Не все то золото…

Як правило, металевий блиск мають поверхні металів і деяких інших неорганічних речовин. Які особливості будови речовин дозволяють виявляти їм металевий блиск? Запропонуй органічні речовини, кристали яких мають таку ж властивість.

Блиск – характеристика властивості поверхні, яка відбиває світло. Розрізняють декілька видів блиску, такі як скляний, металевий, діамантовий, жирний тощо.

Наявність вільних електронів визначає всю сукупність властивостей речовин у металічному стані: високу електро- і теплопровідність, здатність добре відбивати світлові хвилі (що зумовлює їхній характерний блиск і непрозорість), високу пластичність, магнітні властивості та ін.

Природу металічного зв’язку пояснює зонна теорія кристалів. В її основу покладено метод молекулярних орбіталей, розвинутий для системи з дуже великим числом взаємодіючих атомів.

Для розуміння теорії слід уявити, що ізольовані атоми одного елемента конденсуються з газоподібного стану в тверду кристалічну фазу. Доки вони були віддаленими, їхні електронні конфігурації мали однакову будову, але в міру їх зближення між ними зростає взаємодія, що супроводжується перекриванням подібних між собою атомних орбіталей. За методом молекулярних орбіталей це приводить до створення з кожної пари початково енергетично рівноцінних атомних орбіталей двох молекулярних: зв’язуючої з нижчою енергією та розпушуючої – з вищою. У разі взаємодії n зв’язуючих орбіталей одного атома з n орбіталями іншого утворюється n зв’язуючих і n розпушуючих орбіталей. Подальші приєднання атомів зумовлюють виникнення нових молекулярних орбіталей, і відповідні їм енергетичні рівні розміщуються поблизу попередньо створених. Чим більше атомів у системі, тим більше молекулярно-орбітальних станів. Нарешті, коли число взаємодіючих атомів стає дуже великим (~ 1023), у кристалі створюється сукупність надзвичайно близьких один до одного енергетичних рівнів молекулярних орбіталей. Енергетична відмінність між ними настільки мала, що утворюється практично безперервна енергетична зона, яка охоплює весь кристал.

Метод-молекулярних-орбіталей

За допомогою зонної теорії можна пояснити також походження металічного блиску. Вважають, що електрони металічного кристала здатні поглинути енергію світла і переходити на вищі рівні в енергетичній зоні. Відразу ж після цього вони випромінюють енергію і повертаються на стаціонарні рівні. Наявність великого числа надзвичайно близьких енергетичних рівнів приводить до того, що світло, яке потрапило на кристал, практично повністю відбивається.

Металічний зв’язок є прикладом делокалізованого зв’язку. Однак такий зв’язок характерний для багатьох інших сполук.

Ілюстрацією нелокалізованих зв’язків може слугувати система «спряжених» зв’язків. Якщо кожен з двох атомів, між якими існує простий (одинарний) зв’язок, утворює кратний зв’язок з іншим сусіднім атомом, то відбувається спряження цих кратних зв’язків.

Метод-молекулярних-орбіталей-для-поліацетилену

Якщо система має велику кількість спряжених зв’язків вона може проявляти деякі властивості характерні для металів, а саме електропровідність та металевий блиск. Прикладом такої сполуки є графіт.

Серед органічних речовин металічним блиском можуть володіти такі:

  • спряжені полімери;
  • комплекси з переносом заряду;
  • алкаліди та електриди

Класичним прикладом спряженого полімеру є неорганічний політіазил.

Політіазил

Дана речовина володіє електричною провідністю і має бронзовий колір з металічним блиском. Аналогічними органічними полімерами є транс-поліацетилен, поліфенілен, поліпірол, політіофен, поліанілін та інші. Для покращення провідності (а отже і металічного блиску) в дані речовини вводять легуючі добавки, такі як йод, натрій тощо.

Електропровідні-полімери

Такими властивостями володіють комплекси з переносом заряду. Наприклад, хінгідрон – речовина зеленого кольору з металічним блиском.

Хінгідрон

Іншим прикладами є комплекси тетратіофульвалену з  тетраціанохінодиметаном, речовини на основі металофталоціанінів та інші.

Комплекси-тетратіофульвалену

Цікавими сполуками є алкаліди – солі, що містять в якості аніона аніони лужних або лужноземельних металів. Алкаліди одержують розчиненням лужних металів в краун-ефірах, криптандах та ін.

Алкаліди

Зовні алкаліди являють собою забарвлені кристали з металевим блиском. Натрид (криптанд-222) натрію золотистого кольору, калід (криптанд-222) калію зеленувато-золотистий, цезід (криптанд-222) цезію бронзового кольору.

Отже, для того щоб існував металевий блиск кристали речовини мають мати велику кількість рухливих електронів. Це речовини, для яких характерний делокалізований зв’язок.

Додати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *