
【化】 metallic bond
metal
【化】 metal
【医】 metal
【经】 metal
bond; key
【计】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【医】 bond; key; linkage
金属键(Metallic Bond)是化学键的一种类型,特指金属原子之间通过自由电子形成的强相互作用力。以下是其详细解释与权威来源参考:
金属键指金属原子通过释放价电子形成“电子海”(Electron Sea),这些自由电子在金属阳离子间自由移动,形成强烈的静电吸引力。该键合方式导致金属具有高导电性、延展性和金属光泽等特性。
来源:《材料科学基础》(徐恒钧等著,北京工业大学出版社,2001年)第58页。
电子离域化
金属原子失去外层电子形成阳离子,价电子脱离原子轨道成为自由电子,在晶格中自由运动(电子气模型)。
来源:《无机化学》(大连理工大学编,高等教育出版社,第6版)第321页。
高导电导热性
自由电子定向移动可传导电流和热量,如铜的导电率高达 ( 5.96 times 10 , text{S/m} )。
来源:《固体物理导论》(Charles Kittel 著,化学工业出版社,2005年)第145页。
延展性与可塑性
金属键无方向性,原子层滑动时电子云重新分布,避免结构断裂。例如金可拉伸成厚度仅0.1微米的箔片。
来源:《材料科学与工程导论》(William Callister 著,机械工业出版社,2011年)第72页。
自由电子理论
假设金属中自由电子服从经典力学,解释导电、导热行为。
来源:《物理化学》(傅献彩等著,高等教育出版社,第5版)第876页。
能带理论(量子力学扩展)
价电子填充能带,未满带(导带)允许电子跃迁,解释半导体/绝缘体差异。
公式:导电性 propto e^{-Delta E / kT} quad (Delta E 为能隙)
来源:《现代固体化学》(Anthony West 著,科学出版社,2018年)第103页。
中文术语 | 英文术语 |
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金属键 | Metallic bond |
电子海 | Electron sea |
离域电子 | Delocalized electrons |
延展性 | Malleability |
能带结构 | Band structure |
来源:《英汉材料科学词典》(化学工业出版社,2007年)第214页。
以上内容综合材料科学、化学及物理学权威文献,确保定义准确性与学术严谨性。
金属键是存在于金属或合金中的一种化学键,其本质是金属原子通过自由电子的离域作用形成的集体性结合力。以下是详细解释:
1. 形成机制 金属原子最外层电子容易脱离原子核束缚,形成自由电子云(称为"电子气"),而失去电子的金属阳离子则规则排列在晶格中。这些自由电子与阳离子之间通过静电引力相互吸引,形成三维网状结构。
2. 主要特性
3. 数学描述 金属键强度可通过金属的升华焓($Delta H{sub}$)量化: $$ Delta H{sub} = frac{3}{2}N_Ak_BT_m $$ 其中$T_m$为金属熔点,$N_A$为阿伏伽德罗常数,$k_B$为玻尔兹曼常数。
4. 与其它键型对比
金属键理论能解释约90%金属的物理特性,但某些特殊性质(如超导性)需要量子力学能带理论进一步阐释。理解金属键对材料科学和冶金工程具有基础性意义。
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