Металлическая связь
Все металлы, кроме ртути Hg, при обычных условиях — твердые кристаллические вещества. Атомы большинства металлов на внешнем электронном слое содержат небольшое число электронов. Эти электроны относительно слабо связаны с ядрами и поэтому легко могут отрываться.
При этом образуются положительно заряженные ионы металла и электроны, которые относительно свободно перемещаются по всему объему кристалла металла: Na → Na+ + e−.
Совокупность таких «свободных» электронов получила название электронного газа. Именно благодаря относительно свободному перемещению электронов металлы обладают высокой электрической проводимостью и теплопроводностью. Кристалл металла можно представить как ассоциацию положительных ионов, связанных друг с другом электронным газом. Следовательно, для металлов характерна химическая связь, которая также основана на обобществлении валентных электронов. Только в этом случае электроны принадлежат не двум, а всем атомам в кристалле металла.
Межмолекулярное взаимодействие
Несмотря на то что молекулы в целом электронейтральны, они способны притягиваться друг к другу. Такое притяжение называется межмолекулярным взаимодействием.
Межмолекулярное взаимодействие, как и химическая связь между атомами, имеет электростатическую природу. Однако, в отличие от химической связи, межмолекулярное взаимодействие относительно слабое. Взаимодействие между молекулами возможно потому, что большинство молекул являются полярными и представляют собой диполи.
Неполярными являются молекулы простых веществ (H2, O3, P4 и т. п.), а также ряд бинарных молекул (CH4, SiF4, CO2) с симметричным расположением атомов.
Диполи могут быть постоянными (например, полярные молекулы HCl, H2O и т. п.) или существовать в течение очень короткого промежутка времени (временные). Такие диполи могут образовываться даже в неполярных молекулах. Причины, которые приводят к возникновению временных диполей, различны: электрические и магнитные поля, влияние других молекул и т. д. Важно то, что диполи могут взаимодействовать между собой. Такое взаимодействие заключается в притяжении диполей друг к другу своими противоположно заряженными полюсами.
Наличие межмолекулярного взаимодействия обусловливает переход молекулярного вещества из газообразного в жидкое, а затем и в твердое состояние. Поэтому оно определяет многие физические свойства таких веществ: низкие температуры кипения и плавления, невысокие электрическую проводимость и теплопроводность, твердость, плотность и др. Энергия межмолекулярного взаимодействия зависит прежде всего от двух основных характеристик молекулы — ее полярности и размера. Чем больше полярность и размер молекулы, тем сильнее они связываются друг с другом. Из двух веществ молекулярного строения более
высокая температура плавления и кипения будет у того вещества, для которого межмолекулярное взаимодействие сильнее. Например, у простых веществ водорода H2 и кислорода O2 температуры кипения равны соответственно −253 °С и −183 °С, а у более сложных веществ — аммиака NH3 и серной кислоты H2SO4 они составляют соответственно −33 °С и +280 °С.