מבנה האטום וקשרים כימיים

כל מה שאתה מכיר במתכות — החוזק שלהן, המוליכות שלהן, היכולת שלהן להתעוות — נובע מהמבנה של האטומים שלהן. תורת החומרים מתחילה לכן רמה אחת נמוך ממה שחושבים.

אטום מורכב מגרעין (פרוטונים + נויטרונים) ומעטפת של אלקטרונים. האלקטרונים יושבים בקליפות, והקליפה החיצונית ביותר — אלקטרוני הערכיות — קובעת את ההתנהגות הכימית. למתכות יש מעט אלקטרוני ערכיות קשורים רופף. בדיוק זה הסוד שלהן.

במתכת האטומים מוסרים את אלקטרוני הערכיות שלהם לסיר משותף: „גז אלקטרונים" שנע בחופשיות דרך הסריג. גופי האטומים הטעונים חיובית צפים בים הזה של אלקטרונים שליליים. זהו הקשר המתכתי. הוא מסביר כמעט הכל:

• מוליכות: האלקטרונים החופשיים מובילים חשמל וחום. לכן נחושת מוליכה טוב מפלדה ופלדה טוב מחרסינה.

• יכולת עיוות: כשמכופפים את המתכת, גופי האטומים מחליקים זה על זה — ענן האלקטרונים עדיין מחזיק אותם יחד. לכן אפשר לרקוע, לגלגל ולכופף מתכת בלי שהיא תישבר.

• ברק: האלקטרונים החופשיים מחזירים אור.

מלבד הקשר המתכתי יש את הקשר היוני (אלקטרונים מועברים לחלוטין, למשל מלח שולחן) ואת הקשר האטומי (אלקטרונים משותפים, למשל ביהלום). שניהם חשובים בחרסינות ובפלסטיקים — ומסבירים למה הם פריכים: הם לא יכולים להתעוות כמו מתכות בלי להישבר.

ל יש דבר שלישי שהוא מכריע: ה. כשאתה מכניס אטום זר לתוך סריג מתכתי, יש שתי אפשרויות. או שאטום הזר דומה בגודלו ומחליף אטום מארח — ה (למשל בברזל). או שהוא קטן מספיק כדי להיכנס לרווחים — ה (למשל בברזל).

בדיוק אטומי הפחמן המוכנסים האלה הם הסיבה שפלדה בכלל יכולה להתקשות: הם מותחים את הסריג. עוד על כך במאמר על והיווצרות ה.