В металлах связь между атомами является результатом коллективизации электронов. В типичном кристалле c металлическим типом связи каждый атом имеет большое число ближайших соседей и связей (ГЦК и ГПУ – 12, ОЦК ~ 14). Хотя каждая из этих связей слабая, но из-за их большого числа кристалл обладает значительной прочностью.
Основные черты металлического
кристалла
1. Периодическое расположение ионов. Согласно принципу Паули электроны, находящиеся в заполненной оболочке, связаны только со своим атомом.
2. Квазиоднородная плотность распределения отрицательного заряда, обусловленная всеми внешними валентными электронами. Они образуют электронный газ, частицы которого движутся с тепловыми скоростями.
Коллективное действие этих электронов обеспечивает металлический тип связей в твердом теле. Плотность свободных электронов может составлять от 1 электрона на атом (2* 1028 м-3) и выше, в зависимости от валентности атомов металла.
В модели свободных электронов считается, что влиянием периодического положительного потенциала ионных остатков можно пренебречь. Электроны движутся свободно по всему объему кристалла, наталкиваясь на потенциальный барьер только у поверхности твердого тела.
Рассмотрение свободных электронов с позиций квантовой статистики наиболее применимо к щелочным металлам, но в первом приближении дает верное представление и о других металлах.