Vad är metallbindning?

Metallbindningar är de kemiska bindningarna som håller samman atomer i metaller. De skiljer sig från kovalenta och joniska bindningar eftersom elektronerna i metallbindning är delokaliserade, det vill säga att de inte delas mellan bara två atomer. Istället flyter elektronerna i metallbindningar fritt genom metallkärnans gitter. Denna typ av bindning ger metaller många unika materialegenskaper, inklusive utmärkt termisk och elektrisk konduktivitet, höga smältpunkter och formbarhet.

I de flesta metaller är atomer packade nära varandra så att varje atom berör flera andra atomer, vilket skapar ett gitter. Elektronerna från varje atom delas i de omgivande atomernas orbitaler. Detta tillåter elektroner att migrera genom gitteret bort från sina överordnade atomer, som sedan tar emot nya elektroner.

Metallatomerna i gitterstrukturen är alltid kompletta atomer, inte joner. Även om deras positivt laddade kärnor lockar elektroner blir de aldrig tekniskt joner eftersom de inte tappar elektroner. För varje elektron som lockas till en annan atom i strukturen, tar en ny elektron plats i den ursprungliga omloppsbana.

Beroende på metalltyp och organiseringen av dess gitterstruktur, kan metallbindningar variera i styrka. Närpackade atomer skapar starkare metallbindningar än atomer som är mindre tätt packade. Metaller med ett större antal elektroner kommer också att vara starkare än de med ett glesare befolkat elektronhav. Ju starkare metallbindningen är, desto högre blir metallens smältpunkt.

Metallbindning ger också metaller utmärkt konduktivitet. Detta beror på att de delokaliserade elektronerna kan röra sig fritt genom metallgitteret och snabbt transportera energi i form av värme eller elektricitet. Vissa metaller har elektronkonfigurationer som gör dem särskilt goda ledare - deras elektroner överförs lätt från en atom till en annan. Koppar är en av de bästa ledarna och används ofta i ledningar och andra elektriska applikationer på grund av dess låga kostnad.

Kanske en av de största fördelarna som metaller har i materialvetenskap är deras förmåga att formas till former eller tunna trådar. Smidbarheten hos metall beror på metallisk limning. När en kraft appliceras kan metallen deformeras utan att förstöras eftersom de delokaliserade elektronerna överförs till andra atomer, vilket gör att atomerna kan rulla förbi varandra utan stark avstötning. Som ett exempel är det användbart att föreställa sig att sänka ett block av cement i grop av gummikulor - bollarna bryts inte, de ordnar helt enkelt om sig själva. Metallisk limning gör det möjligt att metallfast material ordnar om sig på ett analogt sätt.