การเกิดพันธะโลหะและสมบัติของโลหะ
แบบฝึกหัด
การเกิดพันธะโลหะและสมบัติของโลหะ
การเกิดพันธะโลหะและสมบัติของโลหะ
การเกิดพันธะโลหะและสมบัติของโลหะ
เนื้อหา
การเกิดพันธะโลหะ
อิเล็กตรอนอิสระ เกิดขึ้นได้เนื่องจาก โลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ อิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุดของโลหะจึงถูกยึดเหนี่ยวไว้ไม่แน่นหนา การยึดเหนี่ยวระหว่างเวเลนซ์อิเล็กตรอนกับโปรตอนในนิวเคลียสจึงน้อย จึงทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระไปทั่วทั้งชิ้นโลหะ และเกิดการยึดเหนี่ยวกับโปรตอนในนิวเคลียสทุกทิศทาง โดยการยึดเหนี่ยวดังกล่าวนี้เรียกว่า “พันธะโลหะ”
เมื่ออะตอมของโลหะมารวมกันเป็นกลุ่ม ทุกอะตอมจึงนำเวเลนซ์อิเล็กตรอนมาใช้ร่วมกัน โดยอะตอมของโลหะจะอยู่ในสภาพของไอออนบวก
ทั้งนี้ เวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมดจะอยู่อย่างอิสระ ไม่ได้เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ แต่สามารถเคลื่อนที่ไปได้ทั่วทั้งชิ้นโลหะ ซึ่งมีสภาพคล้ายกับมีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนปกคลุมทั้งชิ้นโลหะอยู่ จึงเกิดแรงดึงดูดที่แน่นหนาทั่วไปทุกตำแหน่งภายในโลหะนั้น เรียกว่า “แบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน” (electron sea model)
ดังรูปต่อไปนี้
สมบัติของโลหะ
อะตอมของโลหะอยู่ค่อนข้างใกล้กันและเรียงตัวต่อเนื่องกันอย่างไม่มีที่สิ้นสุด โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทั่วทั้งชิ้นโลหะ จึงทำให้โลหะมีสมบัติเฉพาะตัวหลายประการที่แตกต่างจากสารอื่น
ได้แก่
- โลหะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เนื่องจากพันธะในโลหะเป็นพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโปรตอนและเวเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากที่ยึดเหนี่ยวกันอย่างต่อเนื่องทุกอะตอมจึงเป็นพันธะที่แข็งแรงมาก
- โลหะมีผิวเป็นมันวาวและสามารถสะท้อนแสงได้ ซึ่งเกิดจากเมื่อกลุ่มเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้อิสระกระทบกับแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวเลนซ์อิเล็กตรอนเหล่านั้นจะรับและปล่อยคลื่นแสงออกมา จึงทำให้ผิวของโลหะ มันวาวและสามารถสะท้อนแสงได้ดี
- โลหะนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระทั่วทั้งชิ้นโลหะ ทำให้โลหะสามารถเป็นสื่อนำไฟฟ้า และความร้อนต่อเนื่องกันได้อย่างทั่วถึง แต่อย่างไรก็ตาม โลหะจะนำไฟฟ้าได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
- โลหะสามารถถูกตีแผ่เป็นแผ่นหรือดึงออกเป็นเส้นได้ เนื่องจากอะตอมโลหะมีการจัดเรียงตัวเป็นชั้นๆ อย่างมีระเบียบ การทุบแผ่นโลหะเป็นการผลักให้ชั้นของอะตอมโลหะเลื่อนไถลผ่านกันออกจากตำแหน่งเดิมได้โดยไม่หลุดออกจากกันเพราะมีกลุ่มเวเลนซ์อิเล็กตรอนยึดอนุภาคเหล่านั้นไว้ ดังนั้น จึงตีหรือรีดแผ่นโลหะให้ยาวออกไปและบางลง หรือดัดให้โค้งงอ หรือดึงเป็นเส้นได้
ดังรูปต่อไปนี้
