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普通化學/金屬鍵

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結構回顧

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原子是由三種亞原子粒子組成的粒子。質子、中子和電子。質子和中子在原子核中,電子圍繞原子核執行。這些電子可以離開原子,這一點尤其重要,特別是對於金屬而言。移除電子的能量稱為電離能,對於金屬而言非常低,因此金屬傾向於在可能的情況下失去其最外層(價)電子。電子與原子核之間的吸引力稱為靜電吸引力。這種靜電吸引力非常強,能夠將大型結構結合在一起。

金屬鍵發生在金屬原子之間。而離子鍵將金屬與非金屬結合在一起,金屬鍵將大量的金屬原子結合在一起。一片鋁箔和一根銅線都是你可以看到金屬鍵作用的地方。

“電子海”可以自由地在正金屬離子的晶體中流動。

當形成金屬鍵時,s 和 p 電子離域。它們沒有圍繞原子核執行,而是形成了一個圍繞正金屬離子的“電子海”。電子可以自由地在由此產生的網路中移動。這種“電子海”與正離子之間的靜電吸引力充當將金屬結構結合在一起的“膠水”。

電子的離域性質解釋了金屬的一些獨特特性

金屬是良好的導電體 電子海可以自由流動,允許電流透過。
金屬是良好的導熱體 由於熱能是由粒子的運動定義的,因此電子海為這種動能的傳遞提供了一個極好的媒介。
金屬具有延展性(可以拉成細絲)
和延展性(可以錘成薄片)
當金屬變形時,區域性鍵斷裂,但會在新的位置迅速重新形成。
金屬呈灰色且有光澤 光子(光粒子)無法穿透金屬,因此它們會從電子海中反射出來。
金是黃色的,銅是紅棕色的 實際上,反射頻率存在上限。對於大多數金屬來說,它太高而無法看到,但對於金和銅來說則不是。
金屬具有很高的熔點和沸點 金屬鍵非常強,因此原子不願分解成液體或氣體。

反應性和溶解性

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幾乎所有金屬在大多數溶劑中幾乎完全不溶,無論是有機溶劑還是無機溶劑。這是因為金屬之間的鍵非常強,溶劑無法溶解金屬。但是,如果金屬發生反應並形成離子化合物,它可以溶解。當一種電負性物質吸引電子海中的電子,結構在沒有力的支撐下坍塌時,金屬會發生反應。金屬幾乎總是形成離子化合物,但偶爾它們可以參與一種共價鍵形式。但是,這些化合物不共享任何金屬鍵的性質。此外,重要的是區分金屬化合物和合金。

金屬鍵可以在不同元素之間發生。兩種或多種金屬的混合物稱為合金。這與含有金屬的化合物形成對比,因為合金只是混合物。根據混合原子的尺寸,可以形成兩種不同的合金

還值得注意的是,當兩種以上金屬參與合金形成時,可能存在置換/間隙合金。

所得混合物將具有所涉及的兩種金屬的性質的組合。間隙合金往往(有例外)比其成分金屬更強。這是因為不同尺寸的粒子往往會阻止金屬中不同的層平滑地相互滑動。例如,青銅與其成分銅和錫之間的差異。銅本身是一種較軟的金屬,不適合用作武器,而青銅在青銅器時代被廣泛用於製作劍和盔甲。合金還可以具有其他各種優點,例如耐腐蝕性、抗扭強度等等。

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