Kovové spojenie je druh chemickej väzby medzi kladne nabitými atómami, v ktorých sú voľné elektróny zdieľané medzi mriežkou katiónov. Naopak, kovalentná a iónové väzby tvorí medzi dvoma diskrétnymi atómami. Kovové väzby sú hlavným typom chemickej väzby, ktorá sa vytvára medzi atómami kovu.
Kovové väzby sú viditeľné čisto kovy a zliatiny a niektoré metaloidy. Napríklad grafén (alotróp uhlíka) vykazuje dvojrozmerné kovové spojenie. Kovy, dokonca aj čisté, môžu medzi svojimi atómami vytvárať ďalšie typy chemických väzieb. Napríklad ortuťový ión (Hg22+) môžu tvoriť kovalentné väzby kov-kov. Čisté gálium tvorí kovalentné väzby medzi pármi atómov, ktoré sú spojené kovovými väzbami k okolitým párom.
Ako fungujú kovové dlhopisy
Vonkajšie energetické úrovne atómov kovov ( s a p orbitály) sa prekrývajú. Aspoň jeden z valenčných elektrónov zúčastňujúcich sa na kovovej väzbe nie je zdieľaný so susedným atómom, ani sa nestráca za vzniku iónu. Namiesto toho elektróny tvoria to, čo možno nazvať „elektrónové more“, v ktorom sa valenčné elektróny môžu voľne pohybovať z jedného atómu na druhý.
Model elektrónového mora je nadmerným zjednodušením kovových väzieb. Výpočty na základe štruktúry elektronického pásma alebo funkcií hustoty sú presnejšie. Kovové väzby je možné vnímať ako dôsledok materiálu, ktorý má oveľa viac delokalizovaných energetických stavov ako je tento má delokalizované elektróny (nedostatok elektrónov), takže lokalizované nepárové elektróny sa môžu delokalizovať a mobilné. Elektróny môžu meniť energetické stavy a pohybovať sa mriežkou v ľubovoľnom smere.
Lepenie môže mať tiež formu tvorby kovových zhlukov, v ktorých delokalizované elektróny prúdia okolo lokalizovaných jadier. Tvorba dlhopisov závisí vo veľkej miere od podmienok. Napríklad vodík je kov pod vysokým tlakom. Keď sa tlak znižuje, spájanie sa mení z kovového na nepolárny kovalent.
Vzťah kovových väzieb k kovovým vlastnostiam
Pretože elektróny sú delokalizované okolo kladne nabitých jadier, kovové väzby vysvetľujú veľa vlastností kovov.
Elektrická vodivosť: Väčšina kovov je vynikajúcim elektrickým vodičom, pretože elektróny v elektrónovom mori sa môžu voľne pohybovať a prenášať náboje. Vodivé nekovy (napríklad grafit), roztavené iónové zlúčeniny a vodné iónové zlúčeniny vedú elektrinu z rovnakého dôvodu - elektróny sa môžu voľne pohybovať.
Tepelná vodivosť: Kovy vedú teplo, pretože voľné elektróny sú schopné prenášať energiu preč od zdroja tepla a tiež preto, že vibrácie atómov (fonónov) sa pohybujú cez pevný kov ako vlna.
kujnosť: Kovy majú tendenciu byť tažné alebo schopné ťahania do tenkých drôtov, pretože lokálne väzby medzi atómami sa dajú ľahko rozbiť a tiež reformovať. Jednotlivé atómy alebo celé ich listy sa môžu kĺzať okolo seba a reformovať väzby.
kujnosť: Kovy sú často poddajné alebo sa dajú formovať alebo búrať do tvaru, opäť preto, lebo väzby medzi atómami sa ľahko rozbijú a reformujú. Väzbová sila medzi kovmi je jednosmerná, takže pri kreslení alebo tvarovaní kovu je menej pravdepodobné, že ho zlomí. Elektróny v kryštáli môžu byť nahradené inými. Ďalej, pretože elektróny sa môžu voľne pohybovať od seba, opracovanie kovu nenúti spolu ako nabité ióny, ktoré by mohli silným odporom zlomiť kryštál.
Kovový lesk: Kovy majú tendenciu byť lesklé alebo vykazujú kovový lesk. Po dosiahnutí určitej minimálnej hrúbky sú nepriehľadné. Elektrónové more odráža fotóny z hladkého povrchu. Svetlo, ktoré sa môže odraziť, má hornú hranicu frekvencie.
Silná príťažlivosť medzi atómami v kovových väzbách spôsobuje silné kovy a dáva im vysokú hustotu, vysokú teplotu topenia, vysokú teplotu varu a nízku prchavosť. Existujú výnimky. Napríklad ortuť je kvapalina za bežných podmienok a má vysoký tlak pár. V skutočnosti sú všetky kovy v skupine zinku (Zn, Cd a Hg) relatívne prchavé.
Ako silné sú kovové dlhopisy?
Pretože sila väzby závisí od atómov jej účastníkov, je ťažké zoradiť typy chemických väzieb. Kovalentné, iónové a kovové väzby môžu byť všetky silné chemické väzby. Dokonca aj v roztavenom kovu môže byť spojenie silné. Napríklad gálium je neprchavé a má vysokú teplotu varu, aj keď má nízku teplotu topenia. Ak sú podmienky správne, kovové spojenie nevyžaduje ani mriežku. Toto bolo pozorované v sklách, ktoré majú amorfnú štruktúru.