Một dây đồng dẫn điện và uốn cong mà không vỡ vụn. Mô hình liên kết kim loại giải thích cả hai hiện tượng qua một hình ảnh duy nhất: các cation được giữ chặt bởi các electron chuyển động tự do.
Xây dựng mô hình
Các nguyên tử kim loại mất electron lớp ngoài, để lại các cation mang điện tích dương trong mạng tinh thể.
Các electron bị mất trở thành electron không định vị: tự do di chuyển khắp toàn bộ cấu trúc.
Liên kết kim loại là lực hút giữa mạng cation và các electron không định vị.
Các electron di chuyển mang điện tích trong chất rắn cũng như trong kim loại nóng chảy.
Cation: Ion mang điện tích dương được hình thành do quá trình mất electron.
Electron không định vị: Các electron tự do di chuyển khắp toàn bộ cấu trúc kim loại.
Liên kết kim loại: Lực hút giữa mạng cation và các electron không định vị.
Các ccation cố định nằm trong "biển" electron không định vị; các electron di chuyển giúp dẫn điện
Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình
Để giải thích tính chất vĩ mô, hãy nêu cấu trúc, các hạt, lực liên kết và các hạt tải điện di chuyển được.
Kim loại dẫn điện cả khi ở trạng thái rắn VÀ khi nóng chảy: hạt mang điện là các electron không định vị, linh động trong cả hai trạng thái này.
Tính dễ dẹt: Liên kết không định hướng nên các lớp có thể trượt lên nhau và liên kết tái hình thành; mạng tinh thể ion bị vỡ vụn vì sự trượt làm các điện tích cùng dấu tiếp cận nhau.
Trong phòng thí nghiệm: Khả năng dẫn điện ở cả trạng thái rắn và nóng chảy phân biệt kim loại với hợp chất ion (chỉ dẫn điện khi nóng chảy hoặc hòa tan): một quan sát, hai mô hình tách biệt.
Bắt đầu từ các đại lượng đã biết
Đã biết: Chất Z nóng chảy ở 1538 độ Celsius và dẫn điện ở cả trạng thái rắn lẫn nóng chảy.
Hạt mang điện: Các electron không định vị, linh động trong cả hai trạng thái.
Mô hình kim loại dự đoán chính xác cả hai hiện tượng trên thông qua một cấu trúc duy nhất.
Mô hình ion sẽ thất bại ở đây: các ion cố định trong chất rắn không thể dẫn điện.
Lượt của bạn: Một chất rắn ion và một chất rắn kim loại trông giống nhau. Hãy nêu một phép đo để phân biệt chúng và giải thích.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
Nhiệt độ nóng chảy của các kim loại thay đổi rất lớn; mô hình giải thích khả năng dẫn điện và tính dễ dẹt chứ không phải nhiệt độ nóng chảy cố định.
Hợp kim và tạp chất làm thay đổi tính chất: mô hình thuần túy nêu rõ giới hạn của nó.
Không đúng: Kim loại dẫn điện vì các electron có thể rời khỏi bề mặt kim loại. Thực tế, các electron này không định vị BÊN TRONG cấu trúc: dẫn điện đòi hỏi sự di chuyển xuyên suốt bên trong kim loại, chứ không phải sự thoát ra ngoài.
Tóm tắt:
Cation trong mạng tinh thể, electron tự do di chuyển qua đó.
Sự dẫn điện ở trạng thái rắn và lỏng là đặc điểm của mô hình kim loại.
Lưu ý: cần có electron di chuyển tự do để dẫn điện (không phải electron thoát khỏi kim loại).
Viết câu trả lời dựa trên kết quả thử nghiệm dẫn điện
Mẫu vật dẫn điện ở cả trạng thái rắn VÀ trạng thái lỏng.
Kim loại: electron tự do mang điện tích trong cả hai trạng thái — đây là dấu hiệu nhận biết của mô hình, không cần giải phóng ion.
Viết câu trả lời dựa trên giải thích tính dễ dãn
Đồng có thể uốn cong; natri clorua bị vỡ vụn.
Các lớp cation trượt lên nhau nhưng vẫn được giữ chặt bởi "keo" electron; liên kết kim loại giải thích tính dễ dãn, trong khi mạng tinh thể cứng nhắc gây ra tính giòn.
Viết câu trả lời dựa trên sự tương phản về hạt tải điện
Natri clorua nóng chảy dẫn điện; natri clorua rắn không dẫn điện; đồng luôn dẫn điện.
Sự tương phản này chính là đặc điểm phân biệt hạt tải: ion được tự do hóa khi nóng chảy so với electron vốn đã tự do — một thí nghiệm giúp phân biệt hợp chất ion và kim loại.
Nhiều chủ đề hơn trong Tổ chức Baccalaureate Quốc tế · IB Diploma · Chemistry · HL
