人教社高中化学必修三金属晶体

第二节金属晶体

金属有许多共同的物理性质，如容易导电、导热、有延展性、有金属光泽，等等。金属为什么会具有这些性质呢？

我们已经知道离子晶体、分子晶体和原子晶体都有不同的特性，而这些特性一般是由它们的晶体结构所决定的。那么，我们是否可以想象，金属的共同性质也是由金属的结构所决定的呢？

金属（除汞外）在常温下一般都是晶体。通过X射线进行研究发现，在金属中，金属原子好像许多硬球一层一层紧密地堆积着，每一个金属原子周围有许多相同的金属原子围绕着。图1－9是某种金属晶体的结构示意图。

由于金属原子的外层电子比较少，金属原子容易失去外层电子变成金属离子。金属原子释出电子后形成的金属离子按一定规律堆积，释出的电子则在整个晶体里自由运动，称为自由电子（如图1－10）。金属离子与自由电子之间存在着较强的作用，使许多金属离子结合在一起。通过金属离子与自由电子之间的较强作用形成的单质晶体，叫做金属晶体。在金属晶体里，自由电子不专属于某几个特定的金属离子，它们几乎均匀地分布在整个晶体中，被许多金属离子所共有。

上面我们介绍了有关金属晶体的一些知识，下面我们利用这些知识来简单解释金属的一些共同性质。

一、导电性

我们都知道金属容易导电，用铜、铝等制成的电线、电缆为我们的生活带来了很大的方便。那么，金属为什么能导电呢？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的。但是在外加电场的条件下，自由电子就会发生定向运动，因而形成电流。所以金属容易导电。

二、导热性

我们日常使用的烹饪器具，有许多是金属制品，这说明金属有很好的导热性。金属的导热性也与金属晶体里自由电子的运动有关。自由电子在运动时经常与金属离子碰撞，从而引起两者能量的交换。当金属某一部分受热时，在那个区域里的自由电子能量增加，运动速度加快，于是，通过碰撞，自由电子把能量传给其他金属离子。金属容易导热，就是由于自由电子运动时把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。

三、延展性

大多数金属都具有较好的延展性，在加工时能被压成薄片或拉成细丝，制成各种材料和器具。金属的延展性可以从金属晶体的结构特点加以解释。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动（如图1－11），由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍能保持这种相互作用，在外力作用下，金属虽然发生了形变，但不会导致断裂。所以，金属一般都有不同程度的延展性。

对于金属具有的一些共同性质我们作了简单的解释，但是不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等，又表现出很大的差别。这些性质与金属原子本身、金属晶体中金属原子的排列方式等因素有关，在此就不作介绍了。

讨论

试举例比较离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体的物理性质。

习题

一、选择题

1．金属的下列性质中，不能用金属晶体结构加以解释的是

[ ]

A．易导电 B．易导热 C．有延展性 D．易锈蚀

2．金属晶体的形成是因为晶体中存

在 [ ]

A．金属离子间的相互作用

B．金属原子间的相互作用

C．金属离子与自由电子间的相互作用

D．金属原子与自由电子间的相互作用

3．金属能导电的原因

是 [ ]

A．金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱

B．金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动

C．金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动

D．金属晶体在外加电场作用下可失去电子

二、问答题

1．为什么金属容易导电、导热并具有延展性，而通常状况下离子晶体却没有这些性质？

2．有四种固态物质：Cu、Si、Ne、KCl。下列四种有关性质的叙述各适用于哪种物质？

（1）由分子间作用力结合而成，熔点很低。

（2）固体易导电，熔点在1000℃左右。

（3）由共价键结合成网状晶体，熔点很高。

（4）固体不导电，但溶于水或熔融后可导电。