מה would explain this observation?
- חוט נחושת מוליך חשמל ומתכופף ללא שבירה. המודל המתכתי מסביר שני תכונות אלו באמצעות דמיון אחד: קטיונים הקושרים אלקטרונים זזים.
בנה את המודל
- אטומי מתכת מאבדים אלקטרונים חיצוניים, ומשאירים קטיונים חיוביים ברשת.
- האלקטרונים שהועברו הופכים לאלקטרונים לא-ממוקמים: חופשיים לנוע בכל הרשת.
- הקשר המתכתי הוא המשיכה בין רשת הקטיונים לבין האלקטרונים הלא-ממוקמים.
- האלקטרונים הזזים נושאים מטען בחומר המוצק ובמתכת המותכת.
- קטיון: יון טעון בחיוב שנוצר מאובדן אלקטרונים.
- אלקטרונים לא-ממוקמים: אלקטרונים החופשיים לנוע בכל הרשת המתכתית.
- קשר מתכתי: משיכה בין רשת של קטיונים לבין אלקטרונים לא-ממוקמים.
קטיונים קבועים בים של אלקטרונים לא-ממוקמים; האלקטרונים הזזים מבצעים הולכה
בחר עדויות שיכולות לבחון אותו
- כדי להסיר תכונה מאקרוסקופית, ציין את המבנה, החלקיקים, הכוחות ונושאי המטען הניידים.
- מתכות מוליכות במצב מוצק AND מותך: נשאי המטען הם האלקטרונים הלא-ממוקמים, הניידים בשני המצבים.
- גמישות: הקשר אינו כיווני, כך שכפלים יכולים להחליק והקשר מתחדש; רשתות יוניות נשברות משום שהחלקה מביאה טעונים זהים לידי מגע.
במעבדה: הולכה בשני המצבים (מוצק ומותך) מבדילה מתכת מחומר יוני (שהוא מוליך רק כאשר מותך או מומס): תצפית אחת, שני מודלים נפרדים.
עבוד מכמויות ידועות
- נתון: חומר Z מהמם בטמפרטורה 1538 מעלות צלזיוס ומוליך גם במצב מוצק וגם במצב מותך.
- נשאי מטען: אלקטרונים לא-ממוקמים, הניידים בשני המצבים.
- המודל המתכתי חוזה את שתי התצפיות באמצעות מבנה אחד.
- מודל יוני נכשל כאן: יונים קבועים במצב מוצק אינם יכולים לבצע הולכה.
תורכם: מוצק יוני ומוצק מתכתי נראים זהה. ציינו מדידה אחת שמבדילה ביניהם והסבירו אותה.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- נקודות ההמסה משתנות מאוד בין מתכות; המודל מסביר הולכה וגמישות, אך לא נקודת המסה קבועה.
- סגסוגות וזיהומים משנים תכונות: המודל הנקי קובע את גבולותיו.
לא נכון: מתכות מוליכות כיוון שאלקטרונים יכולים לצאת מהמתכת. האלקטרונים הם לא-ממוקמים בתוך המבנה: ההולכה דורשת תנועה דרך המתכת, לא יציאה ממנה.
מפת מושגים:
- קטיונים ברשתה, אלקטרונים לא-ממוקמים הנעים דרכה.
- הולכה במצב מוצק ובמצב נוזלי מסמנת את המודל המתכתי.
- יש לשים לב: אלקטרונים צריכים לצאת מהמתכת כדי להוליך.
כתוב מבחינת מבחן הולכה
- דגימה מוליכה גם במצב מוצק וגם במצב נוזלי.
- מתכתי: אלקטרונים לא-ממוקמים מעבירים את המטען בשני המצבים — חתימת המודל, ללא יונים לשחרור.
כתוב מבחינת הסבר רכות ומתכנות
- נחושת מתכופפת; נתרן כלורי נשבר.
- שכבות הקטיונים מחליקות בעוד שה"דבק" האלקטרוני שומר על הידוק — קשר מתכתי מסביר מתכנות; רשתה קשיחה מסבירה שבירות.
כתוב מבחינת ניגוד נושאי המטען
- NaCl נוזלי מוליך; NaCl מוצק אינו מוליך; נחושת תמיד מוליכה.
- הניגוד הוא נושא המטען: יונים ששוחררו בהמיסה לעומת אלקטרונים החופשיים כבר — ניסוי אחד מפריד בין קשר יוני למתכתי.