plaats daarvan zweven de elektronen in metaalverbindingen vrij door het rooster van metaalkernen. Dit type binding geeft metalen veel unieke materiaaleigenschappen, waaronder uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid, hoge smeltpunten en kneedbaarheid.

In de meeste metalen zijn atomen dicht op elkaar gepakt, zodat elk atoom verschillende andere atomen raakt, waardoor een rooster ontstaat. De elektronen van elk atoom worden gedeeld in de orbitalen van de omringende atomen. Hierdoor kunnen elektronen door het rooster migreren weg van hun ouderatomen, die vervolgens nieuwe elektronen accepteren.

De metaalatomen in de roosterstructuur zijn altijd complete atomen, geen ionen. Hoewel hun positief geladen kernen elektronen aantrekken, worden ze technisch nooit ionen, omdat ze geen elektronen verliezen. Voor elk elektron dat wordt aangetrokken door een ander atoom in de structuur, neemt een nieuw elektron zijn plaats in de oorspronkelijke baan in.

Afhankelijk van het type metaal en de organisatie van de roosterstructuur kunnen metaalverbindingen in sterkte variëren. Dicht op elkaar gepakte atomen zullen sterkere metaalachtige bindingen creëren dan atomen die minder dicht op elkaar zitten. Metalen met een groter aantal elektronen zullen ook sterker zijn dan die met een meer dunbevolkte elektronenzee. Hoe sterker de metaalverbinding is, hoe hoger het smeltpunt van het metaal zal zijn.

Metaalbinding geeft metalen ook een uitstekende geleidbaarheid. Dit komt omdat de gedelokaliseerde elektronen vrij door het metalen rooster kunnen bewegen en snel energie in de vorm van warmte of elektriciteit kunnen vervoeren. Bepaalde metalen hebben elektronenconfiguraties waardoor ze bijzonder goede geleiders zijn - hun elektronen worden gemakkelijk van het ene atoom op het andere overgedragen. Koper is een van de beste geleiders en wordt vanwege de lage kosten vaak gebruikt in bedrading en andere elektrische toepassingen.

Misschien een van de grootste voordelen die metalen in de materiaalwetenschap hebben, is hun vermogen om in vormen of dunne draden te worden gegoten. De vormbaarheid van metaal is te wijten aan metaalverbindingen. Wanneer een kracht wordt uitgeoefend, kan het metaal vervormen zonder te verbrijzelen omdat de gedelokaliseerde elektronen op andere atomen worden overgedragen, waardoor de atomen langs elkaar kunnen rollen zonder sterke afstoting. Het is bijvoorbeeld handig om je voor te stellen dat je een blok cement in de put met rubberen ballen laat zakken - de ballen breken niet, ze herschikken zichzelf gewoon. Metallische binding zorgt ervoor dat de metalen vaste stof zichzelf op een analoge manier kan herschikken.