Liaison métallique
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La liaison métallique est un type de liaison chimique, la liaison qui permet la cohésion des atomes d'un métal.
Une liaison métallique met en jeu un très grand nombre d'atomes (typiquement plusieurs millions voire plus). Ces atomes mettent en commun un ou plusieurs électrons, appelés « électrons libres » — ces électrons sont à l'origine de la conductivité électrique des métaux.
Par rapport à la liaison covalente, on peut voir les électrons libres comme des électrons délocalisés à toute la pièce métallique. On peut décrire les niveaux d'énergie des atomes par la théorie des bandes.
La nature de la liaison métallique est très étudiée par la physique du solide. Les caractéristiques physiques des métaux tels que la malléabilité, la ductilité, la conductivité de la chaleur s'expliquent par la nature de cette liaison.
L'énergie entre deux atomes de ce type de liaison s'inscrit sous la forme de l'énergie d'une liaison covalente :
• U(r)=-A/r^m +B/r^n (m<n).
L'influence de m<n, implique qu'à longue distance (r), le terme attractifs qui est négatif, est prépondérant. De ce fait les atomes s'attirent entre eux, jusqu'au puits d'énergie où l'énergie est minimal et en équilibre.
On considère que les atomes sont immobiles, ceci n'est vrai qu'à 0°K.
A la température ambiante, les atomes ont une certaines mobilités, de ce fait la positions de ces derniers ce trouve légèrement décalé de cette position d'équilibre, cette variation est la caractéristique du coefficient de dilatation.
Historique
La nature des métaux a fasciné l'humanité pendant des siècles, parce que ces matériaux ont fourni des outils aux propriétés inégalées dans la guerre et en paix. La raison de leurs propriétés et la nature du lien qui les maintient ensemble restait un mystère depuis des siècles, même si des progrès considérables ont été réalisés dans leur traitement et leur élaboration.
Comme la chimie devenait une science, il est devenu clair que les métaux formaient la grande majorité de la table périodique des éléments et des progrès considérables ont été réalisés dans la description des sels qui peuvent être formées par des réactions avec les acides. Avec l'avènement de l'électrochimie, il est devenu clair que les métaux sont généralement présents dans les solutions sous forme d'ions chargés positivement et les réactions d'oxydation des métaux sont bien comprise dans le domaine électrochimique. Les métaux seraient imagés comme des ions positifs maintenus ensemble par un océan d'électrons négatifs. Avec l'avènement de la mécanique quantique ce modèle a reçu une interprétation plus formelle dans la forme du modèle d'électrons libres et son futur élargissement, le modèle d'électrons quasi libres. Dans ces deux modèles, les électrons sont considérés comme un gaz voyageant à travers la trame du solide avec une énergie qui est essentiellement isotrope en ce sens qu'elle dépend du carré de l'amplitude, et non de la direction du vecteur d'onde k.
En k-espace trois dimensions, l'ensemble des points des plus hauts potentiels (la surface de Fermi) devrait donc être une sphère.
Voir aussi
- Phonon
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