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普通化学/金属键

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结构回顾

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原子是由三种亚原子粒子组成的粒子。质子、中子和电子。质子和中子在原子核中,电子围绕原子核运行。这些电子可以离开原子,这一点尤其重要,特别是对于金属而言。移除电子的能量称为电离能,对于金属而言非常低,因此金属倾向于在可能的情况下失去其最外层(价)电子。电子与原子核之间的吸引力称为静电吸引力。这种静电吸引力非常强,能够将大型结构结合在一起。

金属键发生在金属原子之间。而离子键将金属与非金属结合在一起,金属键将大量的金属原子结合在一起。一片铝箔和一根铜线都是你可以看到金属键作用的地方。

“电子海”可以自由地在正金属离子的晶体中流动。

当形成金属键时,s 和 p 电子离域。它们没有围绕原子核运行,而是形成了一个围绕正金属离子的“电子海”。电子可以自由地在由此产生的网络中移动。这种“电子海”与正离子之间的静电吸引力充当将金属结构结合在一起的“胶水”。

电子的离域性质解释了金属的一些独特特性

金属是良好的导电体 电子海可以自由流动,允许电流通过。
金属是良好的导热体 由于热能是由粒子的运动定义的,因此电子海为这种动能的传递提供了一个极好的媒介。
金属具有延展性(可以拉成细丝)
和延展性(可以锤成薄片)
当金属变形时,局部键断裂,但会在新的位置迅速重新形成。
金属呈灰色且有光泽 光子(光粒子)无法穿透金属,因此它们会从电子海中反射出来。
金是黄色的,铜是红棕色的 实际上,反射频率存在上限。对于大多数金属来说,它太高而无法看到,但对于金和铜来说则不是。
金属具有很高的熔点和沸点 金属键非常强,因此原子不愿分解成液体或气体。

反应性和溶解性

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几乎所有金属在大多数溶剂中几乎完全不溶,无论是有机溶剂还是无机溶剂。这是因为金属之间的键非常强,溶剂无法溶解金属。但是,如果金属发生反应并形成离子化合物,它可以溶解。当一种电负性物质吸引电子海中的电子,结构在没有力的支撑下坍塌时,金属会发生反应。金属几乎总是形成离子化合物,但偶尔它们可以参与一种共价键形式。但是,这些化合物不共享任何金属键的性质。此外,重要的是区分金属化合物和合金。

金属键可以在不同元素之间发生。两种或多种金属的混合物称为合金。这与含有金属的化合物形成对比,因为合金只是混合物。根据混合原子的尺寸,可以形成两种不同的合金

还值得注意的是,当两种以上金属参与合金形成时,可能存在置换/间隙合金。

所得混合物将具有所涉及的两种金属的性质的组合。间隙合金往往(有例外)比其成分金属更强。这是因为不同尺寸的粒子往往会阻止金属中不同的层平滑地相互滑动。例如,青铜与其成分铜和锡之间的差异。铜本身是一种较软的金属,不适合用作武器,而青铜在青铜器时代被广泛用于制作剑和盔甲。合金还可以具有其他各种优点,例如耐腐蚀性、抗扭强度等等。

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