金属晶体中,可以将自由电子看作是金属原子或离子的共用电子。而电子是自由的,它不局限于一个或两个金属原子或离子,而属于整个金属晶体。
金属键这种结合可以看作在金属晶体中,所有金属原子或离子共用所有的自由电子,自由电子像黏合剂一样将金属原子或离子“胶合”在一起。或者说,金属原子或离子沉浸在自由电子的海洋中。因此金属键是所有的金属原子都参与的特殊的共价键,故称为改性共价键。金属晶体中,晶格结点上的微粒是金属离子或金属原子,微粒之间靠金属键结合。金属通常表现出以下共性。
氯化钠1.金属的光泽。金属晶体中自由电子可以自由运动,由于特征的能量限制,可在较宽的范围内吸收可见光,并随即释放出来,使金属具有光泽。除少数金属外,绝大多数金属为银白色。2.金属的导电性。因金属晶体中有可以自由运动的电子,在电场的作用下可定向移动而导电。由于金属原子或离子的振动,金属离子对自由电子的吸引阻碍了电子的运动,使金属具有一定的电阻,且温度升高,电阻增大。
金属晶体3.金属的导热性。自由电子运动时与金属原子或离子不断发生碰撞,在碰撞的过程中发生能量交换。当金属的某一部分受热时,自由电子可迅速将热传至整个晶体。因此,金属具有良好的导热性。4.金属的延展性。金属受力时,由于金属键的特性,原子产生相对位移时,金属键并没有受损,当然,金属的晶格没有被破坏。所以将金属拉压时不至断裂,因此金属可以压成片、拉成丝,表现出良好的机械加工性能。
金属晶体5.金属的熔点和硬度。由于金属晶体中微粒间的结合力是金属键,是一种较强的作用力,破坏金属晶体需要较高的能量。因此,金属具有较高的熔点和较大的硬度。金属键的强弱与金属元素的原子半径及价电子数有关。价电子数越多,金属元素的原子半径越小,形成的金属键越强,金属的熔点越高、硬度越大。如Cr、W等的价电子数较多,原子半径较小,因此有较高的熔点及较大的硬度。而碱金属的原子半径较大,价电子只有一个,因此其熔点较低、硬度较小。汞的熔点最低,只有一38.4℃,因而常温下为液体。