第二節 金屬的性質

物質的性質是由它的結構決定的,所以巨型金屬結構決定了金屬的特性。

重溫「金屬的特性」的動畫 ,思考:巨型金屬結構是如何決定金屬的性質的呢?

金屬的特性

金屬表面呈現光澤,是因為離域電子可吸收和釋放光。觀看動畫,詳細了解金屬表面呈現光澤的原因。

金屬都帶有光澤,例如金,銀和銅;這是因為當光線照射到平滑的金屬表面時,可見光的所有頻率會被金屬的自由價電子吸收,然後幾乎所有的可見光會立即被反射出來。

金屬的光澤

金屬的熔點高,因為金屬原子由強大的金屬鍵緊密地連接在一起,需要很高能量才能破壞。

金屬原子由金屬鍵緊密地連在一起

金屬往往有較高熔點,例如,鎢金屬的熔點是 \(3422 \ ^\circ \text{C}\),鈦金屬的熔點是 \(1668 \ ^\circ \text{C}\),鐵金屬的熔點是 \(1538 \ ^\circ \text{C}\) ,鎳金屬的熔點則是 \(1453 \ ^\circ \text{C}\)。

金屬的熔點越高,表示金屬離子和金屬自由電子之間的吸引力越強。

金屬 熔點 (\(^\circ \text{C}\))
鎢 (\(\text{W}\)) \(3422\)
鈦 (\(\text{Ti}\)) \(1688\)
鐵 (\(\text{Fe}\)) \(1538\)
鎳 (\(\text{Ni}\)) \(1453\)
金屬的熔點

由於金屬擁有自由電子,因此金屬的導熱性良好。

金屬是良好的熱導體。當金屬棒的一端被加熱,在這端金屬棒內的金屬陽離子和金屬價電子會獲得更多熱能和動能,這使金屬價電子移動的速度增加。當快速移動的金屬價電子和其他金屬陽離子和金屬價電子碰撞時,正在快速移動的金屬價電子的動能和熱能會轉移到被相撞的金屬陽離子和金屬價電子。這使動能和熱能由金屬棒的一端轉到金屬棒的另一端。由於金屬陽離子不能如金屬價電子那樣自由移動整個金屬結構,金屬陽離子僅會在其原來位置增加振動。

金屬的導熱性

由於金屬擁有自由電子,因此金屬的導電性良好。

當一塊金屬、三條電線、一個燈泡和一個電池連接一起時,一個完整的電路便會形成,燈泡也會明亮起來。燈泡明亮起來是由於金屬價電子會被吸引而移向電池的正電極,金屬價電子會通過電池,然後在這個完整的電路內繼續移動,以進行導電。如果這塊金屬被搬移,完整的電路則會被截斷,燈泡便會熄滅。

金屬的導電性

金屬具有可展的性質,即是可被錘擊或捲成薄片。

金屬內的離子一層一層緊密地排列在一起。金屬受到拉力時,各層金屬離子之間就會發生相對的滑動。由於金屬離子仍被「電子海」包圍,因此金屬不會折斷。所以金屬能被拉成線狀。

金屬具有可展的性質,即是可被拉成線狀。

金屬的展性

金屬內的離子一層一層緊密地排列在一起。金屬受到壓力時,各層金屬離子之間就會發生相對的滑動。由於金屬離子仍被「電子海」包圍,因此金屬不會折斷。所以金屬能被壓成薄片。

金屬的延性
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