基本介紹
- 中文名：改性共價鍵理論
- 主體：金屬離子
- 相關模型：金屬的自由電子模型
- 發現時間：1900年
簡介,改性共價鍵理論,
簡介
在金屬晶體中，自由電子作穿梭運動，它不專屬於某個金屬離子而為整個金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用，從而形成某種結合，這種作用稱為金屬鍵。由於金屬只有少數價電子能用於成鍵，金屬在形成晶體時，傾向於構成極為緊密的結構，使每個原子都有儘可能多的相鄰原子(金屬晶體一般都具有高配位數和緊密堆積結構)，這樣，電子能級可以得到儘可能多的重疊，從而形成金屬鍵。
改性共價鍵理論
上述假設模型叫做金屬的自由電子模型，稱為改性共價鍵理論。這一理論是1900年德魯德(drude)等人為解釋金屬的導電、導熱性能所提出的一種假設。這種理論先後經過洛倫茨(Lorentz,1904)和佐默費爾德(Sommerfeld,1928)等人的改進和發展，對金屬的許多重要性質都給予了一定的解釋。但是，由於金屬的自由電子模型過於簡單化，不能解釋金屬晶體為什麼有結合力，也不能解釋金屬晶體為什麼有導體、絕緣體和半導體之分。隨著科學和生產的發展，主要是量子理論的發展，建立了能帶理論。
周期表中大約有80%的元素為金屬元素，除汞之外的其他金屬在常溫常壓下都是金屬晶體。金屬和許多合金顯示出離子化合物和共價化合物所不具備的某些特徵，例如具有金屬光澤、優良的導電導熱性、延展性等。金屬的特性是由金屬內部結合力的特殊性決定的。
與非金屬原子相比，金屬原子的半徑比較大，核對價電子的吸引力比較弱。這些價電子很容易從金屬原子上脫離，脫離下來的電子能在整個金屬晶體中自由流動，被稱為自由電子或離域電子。在金屬晶體中，自由電子匯集形成“電子的海洋”，失去電子的金屬離子浸在自由電子的海洋中。金屬中的自由電子把金屬正離子吸引並約束在一起，這就是金屬鍵的實質。金屬鍵無方向性，無固定的鍵能。金屬鍵的強弱和自由電子的多少有關，也和離子半徑、電子層結構等複雜因素有關。
金屬離子通過吸引自由電子聯繫在一起，形成金屬晶體。在金屬晶體中，由於自由電子的存在和金屬的緊密堆積結構，使金屬具有共同的性質，如具有金屬光澤、較大的密度、導電性和導熱性等。
金屬晶體對輻射能有良好的反射性能。金屬中自由電子可以吸收波長範圍極廣的光，並重新反射出，所以金屬晶體不透明，且有金屬光澤。在外加電場的作用下，自由電子可以定向移動形成電流，故有導電性。受熱時通過自由電子的碰撞及其與金屬離子之間的碰撞，傳遞能量，所以金屬也是熱的良導體。當金屬受外力發生變形時，金屬緊密堆積結構允許在外力下使原子層滑動而金屬鍵不被破壞，故金屬有很好的延展性，這與離子晶體的情況正好相反。
