Грађа атома и хемијске везе — Наука о материјалима

Све што знаш о металима — њихова чврстоћа, њихова проводљивост, њихова деформабилност — произлази из грађе њихових атома. Наука о материјалима зато почиње један ниво ниже него што мислиш.

Атом се састоји од језгра (протони + неутрони) и омотача од електрона. Електрони се налазе у љускама, а најспољнија љуска — валентни електрони — одлучује о хемијском понашању. Метали имају мало слабо везаних валентних електрона. Управо је то њихова тајна.

У металу атоми предају своје валентне електроне у заједнички лонац: „електронски гас" који слободно путује кроз решетку. Позитивно набијена атомска језгра пливају у том језеру негативних електрона. То је метална веза. Она објашњава скоро све:

• Проводљивост: Слободни електрони преносе струју и топлоту. Зато бакар проводи боље од челика, а челик боље од керамике.

• Деформабилност: Кад се метал савија, атомска језгра клизе једно поред другог — облак електрона их и даље држи заједно. Зато се метал може ковати, ваљати и савијати без пуцања.

• Сјај: Слободни електрони рефлектују светлост.

Поред металне везе постоје јонска веза (електрони се потпуно преносе, нпр. кухињска со) и атомска веза (електрони се деле, нпр. у дијаманту). Обе су важне код керамика и пластике — и објашњавају зашто су оне крте: не могу се деформисати као метали, а да не пукну.

За је одлучујућа трећа ствар: . Кад убациш страни атом у металну решетку, постоје две могућности. Или је страни атом сличне величине и замењује атом домаћина — (нпр. у гвожђу). Или је довољно мали да уђе у празнине — (нпр. у гвожђу).

Управо ти убачени атоми угљеника су разлог зашто челик уопште може да се кали: они затежу решетку. Више о томе у чланку о и стварању .