Металлические кристаллы

Металли́ческие криста́ллы, кристаллы, в которых атомы объединены металлическими химическими связями. При образовании кристаллической решётки металлического кристалла атомы сближаются до касания, валентные орбитали соседних атомов перекрываются, вследствие чего электроны свободно перемещаются с орбитали одного атома на свободные и близкие по энергии орбитали соседних атомов. В результате этого в кристаллической решётке металлического кристалла возникают обобществлённые свободные электроны, которые непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами узлов решётки, электростатически связывая их в единое целое.

Для металлических кристаллов характерны высокие координационные числа, плотные и плотнейшие упаковки частиц. Сферическая симметрия частиц, составляющих металлические кристаллы, объясняется ненаправленностью металлической связи. Большинство металлических кристаллов имеет кристаллические решётки одного из трёх типов: объёмноцентрированную кубическую (ОЦК), гранецентрированную кубическую (ГЦК) и гексагональную плотноупакованную (ГПУ). Так, ${\displaystyle Na}$ и другие щелочные металлы кристаллизуются в ОЦК-решётке; ${\displaystyle Be}$, ${\displaystyle Mg}$ и другие щёлочноземельные металлы (кроме ${\displaystyle Ba}$) – в ГПУ-решётке, ${\displaystyle {\text{А}}l}$ – в ГЦК-решётке. Именно эти 3 типа структуры характерны и для металлов групп ${\displaystyle {\text{С}}u}$ (ГЦК) и ${\displaystyle Zn}$ (ГПУ), а также для других переходных металлов. Структуры с многослойными плотнейшими упаковками наблюдаются у некоторых редкоземельных металлов ( ${\displaystyle Nd}$, ${\displaystyle Pr}$, ${\displaystyle Sm}$ ).

Свободно движущиеся электроны обусловливают высокие тепло- и электропроводность металлических кристаллов (см. Металлы). Для большинства металлических кристаллов характерны также высокая ковкость, высокие температуры плавления и кипения. Применяемые на практике металлические кристаллы почти всегда представляют собой сплавы.