3.4 พันธะโลหะ

พันธะโลหะ หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวที่ทำให้อะตอมของโลหะ อยู่ด้วยกันในก้อนของโลหะ โดยมีการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอมของโลหะ โดยที่เวเลนต์อิเล็กตรอนนี้ไม่ได้เป็นของอะตอมหนึ่งอะตอมใดโดยเฉพาะ เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ทุกๆอะตอมของโลหะจะอยู่ติดกันกับอะตอมอื่นๆ ต่อเนื่องกันไม่มีที่สิ้นสุด จึงทำให้โลหะไม่มีสูตรโมเลกุล ที่เขียนกันเป็นสูตรอย่างง่าย หรือสัญลักษณ์ของธาตุนั้นเอง

แสดงการเกิดพันธะโลหะ

 

สมบัติของพันธะโลหะ

•  นำความร้อนได้ดี

•  นำไฟฟ้าได้

•  รีดเป็นแผ่นได้ง่าย

•  ดึงเป็นเส้นยาว ๆ ได้โดยไม่ขาดง่าย

•  จุดหลอมเหลวสูง

•  มีความเป็นมันวาว

•  เชื่อมต่อกันได้

พันธะโลหะ (Metallic bonding) เป็นพันธะภายในโลหะซึ่งเกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนย้าย อิเล็กตรอน อิสระระหว่างแลตทิซของอะตอมโลหะ ดังนั้นพันธะโลหะจึงอาจเปรียบได้กับเกลือที่หลอมเหลว อะตอมของโลหะมีอิเล็กตรอนพิเศษเฉพาะในวงโคจรชั้นนอกของมันเทียบกับคาบ (period) หรือระดับพลังงานของพวกมัน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนย้ายเหล่านี้เปรียบได้กับทะเลอิเล็กตรอน(Sea of Electrons) ล้อมรอบแลตทิชขนาดใหญ่ของไอออนบวก

พันธะโลหะเทียบได้กับพันธะโควาเลนต์ที่เป็น นอน-โพลาร์ ที่จะไม่มีในธาตุโลหะบริสุทธ์ หรือมีน้อยมากในโลหะผสม ความแตกต่าง อิเล็กโตรเนกาทิวิตีระหว่างอะตอม ซึ่งมีส่วนในปฏิกิริยาพันธะ และอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาจะเคลื่อนย้ายข้ามระหว่างโครงสร้างผลึกของโลหะ พันธะโลหะเขียนสูตรทางเคมีไม่ได้ เพราะไม่ทราบจำนวนอะตอมที่แท้จริง อาจจะมีเป็นล้านๆ อะตอมก็ได้

พันธะโลหะเป็นแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิต (electrostatic attraction) ระหว่างอะตอม หรือ ไออนของโลหะ และ อิเล็กตรอนอิสระ(delocalised electrons) นี่คือเหตุว่าทำไมอะตอมหรือชั้นของมันยอมให้มีการเลื่อนไถลไปมาระหว่างกันและกันได้ เป็นผลให้โลหะมีคุณสมบัติที่สามารถตีเป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นได้

3.4.1การเกิดพันธะโลหะ

1. โลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชั่นต่ำมาก แสดงว่าอิเล็กตรอนของโลหะจะหลุดออกไปได้ง่าย เมื่อวาเลนซ์อิเล็กตรอนหลุดออกไป ก็จะเหลืออนุภาคบวกดังนี้

 

อะตอมโลหะทุกอะตอมเป็นตัวให้อิเล็กตรอนทั้งสิ้นดังนั้นจะไม่มีอะตอมใดเลยที่ได้รับอิเล็กตรอน

2.โลหะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนที่หลุดออกไป จะมีเีพียง 1,2,3 ตัวเท่านั้น

3. โลหะมีค่าโคออร์ดิเนชั่นนัมเบอร์สูง ซึ่งเท่ากับ 8 หรือ12 หมายความว่า อะตอมหนึ่งจะมีอะตอมอื่นรอบล้อม 8 ถึง 12 อะตอมดังนั้นการนำอิเลคตรอนมาใช้ร่วมกันเป็นอิเล็กตรอนคู่ในลักษณะของพันธะโคเวเลนต์จึงเป็นไปไม่ได้

       ดัง นั้นการเกิดพันธะโลหะควรเป็นไปในลักษณะที่ว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมโลหะ ที่หลุดออกไปจะไม่เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะแต่จะเป็นของอะตอมทั้ง หมด โดยที่อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังอะตอมนี้บ้าง อะตอมโน้นบ้าง ในผลึกของโลหะจึงเป็นการเอาอนุภาคบวกมาเรียงกัน ไว้อย่างมีระเบียบ และมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปมาได้ทั่วอนุภาคบวกทั้งหมด หรืออาจกล่าวได้ว่า อนุภาคบวกเหล่านั้นจมอยู่ในทะเลอิเล็กตรอน แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคบวกกับอิเล็กตรอนเรียกว่า “พันธะโลหะ” ซึ่งมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างพันธะแข็งแรงมาก

3.4.2 สมบัติของโลหะ

1. โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี เพราะอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ง่าย

2. โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะเวเลนต์อิเล็กตรอนของอะตอมทั้งหมดในก้อนโลหะยึดอะตอมไว้อย่างเหนียวแน่น

3. โลหะสามารถตีแผ่เป็นแผ่นบางๆได้ เพราะมีกลุ่มเวเลนต์อิเล็กตรอนทำหน้าที่ยึดอนุภาคให้เรียงกันไม่ขาดออกจากกัน

4. โลหะมีผิวเป็นมันวาว เพราะกลุ่มอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่โดยอิสระมีปฏิกิริยาต่อแสง จึงสะท้อนแสงทำให้มองเห็นเป็นมันวาว

5. สถานะปกติเป็นของแข็ง ยกเว้น Hg เป็นของเหลว

6. โลหะนำความร้อนได้ดี เพราะอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ได้ทุกทิศทาง

ที่มา: https://sites.google.com/site/lalittayakunok/home/bth-thi-2-pha/2-3-phantha-loha

https://sansaneekwang.wordpress.com/พันธะโลหะ/