Kovová vazba je druh chemické vazby vytvořený mezi pozitivně nabitými atomy, ve kterých jsou volné elektrony sdíleny mezi mříží kationtů. V porovnání, kovalentní a iontové vazby forma mezi dvěma diskrétními atomy. Kovové vazby jsou hlavním typem chemické vazby, která se tvoří mezi atomy kovů.
Kovové vazby jsou vidět čistě kovy a slitiny a některé metaloidy. Například grafen (alotrotrop uhlíku) vykazuje dvojrozměrné kovové spojení. Kovy, dokonce i čisté, mohou mezi svými atomy vytvářet jiné typy chemických vazeb. Například rtuťový iont (Hg22+) mohou tvořit kovalentní vazby kov-kov. Čisté gallium tvoří kovalentní vazby mezi páry atomů, které jsou spojeny kovovými vazbami s okolními páry.
Jak fungují kovové dluhopisy
Vnější energetické úrovně atomů kovů ( s a str orbitaly) se překrývají. Alespoň jeden z valenčních elektronů účastnících se kovové vazby není sdílen s atomem souseda, ani není ztracen za vzniku iontu. Místo toho elektrony tvoří to, co lze nazvat „elektronovým mořem“, ve kterém se valenční elektrony mohou volně pohybovat z jednoho atomu na druhý.
Model elektronového moře je nadměrné zesílení kovových vazeb. Výpočty založené na elektronické struktuře pásma nebo funkcích hustoty jsou přesnější. Kovové spojení lze považovat za důsledek materiálu, který má mnohem více delokalizovaných energetických stavů než je má delokalizované elektrony (nedostatek elektronů), takže lokalizované nepárové elektrony se mohou přemístit a mobilní, pohybliví. Elektrony mohou měnit energetické stavy a pohybovat se skrz mříž v libovolném směru.
Lepení může mít také formu tvorby kovových shluků, ve kterých delokalizované elektrony proudí kolem lokalizovaných jader. Tvorba dluhopisů silně závisí na podmínkách. Například vodík je kov pod vysokým tlakem. Jak se tlak snižuje, mění se vazba z kovového na nepolární kovalent.
Vztah kovových vazeb k kovovým vlastnostem
Protože elektrony jsou delokalizovány kolem kladně nabitých jader, kovové vazby vysvětlují mnoho vlastností kovů.
Elektrická vodivost: Většina kovů je vynikajícím elektrickým vodičem, protože elektrony v elektronovém moři se mohou volně pohybovat a přenášet náboje. Vodivé nekovy (jako je grafit), roztavené iontové sloučeniny a vodné iontové sloučeniny vedou elektřinu ze stejného důvodu - elektrony se mohou volně pohybovat.
Tepelná vodivost: Kovy vedou teplo, protože volné elektrony jsou schopné přenášet energii pryč od zdroje tepla a také proto, že vibrace atomů (fonony) se pohybují pevným kovem jako vlna.
Kujnost: Kovy bývají tažné nebo schopné tažení do tenkých drátů, protože lokální vazby mezi atomy lze snadno rozbít a také reformovat. Jednotlivé atomy nebo celé jejich listy se mohou klouzat kolem sebe a reformovat vazby.
KujnostKovy jsou často poddajné nebo je možné je formovat nebo bušit do tvaru, opět proto, že vazby mezi atomy se snadno rozbijí a reformují. Vazebná síla mezi kovy je nesměrová, takže při kreslení nebo tvarování kovu je méně pravděpodobné, že jej zlomí. Elektrony v krystalu mohou být nahrazeny jinými. Dále, protože elektrony se mohou volně pohybovat od sebe, opracování kovu netlačí společně jako nabité ionty, které by mohly silným odporem rozbít krystal.
Kovový lesk: Kovy bývají lesklé nebo vykazují lesk kovu. Jakmile je dosaženo určité minimální tloušťky, jsou neprůhledné. Elektronové moře odráží fotony z hladkého povrchu. Světlo, které se může odrazit, má horní hranici frekvence.
Silná přitažlivost mezi atomy v kovových vazbách dělá kovy silné a dává jim vysokou hustotu, vysokou teplotu tání, vysokou teplotu varu a nízkou těkavost. Existují výjimky. Například rtuť je kapalina za běžných podmínek a má vysoký tlak par. Ve skutečnosti jsou všechny kovy ve skupině zinku (Zn, Cd a Hg) relativně těkavé.
Jak silné jsou kovové dluhopisy?
Protože síla vazby závisí na atomech účastníka, je obtížné klasifikovat typy chemických vazeb. Kovalentní, iontové a kovové vazby mohou být všechny silné chemické vazby. I v roztaveném kovu může být spojení silné. Gallium je například netěkavé a má vysokou teplotu varu, i když má nízkou teplotu tání. Jsou-li podmínky správné, kovové propojení nevyžaduje ani mříž. To bylo pozorováno u skel, které mají amorfní strukturu.