MeRSZ online
okoskönyvtár
Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.
Általános és bioszervetlen kémia
A férnes kötés
A kémiai elemek nagyobbik része fém. A fémek jellegzetes tulajdonságai a „fémes fény” (szürke szín), kovácsolhatóság és nyújthatóság. Vékony szálak, lemezek és fóliák készíthetők a fémek többségéből. Sűrűségük viszonylag nagy, bár van néhány kivétel (Li, Na, Mg stb.). A fémek jól vezetik a hőt és az elektromosságot. Általában redukálószerek, ezért vegyületeikben pozitív fémionként találhatók.
A fenti tulajdonságokat magyarázza a fémes kötés sávelmélete. A fémek többségében (s- és d-mező elemei) a legkülső elektronhéjon (legmagasabb energiaállapotban) egy vagy két s-elektront találunk. Amikor a fématomok közelednek egymáshoz, kialakul a fémekre jellemző, szoros illeszkedésű kristályszerkezet. A legkülső héjon lévő elektronok, az ún. vegyértékelektronok energiaszintjei módosulnak, egymáshoz közel álló energiaszintű molekulaorbitálok sorozata alakul ki. A folyamatot a Li fémrácsának kialakulásán mutatjuk be (19. ábra).
A fémrács kialakulásának első mozzanatát a kétatomos „lítiummolekula" (Li2) jelenti (19. ábra felső része). A Li-atom elektronkonfigurációja ls22s1, a kristályrács kialakításában csak a vegyértékelektron vesz részt (2s1). Az atomorbitálok energiaszintje módosul, és két új energiaszintű molekulaorbitál alakul ki (vö. a kovalens kötés molekulaorbitál-elméletével). Pl. a Li4-molekulában a 4 atomorbitál azonos energiaszintjéből négy különböző energiájú molekulaorbitál alakul ki. Ha igen sok Li-atom helyezkedik el a fémrácsban, akkor az új molekulaorbitálok energianívói annyira közel lesznek egymáshoz, hogy energiasávot alkotnak (19. ábra alsó része). Az energiasávban az elektronok viszonylag szabadon mozognak (,,elektrontenger”), míg a pozitív töltésű fémionok rögzítve találhatók a férnrácsban.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1438aebszk_309/#m1438aebszk_309 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_309/#m1438aebszk_309)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_309/#m1438aebszk_309)
19. ábra. Az energiasáv képződése a Li-fémkristályban. Az s-pályák átfedésével létrejött s-energiasáv csak félig van töltve elektronokkal, ezért az elektronok csekély energiabefektetéssel átléphetnek az üres molekulapályákra
A szilárd fémek fenti modellje összhangban van a jó kovácsolhatósággal és nyújthatósággal (20. ábra). A rácsszerkezet pozitív töltésű ionjai elmozdulhatnak anélkül, hogy a fémes kötés gyöngülne. Az „elektrontenger” helyhez nem kötött (delokalizált) elektronjai mindig kiegyenlítik a pozitív töltésű rétegek közti taszítócrőt.
Harvard
(): . : .
: /hivatkozas/m1438aebszk_312/#m1438aebszk_312 ()
Chicago
. . . : .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_312/#m1438aebszk_312)
APA
(). . .
(: /hivatkozas/m1438aebszk_312/#m1438aebszk_312)
20. ábra. A fémek nyújthatósága. A fémekben a rácssík eltolása nem változtatja meg a környezetet, jól nyújthatók és alakíthatók
A fémek átlátszatlansága, fémesszürke színe is az „elektrontenger” egymáshoz közel álló energiaszintű elektronjaival értelmezhető. Gyakorlatilag minden hullámhosszú fény abszorbeálódik, mivel nagyon sokféle elektronátmenet lehetséges, ezért a fém átlátszatlan. A fémes fényt a kristály felületén lévő delokalizált elektronok gerjesztése, majd az abszorbeált fény visszasugárzása okozza.
A sávelmélet alapján a fémek elektromos vezetőképességét is értelmezni lehet. A Li-kristályban az energiasáv csak félig van betöltve elektronokkal, ezért feszültségkülönbség hatására az elektronok a sáv üres (betöltetlen) részébe kerülnek és ezek a gerjesztett elektronok elmozdulnak. A gerjesztett elektronok helyén egy „lyuk” marad vissza, ami a szomszédos elektron átlépésével betöltődik, de ezzel újabb lyuk keletkezik. A lyuk tehát végigvándorol a kristályon, míg egy külső fonásból származó elektron be nem tölti. A sávelmélet szerint a gerjesztett elektron és a lyuk vándorlása ellentétes, a fémkristálynak sem a töltése, sem a tömege nem változik az elektromos áram vezetése során. Hasonló módon értelmezhető más fémek elektromos vezetőképessége is. A vegyérték elektronoksávjának kialakításában gyakran üres p és d-atomorbitálok is részt vesznek.
A fémek elektromos vezetőképessége a hőmérséklet növelésével csökken. A kristályrács fémionjainak nő az energiája, rezgő mozgásuk fokozódik, így a potenciálkülönbség hatására mozgó elektronokkal gyakrabban ütköznek, ami az ellenállást növeli. Az alacsony hőmérsékleten észlelt szupravezetést az elektronok szabad áramlása okozza, a fémrács ionjai már alig fejtenek ki ellenállást a sávban mozgó elektronokkal szemben. Fémekben a szupravezetést csak nagyon alacsony hőmérsékleten (általában néhány kelvin), míg a kerámia-oxidokban (Ba-La-Cu-oxidok) már lényegesen magasabb hőmérsékleten (30-100 K) is lehet észlelni.
Tartalomjegyzék
- ÁLTALÁNOS ÉS BIOSZERVETLEN KÉMIA
- Impresszum
- Az Olvasóhoz
- Általános kémia
- Kémiai alapfogalmak
- Az atomok elektronszerkezete és a periódusos rendszer
- A molekulák szerkezete
- Halmazállapotok
- Oldatok és kolloidok
- A víz és a vizes oldatok
- Kémiai egyensúlyok
- A kémiai egyensúly törvénye
- Egyensúlyok elektrolitoldatokban
- A víz disszociációs egyensúlya: Kv, pH és pOH
- Savakdisszociációs egyensúlya: Ks
- Bázisok disszociációs egyensúlya: Kb
- Összefüggés a Ks, Kb és Kv között
- Ionok reakciója vízzel
- Vizes sóoldatok kémhatása: hidrolízis
- A közös ion hatása
- Titrálási görbék
- Többértékű savak disszociációja
- Pufferoldatok
- Foszfátpuffer
- Hidrogén-karbonát–szén-dioxid puffer
- A víz disszociációs egyensúlya: Kv, pH és pOH
- Elektrolitok oldhatósága és az oldhatósági szorzat
- Kémiai termodinamika
- Reakciókinetika
- Elektrokémia
- A redoxifolyamatok termodinamikája
- Az elektrokémia gyakorlati alkalmazásai
- Bioszervetlen kémia
- Komplex vegyületek
- Az élethez szükséges elemek áttekintése
- Az alkálifémek szerepe biológiai rendszerekben
- A magnézium és a kalcium biológiai jelentősége
- Az átmenetifémek komplexei
- A vas biológiai jelentősége
- A réz biológiai jelentősége
- A cinkcsoport elemeinek biológiai jelentősége
- Metallotioneinek és funkciójuk
- A molibdén és a mangán biológiai szerepe
- A vanádium, króm, kobalt és nikkel élettani hatása
- A platinakomplexek daganatellenes hatása
- Az alumínium- és az óncsoport elemeinek biológiai szerepe
- A szilíciumvegyületek biológiai szerepe
- A nitrogén és foszfor szerepe a biológiai rendszerekben
- Az oxigéncsoport elemeinek biológiai jelentősége
- A halogének bioszervetlen kémiája
- Irodalom a bioszervetlen kémia fejezeteihez
- Rendszám- és atomtömeg-táblázat
Kiadó: Semmelweis Kiadó
Online megjelenés éve: 2026
ISBN: 978 963 331 705 1
A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.
Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//
BibTeXEndNoteMendeleyZotero
gomb segítségével választhatsz, hogy fejezetről fejezetre lapozva vagy inkább folyamatosan görgetve olvasnád-e a könyvet.
