Метална връзка е вид химическа връзка образувани между положително заредени атоми, в които свободните електрони се споделят между решетката на катиони. За разлика, ковалентна и йонни връзки се образуват между два отделни атома. Металното свързване е основният вид химическа връзка, която се образува между металните атоми.
Металните връзки се виждат в чисто метали и сплави и някои металоиди. Например, графен (алотроп на въглерод) проявява двумерна метална връзка. Метали, дори чисти, могат да образуват други видове химически връзки между техните атоми. Например жизненият йон (Hg22+) могат да образуват метално-метални ковалентни връзки. Чистият галий образува ковалентни връзки между двойки атоми, които са свързани с метални връзки към околните двойки.
Как работят металните облигации
Външните енергийни нива на металните атоми ( с и р орбитали) се припокриват. Поне един от валентните електрони, участващи в метална връзка, не е споделен със съседния атом, нито се губи да образува йон. Вместо това, електроните образуват онова, което може да се нарече „електронно море“, в което валентните електрони са свободни да се движат от един атом на друг.
Моделът на електронното море представлява прекалено опростяване на металното свързване. Изчисленията въз основа на електронната лентова структура или функциите на плътност са по-точни. Металното свързване може да се разглежда като следствие от материал, който има много повече делокализирани енергийни състояния от него има делокализирани електрони (електронен дефицит), така че локализираните несдвоени електрони могат да станат делокализирани и Подвижен. Електроните могат да променят енергийните състояния и да се движат през решетка във всяка посока.
Свързването може също да приеме формата на образуване на метален клъстер, при което делокализирани електрони текат около локализирани ядра. Образуването на облигации зависи силно от условията. Например водородът е метал под високо налягане. С намаляването на налягането свързването се променя от метален към неполярна ковалент.
Свързване на метални облигации с метални свойства
Тъй като електроните се делокализират около положително заредени ядра, металното свързване обяснява много свойства на металите.
Електропроводимост: Повечето метали са отлични електрически проводници, защото електроните в електронното море са свободни да се движат и носят заряд. Проводими неметали (като графит), разтопени йонни съединения и водни йонни съединения водят електричество по същата причина - електроните са свободни да се движат наоколо.
Топлопроводимост: Металите провеждат топлина, защото свободните електрони са в състояние да прехвърлят енергия далеч от източника на топлина, а също и защото вибрациите на атомите (фононите) се движат през твърд метал като вълна.
еластичност: Металите са склонни да бъдат пластични или могат да бъдат изтеглени на тънки проводници, тъй като локалните връзки между атомите могат лесно да бъдат разрушени и също така реформирани. Единични атоми или цели листове от тях могат да се плъзгат покрай друг и да реформират връзки.
отстъпчивост: Металите често са ковчета или могат да бъдат формовани или избити във форма, отново защото връзките между атомите лесно се разрушават и реформират. Силата на свързване между металите не е насочена, така че изтеглянето или оформянето на метал е по-малко вероятно да го счупи. Електроните в кристал могат да бъдат заменени с други. Освен това, тъй като електроните са свободни да се отдалечават един от друг, работата на метал не форсира заедно едно заредени йони, които могат да разрушат кристал чрез силното отблъскване.
Метален блясък: Металите са склонни да са лъскави или да показват метален блясък. Те са непрозрачни, след като се постигне определена минимална дебелина. Морето от електрон отразява фотони от гладката повърхност. Има горна честота на светлината, която може да се отразява.
Силното привличане между атомите в металните връзки прави металите силни и им придава висока плътност, висока точка на топене, висока точка на кипене и ниска летливост. Има изключения. Например живакът е течност при обикновени условия и има високо парно налягане. Всъщност всички метали от цинковата група (Zn, Cd и Hg) са относително летливи.
Колко силни са металните облигации?
Тъй като силата на една връзка зависи от нейните участници атоми, е трудно да се класират видове химически връзки. Ковалентните, йонните и металните връзки могат да бъдат силни химични връзки. Дори в разтопен метал, свързването може да бъде силно. Галият например е енергонезависим и има висока точка на кипене, въпреки че има ниска точка на топене. Ако условията са правилни, металното свързване дори не изисква решетка. Това се наблюдава при очила, които имат аморфна структура.