-->
|
|
|
Ãëàâà ïåðâàÿ. Óãëåâîäîðîäû è èõ ïðèðîäíûå èñòî÷íèêè § 5. Ìåòàëëè÷åñêàÿ õèìè÷åñêàÿ ñâÿçüÀòîìû ìåòàëëîâ õàðàêòåðèçóþòñÿ òðåìÿ îñîáåííîñòÿìè. Îíè, êàê ïðàâèëî, èìåþò 1—3 ýëåêòðîíà íà âíåøíåì ýëåêòðîííîì ñëîå. Îäíàêî ó àòîìîâ îëîâà è ñâèíöà âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ ÷åòûðå, ó ñóðüìû è âèñìóòà — ïÿòü, à ó ïîëîíèÿ — øåñòü. Ïî÷åìó æå ýòè ýëåìåíòû ÿâëÿþòñÿ ìåòàëëàìè? Î÷åâèäíî, íà÷èíàåò ñêàçûâàòüñÿ âòîðàÿ îñîáåííîñòü â ñòðîåíèè àòîìîâ ìåòàëëîâ — èõ ñðàâíèòåëüíî áîëüøîé ðàäèóñ. È íàêîíåö, àòîìû ìåòàëëîâ èìåþò áîëüøîå ÷èñëî ñâîáîäíûõ îðáèòàëåé. Òàê, ó àòîìà íàòðèÿ, íàïðèìåð, îäèí âàëåíòíûé ýëåêòðîí ðàñïîëàãàåòñÿ íà òðåòüåì ýíåðãåòè÷åñêîì óðîâíå, êîòîðûé èìååò äåâÿòü îðáèòàëåé (îäíó s-, òðè ð- è ïÿòü d-îðáèòàëåé). Ïðè ñáëèæåíèè àòîìîâ ìåòàëëîâ èõ ñâîáîäíûå îðáèòàëè ïåðåêðûâàþòñÿ, è âàëåíòíûå ýëåêòðîíû ïîëó÷àþò âîçìîæíîñòü ïåðåìåùàòüñÿ ñ îðáèòàëè îäíîãî àòîìà íà ñâîáîäíûå è áëèçêèå ïî ýíåðãèè îðáèòàëè ñîñåäíèõ àòîìîâ. Àòîì, îò êîòîðîãî «óø¸ë» ýëåêòðîí, ïðåâðàùàåòñÿ ïðè ýòîì â ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûé èîí.  ðåçóëüòàòå ýòîãî â ìåòàëëå ïîÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíû, êîòîðûå íåïðåðûâíî ïåðåìåùàþòñÿ ìåæäó èîíàìè. Îáðàçîâàíèå ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçè óñëîâíî ìîæíî èçîáðàçèòü ñõåìîé:
Òî æå ñàìîå íàáëþäàåòñÿ è â ìåòàëëè÷åñêèõ ñïëàâàõ. Ìåòàëëè÷åñêàÿ ñâÿçü íåðàçðûâíî ñâÿçàíà ñ îñîáûì êðèñòàëëè÷åñêèì ñòðîåíèåì ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ — ìåòàëëè÷åñêîé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêîé, â óçëàõ êîòîðîé ðàñïîëîæåíû ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûå èîíû.
Ìåòàëëè÷åñêàÿ êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåø¸òêà è ìåòàëëè÷åñêàÿ õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü îïðåäåëÿþò âñå íàèáîëåå õàðàêòåðíûå ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìåòàëëîâ: êîâêîñòü, ïëàñòè÷íîñòü, ýëåêòðîïðîâîäíîñòü, òåïëîïðîâîäíîñòü, ìåòàëëè÷åñêèé áëåñê, ñïîñîáíîñòü ê îáðàçîâàíèþ ñïëàâîâ. Ïëàñòè÷íîñòü — âàæíåéøåå ñâîéñòâî ìåòàëëîâ — âûðàæàåòñÿ â èõ ñïîñîáíîñòè äåôîðìèðîâàòüñÿ ïîä äåéñòâèåì ìåõàíè÷åñêîé íàãðóçêè. Ýòî âàæíåéøåå ñâîéñòâî ìåòàëëîâ ëåæèò â îñíîâå èõ îáðàáîòêè äàâëåíèåì (êîâêè, ïðîêàòêè è äð.), âûòÿãèâàíèÿ èç ìåòàëëîâ ïðîâîëîêè ïîä äåéñòâèåì ñèëû. Ïëàñòè÷íîñòü ìåòàëëà îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ïîä âíåøíèì âîçäåéñòâèåì îäíè ñëîè èîíîâ â êðèñòàëëàõ ëåãêî ñìåùàþòñÿ, êàê áû ñêîëüçÿò äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà áåç ðàçðûâà ñâÿçè ìåæäó íèìè. Íåêîòîðîå ïðåäñòàâëåíèå îá ýòîì âàì ìîæåò äàòü ïðîñòåéøèé îïûò-ìîäåëü. Åñëè ìåæäó äâóìÿ ïëîñêèìè ñòåêëÿííûìè ïëàñòèíêàìè ïîìåñòèòü íåñêîëüêî êàïåëü âîäû, òî çåðêàëüöà áóäóò ëåãêî ñêîëüçèòü äðóã ïî äðóãó, à âîò ðàçúåäèíèòü èõ áóäåò äîñòàòî÷íî òðóäíî.  íàøåì îïûòå âîäà èãðàëà ðîëü ñîâîêóïíîñòè âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ ìåòàëëà.
Íàèáîëåå ïëàñòè÷íû çîëîòî, ñåðåáðî è ìåäü. Íåäàðîì äëÿ ñâîåãî çíàìåíèòîãî îïûòà, ïîçâîëèâøåãî ñîçäàòü ïëàíåòàðíóþ ìîäåëü àòîìà, Ý. Ðåçåðôîðä èñïîëüçîâàë èìåííî çîëîòî, èç êîòîðîãî ìîæíî èçãîòîâèòü òîíåíüêóþ ôîëüãó òîëùèíîé âñåãî 0,003 ìì. Òàêèå æå òîíêèå ëèñòî÷êè ôîëüãè èñïîëüçóþò äëÿ çîëî÷åíèÿ èçäåëèé, íàïðèìåð äåðåâÿííîé ðåçüáû. Òàê, â Áîëüøîì Åêàòåðèíèíñêîì äâîðöå â Öàðñêîì Ñåëå âîññîçäàííàÿ çàíîâî çíàìåíèòàÿ ßíòàðíàÿ êîìíàòà ïîòðÿñàåò âîîáðàæåíèå ïîñåòèòåëåé ñèÿíèåì çîëî÷¸íîé ðåçüáû è ìÿãêèì ñîëíå÷íûì ñâåòîì ÿíòàðÿ (ðèñ. 16). Õóäîæåñòâåííûå èçäåëèÿ èç çîëîòà, èçãîòîâëåíèå êîòîðûõ îñíîâàíî íà åãî ïëàñòè÷íîñòè, äîøëè äî íàñ ÷åðåç òûñÿ÷åëåòèÿ (ðèñ. 17).
|
|
|