Metaliczne ciała stałe

Metaliczne ciała stałe, takie jak miedź, aluminium i złoto, to ciała stałe, których cząstkami składowymi są atomy metalu, które zwykle są utrzymywane razem przez silne wiązania metaliczne.

W wiązaniu metalicznym chmury elektronów sąsiednich atomów metalu nakładają się na siebie, tak że te elektrony walencyjne są zdelokalizowane w całym ciele stałym. Metaliczne ciała stałe są czasami opisywane jako sieć stacjonarnych kationów metali w morzu zdelokalizowanych elektronów.

Skutkuje to bardziej elastyczną strukturą wewnętrzną niż w przypadku molekularnych lub jonowych ciał stałych. Metaliczne ciała stałe na ogół mogą zginać się i odkształcać bez pękania w większym stopniu niż inne ciała stałe.

Jak wykazano w przypadku złota i rtęci, ich temperatury topnienia różnią się znacznie w zależności od siły wiązań metalicznych. Ruchome elektrony sprawiają również, że te ciała stałe są doskonałymi przewodnikami ciepła i elektryczności.

Atomy czystych metalicznych ciał stałych są zazwyczaj ułożone lub "upakowane" w jednej z dwóch najbardziej wydajnych możliwych konfiguracji dla kul o jednakowym rozmiarze: sześciokątne ciasno upakowane lub sześcienne zamknięte.

W sześciokątnym ciasnym upakowaniu atomy metalu są ułożone sześciokątnie w dwóch powtarzających się warstwach, gdzie atomy w drugiej warstwie zajmują wgłębienia pierwszej warstwy. Trzecia warstwa to powtórzenie pierwszej warstwy, w wyniku czego powstaje charakterystyczny układ ABAB.

metaliczny wykazuje sześciokątną gęsto upakowaną siatkę lub hcp. Jego komórka elementarna zawiera dwa atomy, które nie znajdują się w punktach sieci.

W sześciennym ciasnym upakowaniu atomy są ułożone sześciokątnie w trzech powtarzających się warstwach. Atomy w co czwartej warstwie wyrównują się z atomami w pierwszej warstwie, tworząc charakterystyczny układ ABCABC.

Miedź metalowa ma sześcienną gęsto upakowaną siatkę lub ccp. Ta sieć jest również nazywana sześcienną skoncentrowaną na powierzchni lub fcc, ze względu na to, że układ jest siatką sześcienną skoncentrowaną na twarzy z identycznym atomem w każdym punkcie sieci.

W obu typach upakowania każdy atom ma liczbę koordynacyjną dwunastu. W układaniu hcp każdy atom jest w bezpośrednim kontakcie z sześcioma atomami z tej samej warstwy, trzema z warstwy powyżej i trzema z warstwy poniżej.