Chemie na GJN

Posledním typem vazby je vazba kovová . Jak již bylo mnohokrát řečeno, prvky se snaží přijmutím či odevzdání elektronu dosáhnout elektronového uspořádání co nejpodobnějšího vzácnému plynu (elektronový oktet) a to platí i pro jejich čisté formy. Uhlík se proto váže ve svém krystalu diamantu se čtyřmi dalšími uhlíky a sdílením elektronů prostřednictvím kovalentních vazeb se jeho elektronové uspořádání podobá neonu. Halogeny tvoří dvouatomové molekuly, ve kterých jsou atomy halogenů spojeny jednoduchou vazbou, a opět máme elektronový oktet. Ale jak to mají udělat kovy? Představme si řešení třeba u manganu. Mangan má sedm valenčních elektronů, a aby odpovídal kryptonu, musel by ve svém krystalu vytvořit spoustu kovalentních vazeb s ostatními atomy (přesně 11!!!). To po něm přece nemůžeme chtít. Ostatní kovy jsou na tom dost podobně. Vyřešily to ale geniálně. Všechny atomy kovu v krystalu kovu si totiž spojily své atomové orbitaly a vznikl tak jeden obrovský orbital přes celý krystal. Tímto spojením už nejsou elektrony vázány v původním atomové orbitalu, ale mohou se volně pohybovat přes celý krystal. Tomuto volnému pohybování elektronů se říká elektronový plyn . Výhodou tohoto uspořádání je, že se v daném časovém okamžiku kolem atomového jádra pohybuje velké množství elektronů a atom se tak velmi přiblížil elektronovému uspořádání vzácného plynu. Můžeme říct, že všechny atomy kovu v krystalu sdílí svoje elektrony.

Pokud na krystal vložíme napětí (Fyzikové na chvíli zavřou oči. Vložení napětí v podstatě znamená, že elektronům řekneme, kde je plus a kde minus a tedy, kam mají jít.), náhodný pohyb elektronového plynu se usměrní a záporné elektrony potečou směrem k plus. Máme stejnosměrný proud a tedy vodivost elektrickou. Kujnost a tažnost se vysvětluje tím, že pokud na krystal mechanicky působíme (třeba kladivem), tak se jednotlivé vrstvy po sobě posouvají, ale kov neztrácí svoje vlastnosti.

Jak jste si jistě všimli na obrázku, po usměrnění toku elektronů (vložení napětí) velké kationy kovu průchodu proudu elektronů poněkud překáží a právě takto vzniká elektrický odpor.

Otázka k zamyšlení 14: Jak závisí elektrický odpor kovu na teplotě a proč?

Kujnost, tažnost a kovový lesk předurčily kovy k výrobě šperků.

Odpověď 14: Elektrický odpor se vzrůstající teplotou roste. Důvodem je, že se valenční elektrony na své cestě kovem musí proplétat mezi jednotlivými atomy (přesněji řečeno kationy) kovu. Ty jim proplétání znepříjemňují tím, že se „vrtí“. Čím bude mít kov vyšší teplotu, tím více se kationy kovu budou „vrtět“ a elektrony se budou muset více vyhýbat, což zvyšuje elektrický odpor materiálu.