0000075 (4)

Metale wyróżniają się właściwościami sprężystymi, dość łatwo ulegają odkształceniom plastycznym, są kowalne. Podczas działania sił ścinających warstwy atomów mogą przemieszczać się bez zaistnienia sytuacji odpowiadającej wiązaniom jonowym (ryc. 3.9). Dotyczy to zwłaszcza metali alkalicznych o jednym elektronie walencyjnym, są one miękkie, plastyczne, łatwo topliwe. Za to metale o większej liczbie elektronów walencyjnych są związane silniej, są twardsze, bardziej kruche, trudniej topliwe. Energia wiązania rzędu kilku cV/atom.

Metale wyróżniają się także dobrym przewodnictwem elektrycznym i cieplnym. Swobodne elektrony łatwo przemieszczają się w polu elektrycznym, względnie biorąc udział w ruchu cieplnym mogą być pośrednikami w transporcie ciepła. Światło padające na metale, współdziałając ze swobodnymi elektronami zostaje odbite, stąd połysk metaliczny i brak przeźroczystości.

Kryształy o wiązaniach międzycząsteczkowych. Atomy względnie cząsteczki mogą wzajemnie oddziaływać wiązaniami typu van der Waalsa (3.1.2). Wiązania te dojdą do głosu zwłaszcza w niskich temperaturach, kiedy są w stanie oprzeć się destrukcyjnemu działaniu ruchu cieplnego. W ten sposób atomy gazów szlachetnych lub cząsteczki wodoru mogą w niskich temperaturach tworzyć słabo związane struktury krystaliczne. Kryształy o wiązaniach cząsteczkowych mają niskie temperatury krzepnięcia, dlatego wiele z nich w temperaturze pokojowej występuje w fazie ciekłej lub gazowej. Energia wiązania rzędu ułamków eV/cząsteczkę.

Także wiązania wodorowe mogą łączyć cząsteczki w struktury krystaliczne, jak to ma miejsce na przykład w przypadku lodu (ryc. 3.20).

Kryształy o wiązaniach mieszanych. Wiązania sieci krystalicznej rzadko kiedy bywają czysto jonowe, kowalencyjne, metaliczne czy międzycząsteczkowe. Wiązania kowalencyjne mogą mieć charakter częściowo jonowy lub cząsteczkowy. Tego rodzaju wiązania mieszane znacznie zmieniają właściwości substancji. Charakter mieszany mają dla przykładu jak już wspomniano kryształy grafitu (ryc. 3.10). W płaszczyznach pierścieni węglowych wiązania mają charakter kowalencyjny, natomiast płaszczyzny te są ze sobą związane znacznie słabszymi wiązaniami van der Waalsa. W związku z tym grafit jest miękki, ponadto przewodzi prąd elektryczny, co wiąże się z elektronami n w pierścieniach węglowych.

Sieć rzeczywista. Defekty. Dynamika sieci. Niektóre właściwości fizyczne substancji w stanie stałym można było — przynajmniej jakościowo — wytłumaczyć z punktu widzenia rodzaju struktury i wiązań między jej elementami. Próby ilościowego wyjaśnienia tych właściwości napotykają na duże trudności. Na przykład wyliczenie modułu sprężystości postaciowej przy założeniu, że odkształcenie postaci jest wynikiem poślizgu jednej warstwy elementów sieci względem drugiej, dają wyniki niezgodne z doświadczalnymi. Otrzymanie odkształcenia nieodwracalnego (plastycznego), przy którym elementy sieci przemieściłyby się o jeden węzeł, wymagałoby według tej teorii działania siły o kilka rzędów wielkości większej jak w rzeczywistości. Niezgodność wyników teoretycznych z doświadczalnymi jest spowodowana przyjęciem zbyt uproszczonego modelu. Sieci krystaliczne rzeczywiste, spotykane w naturze, daleko odbiegają od doskonałych, w których elementy sieci idealnie obsadzają wszystkie węzły. W kryształach naturalnych z reguły spotyka się niedoskonałości strukturalne zwane defektami. Mogą to być defekty punktowe, w postaci luk, czyli węzłów sieci nieobsadzonych, względnie dodatkowych

v

82