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金属键与金属的性质

金属結合と金属の性質

I 物質の構成／金属結合

一句话结论

金属键是金属阳离子与自由电子之间的结合。自由电子能在整块金属里移动，所以金属导电导热、有金属光泽，而且有展性与延性。

离子晶体一敲就裂，金属一敲却变薄不裂。两者内部都是带电粒子的规则排列，为什么受力之后的反应完全相反？答案在于金属里的电子不属于任何一个原子。

为什么是这样

金属元素的价电子少、电离能小，容易脱离原来的原子。在金属单质里，这些价电子脱离各自的原子之后并不归属于某个特定原子，而是在整块金属中自由移动 —— 所以叫自由电子。

剩下的金属阳离子规则排列，被这片自由电子「胶」在一起。这种阳离子与自由电子之间的结合叫金属键。与离子键相比，关键差别是没有固定的正负配对：电子是公用的，不属于哪一对。

正因为没有固定配对，金属受力时离子层可以互相错开而不出现同号离子正对的情况 —— 自由电子跟着流动，结合并不断裂。这就是金属能被打薄（展性）、拉长（延性）的原因，而离子晶体在同样的错动下会因同号离子排斥而碎裂。

金属的三条典型性质都由自由电子解释。导电性：自由电子本来就能移动，加电压就形成电流；而且与离子晶体不同，金属固体就导电，不必熔化。导热性：自由电子在移动中把动能迅速传开。金属光泽：自由电子能吸收并立即重新放出可见光，所以表面反射率高。

熔点则跨度很大，不能一概而论。汞在常温就是液体（−39 ℃），而钨高达 3400 ℃ 以上。金属键的强弱与价电子数、离子半径都有关，所以「金属熔点都很高」是错的印象 —— 常温常压下是液体的单质只有汞和溴两种，其中汞就是金属。

把两种以上金属（或金属与非金属）熔在一起得到的材料叫合金。合金里原子大小不一，层与层之间不容易错动，所以通常比纯金属更硬 —— 黄铜（铜锌）、青铜（铜锡）、不锈钢（铁铬镍）都是这个道理。

题目常把金属晶体与离子晶体放在一起比较，问「哪个固体导电」或「哪个受力会碎」。两问都回到同一个判据：电子是公用的还是配对固定的。

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