Metalinis ryšys yra cheminio ryšio rūšis susidaro tarp teigiamai įkrautų atomų, kuriuose laisvieji elektronai yra pasiskirstę tarp grotelių katijonų. Priešingai, kovalentinis ir joninės jungtys sudaro tarp dviejų diskrečiųjų atomų. Metalinis rišimas yra pagrindinis cheminių jungčių, susidarančių tarp metalo atomų, tipas.
Metalinės jungtys matomos grynos metalai ir lydiniai bei kai kurie metaloidai. Pavyzdžiui, grafenas (anglies allotrope) pasižymi metaliniu dvimatiu ryšiu. Metalai, net ir gryni, tarp jų atomų gali sudaryti kitokio tipo cheminius ryšius. Pavyzdžiui, gyvsidabrio jonas (Hg22+) gali sudaryti metalo-metalo kovalentinius ryšius. Grynasis galis sudaro kovalentinius ryšius tarp atomų porų, kurias metalinės jungtys sujungia su aplinkinėmis poromis.
Kaip veikia metalo obligacijos
Išoriniai metalo atomų energijos lygiai ( s ir p orbitalės) sutampa. Bent vienas iš valentinių elektronų, dalyvaujančių metaliniame ryšyje, nėra dalijamasi su kaimyno atomu, taip pat jis neprarandamas, kad sudarytų joną. Vietoj to, elektronai sudaro vadinamąją „elektronų jūrą“, kurioje valentiniai elektronai gali laisvai judėti iš vieno atomo į kitą.
Elektroninis jūros modelis yra pernelyg supaprastintas metalų sujungimas. Skaičiavimai, pagrįsti elektroninės juostos struktūra ar tankio funkcijomis, yra tikslesni. Metalinis sukibimas gali būti vertinamas kaip medžiagos, turinčios daug daugiau delokalizuotų energijos būsenų, nei ji, pasekmė turi delokalizuotus elektronus (elektronų trūkumą), todėl lokalizuoti neporuoti elektronai gali delokalizuotis ir mobilusis. Elektronai gali pakeisti energijos būsenas ir judėti per visą gardelę bet kuria kryptimi.
Pririšimas taip pat gali vykti kaip metalinių grupių susidarymas, kai aplink lokalizuotas šerdes teka delokalizuoti elektronai. Obligacijų susidarymas labai priklauso nuo sąlygų. Pavyzdžiui, vandenilis yra aukšto slėgio metalas. Mažėjant slėgiui, jungtis keičiasi iš metalo į nepolinį kovalentą.
Metalinių obligacijų susiejimas su metalinėmis savybėmis
Kadangi elektronai delokalizuojasi aplink teigiamai įkrautus branduolius, metalų jungtis paaiškina daugelį metalų savybių.
Elektrinis laidumas: Dauguma metalų yra puikūs elektros laidininkai, nes elektronai, esantys elektronų jūroje, gali laisvai judėti ir nešti krūvį. Laidūs nemetalai (pavyzdžiui, grafitas), išlydyti joniniai junginiai ir vandeniniai jonų junginiai elektros energiją veda dėl tos pačios priežasties - elektronai gali laisvai judėti.
Šilumos laidumasMetalai praleidžia šilumą, nes laisvieji elektronai gali perduoti energiją nuo šilumos šaltinio, taip pat todėl, kad atomų (fononų) virpesiai juda per kietą metalą kaip banga.
TamprumasMetalai paprastai yra lankstūs arba gali būti tempiami į plonus laidus, nes vietiniai ryšiai tarp atomų gali būti lengvai sulaužomi ir taip pat pertvarkomi. Pavieniai atomai arba ištisi jų lakštai gali slysti vienas per kitą ir reformuoti saitus.
TinkamumasMetalai dažnai yra kaliniai arba juos galima formuoti ar supjaustyti į formą, vėlgi todėl, kad ryšiai tarp atomų lengvai nutrūksta ir atsinaujina. Rišimo jėga tarp metalų yra kryptinė, todėl, traukiant ar formuojant metalą, mažesnė tikimybė, kad jis suskaidys. Kristalus elektronus gali pakeisti kiti. Be to, kadangi elektronai gali laisvai pasislinkti vienas nuo kito, dirbant su metalu, kartu nesusidaro panašūs krūviai jonai, kurie dėl stiprios atsispaudimo gali suskaidyti kristalą.
Metalinis blizgesys: Metalai paprastai būna blizgūs arba turi metalinį blizgesį. Jie yra nepermatomi, kai pasiekiamas tam tikras minimalus storis. Elektronų jūra atspindi fotonus nuo lygaus paviršiaus. Šviesai, kurią galima atspindėti, yra viršutinė dažnio riba.
Dėl stipraus metalinių ryšių atomų patrauklumo metalai tampa stiprūs ir suteikia jiems didelį tankį, aukštą lydymosi temperatūrą, aukštą virimo temperatūrą ir mažą nepastovumą. Yra išimčių. Pavyzdžiui, gyvsidabris yra skystis įprastomis sąlygomis ir turi aukštą garų slėgį. Iš tikrųjų visi cinko grupės metalai (Zn, Cd ir Hg) yra santykinai nepastovūs.
Ar stipri metalo jungtys?
Kadangi jungties stiprumas priklauso nuo jos dalyvių atomų, sunku suskirstyti cheminių jungčių tipus. Kovalentiniai, joniniai ir metaliniai ryšiai gali būti stiprūs cheminiai ryšiai. Netgi išlydytame metale klijai gali būti stiprūs. Pavyzdžiui, gallis yra nestabilus ir turi aukštą virimo temperatūrą, net jei jo lydymosi temperatūra yra žema. Jei sąlygos tinkamos, metaliniam sujungimui net nereikia grotelių. Tai buvo pastebėta akiniuose, kurių struktūra amorfinė.