Metalik Bağ Nedir? Nasıl Oluşur?

Metalik bağ nedir: Metaller arasındaki, bir ya da daha çok atomu bir arada tutan bir kimyasal bağ türüdür. Pozitif atom çekirdeklerinden ve çevresindeki serbest elektrondan oluşur. Metal atomlarını katı ve sıvı halde bir arada tutan  kuvvetlerdir. Metal atomları arasında metal bağı etkileşimini oluştururlar. Kimyasal bir etkileşimdir.

Metalik bağlar saf metallerde ve alaşımlarda ve bazı metaloidlerde görülür. Örneğin, grafen (bir karbon allotropu) iki boyutlu metalik bağ sergiler. Metaller, hatta saf olanlar bile, atomları arasında başka tür kimyasal bağlar oluşturabilir. Örneğin, cıva iyonu (Hg ₂ ²⁺) metal-metal kovalent bağları oluşturabilir.

Metalik Bağ Nasıl Oluşur?

Metallerde değerlik (valans) elektronlar, atom çekirdekleri tarafından kuvvetli tutulmazlar. Bunun nedeni metallerin iyonlaşma enerjileriyle elektronegatiflikleri oldukça düşüktür. Bunun sonucu olarak metal  atomlarının en dış elektronları nispeten gevşek tutulur. Metalik bir kristalde, en dış elektronları çıkarılmış atomlardan ibaret olan pozitif iyonlar kristal örgüde ilgili yerlerde bulunur. En dış elektronların örgünün her tarafında serbestçe hareket etmesiyle de kristaldeki atomlar bir arada tutulur.

Diğer bir deyişle örgü içerisinde dağılan ve kristalin bütününe ait olan elektron bulutu ile pozitif iyonlar arasındaki elektrostatik çekim metalik bağı oluşturmaktır. Bu da metallerde yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine neden olur. İyonlaşma enerjisi azaldıkça metalik bağlar zayıflar. Aynı zamanda değerlik elektronları sayısı artıkça metalik bağ kuvveti artmaktadır.

Metalik Bağlar Nasıl Çalışır?

Metal atomlarının ( s ve p orbitalleri) dış enerji seviyeleri örtüşür. Metalik bir bağa katılan değerlik elektronlarından en az biri komşu bir atomla paylaşılmaz. Yada bir iyon oluşturmak için kaybolmaz. Bunun yerine elektronlar, değerlik elektronlarının bir atomdan diğerine hareket etmekte serbest olduğu bir “elektron denizi” olarak adlandırılabilecek şeyi oluşturur.

Elektron denizi modeli, metalik bağın aşırı basitleştirilmiş halidir. Elektronik bant yapısına veya yoğunluk fonksiyonlarına dayalı hesaplamalar daha doğrudur. Metalik bağ, bir malzemenin, delokalize elektronlara (elektron eksikliği) sahiptir. Böyle olduğundan çok daha fazla delokalize enerji durumuna sahip olmasının bir sonucu olarak görülebilir. Bu nedenle lokalize eşlenmemiş elektronlar delokalize ve hareketli hale gelebilir. Elektronlar enerji durumlarını değiştirebilir. Ve bir kafes boyunca herhangi bir yönde hareket edebilir.

Bağlanma aynı zamanda delokalize elektronların lokalize çekirdekler etrafında aktığı metalik küme oluşumu şeklini de alabilir. Bağ oluşumu büyük ölçüde koşullara bağlıdır. Örneğin hidrojen, yüksek basınç altında bir metaldir. Basınç azaldıkça, bağlanma metalikten polar olmayan kovalente değişir.

Metalik Bağları Metalik Özelliklerle İlişkilendirme

Elektronlar pozitif yüklü çekirdeklerin etrafında delokalizedir. Böyle olduğundan, metalik bağ metallerin birçok özelliğini açıklar.

Elektriksel iletkenlik : Çoğu metal, elektron denizindeki elektronlar hareket etmekte ve yük taşımakta serbesttir. Böyle oldukları için mükemmel elektrik iletkenleridir. İletken ametaller (grafit gibi), erimiş iyonik bileşikler ve sulu iyonik bileşikler aynı nedenden dolayı elektriği iletir . – elektronlar serbestçe hareket edebilir.

Termal iletkenlik : Metaller ısıyı iletir. Çünkü serbest elektronlar enerjiyi ısı kaynağından uzağa aktarabilir. Ayrıca atomların titreşimleri (fotonlar) katı bir metalde dalga olarak hareket eder.

Süneklik : Metaller sünek olma eğilimindedir. Yada atomlar arasındaki yerel bağlar kolayca kırılabilir. Ve yeniden oluşturulabildiğinden ince teller halinde çekilebilir. Tek atomlar veya bunların tüm tabakaları birbirinin üzerinden kayabilir. Ve bağları yeniden oluşturabilir.

Dövülebilirlik : Metaller genellikle dövülebilirdir. Ya da bir şekle dönüştürülebilir veya dövülebilir, çünkü yine atomlar arasındaki bağlar kolayca kırılır ve yeniden şekillenir. Metaller arasındaki bağlama kuvveti yönsüzdür. Bu nedenle bir metalin çizilmesi veya şekillendirilmesinin onu kırma olasılığı daha düşüktür. Bir kristaldeki elektronlar başkaları tarafından değiştirilebilir. Ayrıca, elektronlar birbirlerinden uzaklaşmak için serbesttir. Böyle olduklarından, bir metali çalıştırmak, benzer yüklü iyonları bir araya getirmeye zorlamaz. Bu da güçlü itme yoluyla bir kristali kırabilir.

Bant Teorisi

Bant kuramı; metalik bağlanma şeklini, tüm kristalin her tarafını kapsayan moleküler orbitaller cinsinden açıklayan kuram.

Metalik katıların çoğu hareketlidir. Bundan dolayı artı iyonlar, genişlemiş bir üç boyutlu diziliş içinde yer alırlar. Ama elektronlar yöresizleşir. Bu maddelerin yüksek (ısı), iletkenliği, dayanıklılık, yüksek kaynama noktası, yüksek yoğunluk, renk ve elektrik iletkenliği gibi özelliklerinin birçoğu, hareketli elektronlardan kaynaklanır.

Yalnızca birkaç iyon yığışması şeması uygulanabilir. X ışını çözümlemesi, metal iyonlarının genişlemiş örgülü yapı içinde kazandığı bağ uzunlukları ve geometrik şekiller konusunda ayrıntılı bilgi sağlar. Basit küp biçimi şekiller, ortada başka bir iyonun bulunduğu küp biçimi şekiller ve altıgen yığışma, en sık rastlanan şekillerdir. Metal alaşımları, erimiş haldeki metallerin karıştırıldıktan sonra dikkatlice soğutulması ile elde edilir. Böyle oluşan gereçlerin özellikleri bileşenlerinin özelliklerinden genel olarak çok farklıdır.