تُعرف الرابطة الفلزية بالرابطة الكيميائية التي تربط الفلزات ، أو الأيونات المعدنية ذات الشحنة الموجبة، وذلك من خلال مشاركة إلكترونات التكافؤ بينها، وبشكلٍ عام تتكون الروابط الفلزية عندما تتداخل مستويات الطاقة الخارجية لذرات المعدن، وفي العادة، لا تتم مشاركة الإلكترونات، ولا اكتسابها، ولا فقدها في الرابطة الفلزية، وبدلاً من ذلك، تتشكل الإلكترونات حول الذرتين، وتكون حرة في الانتقال، وهذا يُسمى بـ"بحر الإلكترونات".
العوامل المؤثرة على قوة الرابطة الفلزية
تختلف الرابطة الفلزية حسب المعدن، وعلى حسب الذرات المشاركة، بالإضافة إلى خصائص المعادن نفسها، و يوجد ثلاثة عوامل أساسية تؤثر على قوة الرابطة الفلزية، والتي تشمل التالي:
- عدد البروتونات: فكلما زاد عدد البروتونات، كانت الرابطة أقوى.
- عدد الإلكترونات غير المتمركزة: حيث كلما زاد عددها، زادت قوة الرابطة الفلزية، وذلك بسبب زيادة الشحنة النووية الفعالية على الإلكترونات.
- حجم الأيون: يُكوّن الأيون الأصغر رابطة فلزية أقوى بسبب قوة جذبها الكبيرة للإلكترونات، فكلما زادت الشحنة الأيونية كانت الرابطة الفلزية أقوى، علاوة على ذلك، لتحديد حجم الأيون يجب معرفة نصف القطر الأيوني، والذي يلعب دوراً مهماً في تحديد قوة الرابطة الفلزية، فكلما كان نصف القطر الأيوني أصغر، كانت الرابطة الفلزية أقوى.
مثال على تأثير حجم الأيون على الرابطة الفلزية
يشمل حجم الأيون عاملين مهمين، وهما نصف القطر، وقوة جذب الإلكترونات، والذان يؤثران معاً على قوة الرابطة الفلزية، فعلى سبيل المثال، لمعدن المغنيسيوم نصف قطر مشابه لمعدن الليثيوم، ولكن قوة جذب الشحنة الأيونية أكبر من الليثيوم، لذلك نجد أن معدن المغنيسيوم له درجة انصهار أعلى بكثير من الليثيوم، مما يعني أنه يحتاج إلى طاقة أكبر لتفكيك روابطه الفلزية.
خصائص المعادن التي تؤثر على الرابط الفلزية
تتصف المعادن بالعديد من الصفات التي يمكن أن تؤثر على الرابط الفلزية، مثل خصائص توصيلها للكهرباء والحرارة، وطاقة التأين المنخفضة، والتي تعتبر من الخصائص الكيميائية ، أما الخصائص الفيزيائية، فهي تشمل اللمعان، وقابلية المعدن للطرق، وفيما يلي شرح لهذه الخصائص:
توصيل الحرارة
تعتبر الفلزات موصلة جيدة للحرارة، بسبب زيادة الطاقة الحركية للإلكترونات، مما يجعلها تتصادم مع بعضها البعض، فتنتقل الحرارة عبرها.
توصيل الكهرباء
تعتبر الفلزات موصلة جيدة للكهرباء، نظراً لأن حاملات الشحنة في الفلزات هي الإلكترونات، وهي تمتلك طاقة حركية عالية، مما يجعل التيار يمر من خلالها.
درجات الغليان والانصهار العالية
تتصف المعادن بدرجات غليان وأنصار عالية بسبب الترابط المعدني القوي، حيث تكون قوة التجاذب بينها عالية جداً، مما يستلزم كمية كبيرة من الطاقة لتفكيك هذه الروابط، ولكن يوجد بعض الاستثناءات، مثل الزنك، والزئبق.
قابلية الطرق والطي
تتصف المعادن بقابليتها للطرق والطلي بسبب خاصية بحر الإلكترونات، حيث يحمي البروتونات الموجودة في ذرة المعدن، مما يساعد على منع تغير هيكل المعدن، بالإضافة إلى عدم تضرره، ويمكن أن يتغير هيكل المعدن من خلال إعادة ترتيب البروتونات، ولكن مع ذلك، يمكن لبحر الإلكترونات أن يتكيف مع الترتيب الجديد، ويحافظ على المعدن سليماً.
