金属为何具有其特性和金属键的概述

发布网友发布时间：2022-04-30 14:46

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热心网友时间：2022-06-25 15:19

晶体分为金属晶体与非金属晶体，两者在内部结构与性能上除有着晶体所共有的特征外，金属晶体还具有它独特的性能，如具有金属光泽以及良好的导电性、导热性和塑性。但金属与非金属的根本区别是金属的电阻随着温度的升高而增大，即金属具有正的电阻温度系数，而非金属的电阻却随着温度的升高而降低，即具有负的温度系数。金属为何具有上述这些特性呢？这主要是与金属原子的内部结构以及原子间的结合方式有关。金属元素原子构造的共同特点，就是它的最外层电子（价电子）的数目少（一般仅有1-2个），而且它们与原子核的结合力弱，很容易摆脱原子核的束缚而变成自由电子。当大量的金属原子聚合在一起构成金属晶体时，绝大部分金属原子都将失去其价电子而变成正离子，正离子又按一定几何形式规则地排列起来，并在固定的位置上作高频率的热振动。而脱离了原子束缚的那些价电子都以自由电子的形式，在各离子间自由运动，它们为整个金属所共有，形成所谓“电子气”。金属晶体就是依靠各正离子与公有的自由电子间的相互引力而结合起来的，而离子与离子间以及电子与电子间的斥力则与这种引力相平衡，使金属处于稳定的晶体状态。金属原子的这种结合方式称为“金属键”。由于金属晶体是金属键结合，因而使金属具有上述一系列的金属特性。例如：金属中的自由电子在外电场作用下会沿着电场方向作定向运动，形成电流，从而显示良好的导电性。而靠离子键或共价键结合的非金属晶体，由于没有自由电子存在，故无这种特性。又如：因金属中正离子是以某一固定位置为中心作热振动的，对自由电子的流通就有阻碍作用，这就是金属具有电阻的原因。随着温度的升高，正离子振动的振幅要加大，对自由电子通过的阻碍作用也加大，因而金属的电阻是随着温度的升高而增大的，即具有正的电阻温度系数。此外，由于自由电子的运动和正离子振动可以传递热能，因而使金属具有较好的导热性。当金属发生塑性变形（即晶体中原子发生了相对位移）后，正离子与自由电子间仍能保持金属键的结合，使金属显示出良好的塑性。因为金属晶体中的自由电子能吸收可见光的能量，故使金属具有不透明性。吸收能量而跳到较高能级的电子，当它重新跳回到原来低能级时，就把所吸收的可见光的能量以电磁波的形式辐射出来，在宏观上就表现为金属的光泽。