Konu anlatımı
Bir bakır tel bükülebilir, elektrik akımını iletir ve yeni kesildiğinde parlar. Bu özelliklerin hepsi metal atomlarını bir arada tutan özel bir bağ türünden, metalik bağdan kaynaklanır. Bu alt başlıkta metalik bağı elektron denizi modeliyle ve bu modelin açıkladığı özellikleri göreceksin.
Elektron denizi modeli
Metal atomlarının değerlik elektronu sayısı azdır ve bu elektronlar atoma gevşek bağlıdır. Metal katısında her atom değerlik elektronlarını ortak bir havuza bırakır; bu elektronlar belirli bir atoma ait olmadan bütün metal parçasında serbestçe dolaşır. Geriye kalan pozitif metal iyonları düzenli biçimde dizilir ve aralarında dolaşan elektron denizi tarafından bir arada tutulur. Pozitif iyonlar ile serbest elektronlar arasındaki bu çekime metalik bağ denir. Metalik bağ güçlü bir etkileşimdir ve iyonik bağ gibi yönsüzdür.
Modelin açıkladığı özellikler
Serbest elektronlar bir uca gerilim uygulanınca kolayca hareket ettiği için metaller elektriği iyi iletir; aynı elektronlar enerjiyi hızla taşıdığı için ısıyı da iyi iletir. Metal yüzeyine düşen ışık serbest elektronlarla etkileşerek yansıtılır; metaller bu yüzden parlaktır. Bir metale darbe uygulandığında iyon katmanları birbiri üzerinde kayar, ama elektron denizi her konumda iyonları bir arada tuttuğu için metal kırılmaz; metaller bu yüzden dövülerek levha, çekilerek tel hâline getirilebilir. İyonik bir katıda ise aynı kayma benzer yüklü iyonları yan yana getirir ve katı kırılır.
Alaşımlar
Metaller eritilip birbirine karıştırıldığında alaşımlar elde edilir. Alaşımlar homojen karışımlardır ve özellikleri bileşenlerinkinden farklı olabilir: bakır ile çinkonun alaşımı pirinç, bakır ile kalayın alaşımı bronzdur. Alaşımlar çoğu zaman saf metallerden daha serttir; bu yüzden takılarda saf altın yerine altın alaşımları kullanılır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bakır tel bükülebildiği hâlde bir sodyum klorür parçası darbe alınca kırılır. Bu farkı bağ türleriyle açıklayınız.
Çözüm. Bakırda pozitif iyonlar serbest elektronlardan oluşan bir elektron denizi içinde bulunur. Katmanlar kaydığında da elektron denizi iyonları bir arada tutar; tel bükülür ama kopmaz. Sodyum klorürde ise iyonlar düzenli bir yapıda zıt yüklü komşularla çevrilidir. Darbe katmanları kaydırınca aynı yüklü iyonlar yan yana gelir, birbirini iter ve tuz parçası kırılır.
Örnek 2. Metallerin katı hâlde elektriği iletmesi ile iyonik bileşiklerin yalnızca eriyik ya da çözelti hâlinde iletmesinin nedeni nedir?
Çözüm. Elektrik iletimi için serbestçe hareket edebilen yüklü tanecikler gerekir. Metallerde katı hâlde de serbest dolaşan değerlik elektronları vardır; bu yüzden metaller katı hâlde iletir. İyonik katılarda ise iyonlar bulundukları yerde sabittir; ancak eriyince ya da suda çözününce iyonlar hareket edebilir ve akımı iletebilir hâle gelir.
Sık yapılan hatalar
- Metalik bağda elektronların belirli atomlar arasında ortaklaşıldığını sanmak; elektronlar bütün metal parçasına yayılmıştır.
- Metallerin iyonlardan oluştuğu için katı hâlde iletmediğini düşünmek; serbest elektronlar akımı taşır.
- Alaşımı bir bileşik sanmak; alaşım metallerin homojen karışımıdır.
- Metalik bağ: pozitif metal iyonları ile serbest elektron denizi arasındaki çekim.
- Serbest elektronlar iletkenliği ve parlaklığı, kayabilen katmanlar işlenebilirliği açıklar.
- Pirinç bakır ve çinko, bronz bakır ve kalay alaşımıdır.