Metalni karakter
Metalni karakter opisuje koliko lako elementi pokazuju tipično metalno ponašanje: relativno lako predaju elektrone, tvore katione i u čvrstom stanju mogu sudjelovati u vezi s delokaliziranim elektronima. Nije riječ o jednoj izravno izmjerenoj konstanti, nego o rezultatu više povezanih svojstava elektronske strukture.
Što zapravo znači „metalniji“
Element nije metal samo zato što ima „malo valentnih elektrona“. Važno je jesu li valentni elektroni dovoljno slabo vezani i mogu li njihova stanja u kondenziranoj tvari tvoriti vrpce pogodne za metalnu vezu i provođenje struje.
Na atomskoj razini korisni pokazatelji su niska prva energija ionizacije, niža elektronegativnost i laka tvorba kationa. U materijalu dodatno odlučuju kristalna struktura, preklapanje orbitala i popunjenost energijskih vrpci.
Zašto metalni karakter raste niz skupinu
Niz skupinu dodaju se elektronske ljuske. Valentni elektron prosječno je dalje od jezgre i jače zasjenjen, pa njegovo uklanjanje obično zahtijeva manje energije. To pomaže objasniti jači metalni karakter Cs u odnosu na Li.
Samo povećanje Z nije dovoljno. Veća udaljenost i zasjenjenje mogu nadvladati veći broj protona, pa prva energija ionizacije alkalijskih metala niz skupinu pada.
Usporedi trend
Zašto preko periode metalnost obično pada
U glavnim skupinama udesno raste efektivno nuklearno privlačenje valentnih elektrona. Polumjer se obično smanjuje i elektron se teže uklanja. Istodobno raste sposobnost privlačenja elektrona u vezi.
Perioda 3 zato prelazi od metalnih Na i Mg preko Al i polumetala Si do nemetala P, S i Cl. Prijelaz je kemijski postupan, a ne oštra geometrijska granica u periodnom sustavu.
Polumetali pokazuju da ne postoji jedna ljestvica
Si, Ge, As ili Sb imaju miješana svojstva: mogu tvoriti kovalentne mreže, poluvodiče i spojeve čije ponašanje snažno ovisi o partneru i strukturi. Naziv polumetal koristan je opisno, ali nije temeljno kvantno stanje.
Ni prijelazni metali ne mogu se poredati jednom jednostavnom strelicom. d elektroni, više oksidacijskih stanja i jaka metalna veza znače da uvijek treba navesti koje se konkretno svojstvo uspoređuje.
Od atoma do vodiča
Električna vodljivost ne nastaje zato što pojedini atom „ima slobodne elektrone“. U kristalu se velik broj atomskih orbitala spaja u energijske vrpce. Ako su dostupna stanja djelomično popunjena ili se vrpce preklapaju, elektroni mogu odgovoriti na električno polje.
Laka ionizacija atoma i dobra vodljivost metala imaju zajednički korijen u elektronskoj strukturi, ali nisu ista veličina i jedna se ne može izravno izračunati samo iz druge.
Riješeni primjeri
1. Na ili Cl u periodi 3?
Rješenje
Na je metalniji: njegov elektron 3s¹ mnogo se lakše uklanja od valentnih elektrona klora.
2. Li ili Cs?
Rješenje
Cs je metalniji jer je njegov valentni elektron dalje od jezgre i jače zasjenjen.
3. Je li dovoljna niska energija ionizacije?
Rješenje
Ne. To je važan atomski pokazatelj, ali svojstva čvrstog metala ovise i o strukturi vrpci i vezi.