金属：金属键与金属的性质
基础金属键是金属阳离子浸在离域电子海中的静电吸引；自由电子令金属导电导热，阳离子层可滑动令金属有延展性；合金因原子大小不一、层面难滑动，一般比纯金属硬。
- 金属键＝金属阳离子浸在离域电子海中的静电吸引
- 离域电子自由移动，令金属导电又导热
- 阳离子层可滑动而键不断，金属因此有延展性，可轧薄拉细
文体小知识：科学知识说明文——以离域电子海模型解释金属导电、导热、有延展性和熔点高，并说明合金为何比纯金属硬。
§课文原文 Passage
1金属原子的最外层电子容易脱离。脱落下来的电子不再属于任何一个原子，而是在整块金属内自由流动，称为离域电子；剩下的原子变成金属阳离子，整齐地排成层状晶格。金属阳离子与离域电子之间的静电吸引，就是金属键。这个「电子海」模型，能一并解释金属的导电、导热、延展性和高熔点。
2把金属接上电源，离域电子便朝同一方向移动形成电流，所以金属能导电；热量也可靠自由电子迅速传递，加上振动的阳离子互相碰撞，金属因此善于导热。铜用于制造电线和电锅内胆，铝用于厨具和散热片，正是利用这两种性质，生活所见的金属制品几乎都与此有关。
3金属受外力时，阳离子层可以滑动换位，离域电子随即填补新位置，金属键不会断开，所以金属能轧成薄片或拉成幼线而不碎裂，分别称为展性和延性。金属键一般颇强，故金属熔点高，钨的熔点约摄氏 3410 度，适合造灯丝；汞的金属键较弱，常温下是唯一的液态金属。
4把大小不同的原子掺进金属里，便制成合金。合金中原子大小不一，阳离子层难以整齐滑动，因此一般比纯金属硬。钢是铁和碳的合金，坚硬耐用于建筑和桥梁；黄铜是铜和锌的合金，用于乐器和门锁；不锈钢另加铬和镍，防锈能力强。日常生活所用金属材料，大多是合金而非纯金属。
1重点摘要 Summary
金属键是金属阳离子浸在离域电子海中的静电吸引；自由电子令金属导电导热，阳离子层可滑动令金属有延展性；合金因原子大小不一、层面难滑动，一般比纯金属硬。
2生字卡 Vocabulary
金属阳离子与离域电子之间的静电吸引。
脱离原子的最外层电子，在整块金属内自由流动，又称自由电子。
金属阳离子排成层状晶格、浸在离域电子海中的结构。
物质能被拉成幼线而不断裂的性质，如铜拉成电线。
物质能被压成或轧成薄片而不碎裂的性质，如铝箔。
让电流通过的能力；金属靠离域电子移动导电。
传热的能力；金属靠自由电子和振动的阳离子导热。
把一种金属与其他金属或非金属混合制成的物料，属混合物，一般比纯金属硬。
铜和锌的合金，比纯铜硬，用于乐器、门锁和装饰。
在钢中加入铬和镍制成的合金，抗锈蚀能力强，用于餐具和医疗器具。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：金属键的电子海模型金属原子的最外层电子束缚松散，很容易脱离原子。以铜为例：每个铜原子交出最外层电子后变成铜阳离子，整齐排列成层；交出的电子不属于任何一个离子，而在整块金属内自由穿梭，形成所谓电子海。阳离子与电子海之间的静电吸引就是金属键，它把整块金属连成一体。答题时先写「金属阳离子浸在离域电子中」，再写两者互相吸引，模型便完整。
- 第二步：导电——会流动的电子金属未通电时，离域电子朝四面八方乱动；一旦接上电源，电子便整体朝同一方向移动，形成电流。举个例子：铜电线之所以遍布楼宇墙身，正因为铜的离域电子密度高、移动容易，导电能力仅次于银而价格便宜得多。对比之下，固态氯化钠的离子被锁在晶格中动弹不得，所以固态盐不导电，可见「有自由移动的电荷」是导电的共同前提。
- 第三步：导热——热量的接力金属导热靠两班「接力手」：一是自由电子，受热后运动加快，迅速把能量带到金属各处；二是阳离子加剧振动，与相邻离子互相碰撞传能。举个例子：把铝锅放在火上，锅柄很快也热起来，就是电子与离子接力传热的结果；反过来，塑胶柄没有自由电子，导热慢，正好用来隔热。金属导热与导电同源，都源于离域电子，两者常一起在试卷出现。
- 第四步：延展性——可以滑动的层金属的阳离子排成整齐的层。受锤击或拉扯时，某一层可以滑到新位置，离域电子立刻包围新排列，金属键重新接上，结构不会断裂。举个例子：金可以打成极薄的金箔贴在饰物上，铝轧成保鲜用的锡纸，都是层滑动的功劳。对比离子晶体：层一滑动，同号离子便面对面互相排斥，晶体即告碎裂，所以盐粒一敲就碎，而铁可以轧成钢板。
- 第五步：高熔点——钨与汞的对照金属键靠阳离子与电子海之间的强吸引维系，要熔化金属，须提供能量让离子挣脱彼此的吸引，故金属熔点普遍高。以钨为例，熔点约摄氏 3410 度，灯丝烧至白热也不熔化，所以灯泡选钨；汞的金属键相对较弱，熔点只有约摄氏零下 39 度，常温下是液体，成为唯一液态金属，用于传统温度计。金属键愈强，熔点愈高，这条规律在比较题中常考。
- 第六步：合金——让层滑不动在纯金属中掺入大小不同的原子便成合金。举个例子：黄铜是铜掺锌，锌原子比铜原子略大，嵌在铜的层与层之间，层面凹凸不平，受外力时难以整齐滑动，合金因此更硬。钢是铁掺碳，碳原子小，卡在铁离子层之间，效果相同；不锈钢再加铬和镍，既硬又抗锈。合金属混合物，成分比例可以调校，从而设计出硬度、耐锈性各异的材料，工业价值远超纯金属。
- 第七步：由性质选材料金属的用途都由结构与性质对应而来：要导电，选铜或铝造电缆，因为离域电子多而价廉；要耐高温，选钨造灯丝，因为熔点极高；要硬度与美观，选黄铜造门锁和乐器；要抗锈，选不锈钢造餐具。举个例子：高压电缆用铝，因为铝轻而导电够用，减轻塔架负担。答资料题时，先讲结构（电子海、层状），再讲性质（导电、延展、高熔点、硬度），最后对应用途，逻辑便完整。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
解释题：一间工场分别选用铜造电缆、钨造灯丝、黄铜造门锁。试以金属键和巨型金属结构解释：一、为何铜能导电；二、为何金属一般有延展性；三、为何钨适合造灯丝；四、为何黄铜比纯铜硬。
- 描述模型：铜由铜阳离子层与离域电子组成，阳离子浸在电子海中，两者互相吸引成金属键
- 导电解释：接上电源后，离域电子朝同一方向移动形成电流，故铜能导电
- 延展性解释：受外力时阳离子层可滑动换位，离域电子填补新位置，金属键不断，故可轧薄拉细
- 钨造灯丝：金属键强，熔点约摄氏 3410 度，白热高温下仍不熔化
- 黄铜较硬：锌原子与铜原子大小不同，嵌进层间令层面难以滑动，故比纯铜硬
- 答案：铜由铜阳离子与离域电子组成：通电后离域电子朝同一方向移动形成电流，所以铜能导电。金属受外力时，阳离子层可以滑动换位，离域电子随即填补新位置，金属键不会断开，所以金属一般有延展性，可轧成薄片或拉成幼线。钨的金属键很强，熔点约摄氏 3410 度，灯丝白热时仍不熔化，故适合造灯丝。黄铜是铜锌合金，两种原子大小不同，令阳离子层面凹凸不平、难以整齐滑动，因此黄铜比纯铜硬。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1金属键的本质是甚么？
Q2为何金属能导电，而固态的盐不能？
Q3为何金属可以拉成电线，盐晶体却一敲就碎？
Q4黄铜由哪些金属组成？为何比纯铜硬？
Q5为何灯泡的灯丝用钨制造？
8重点回顾 Recap
- 金属键＝金属阳离子浸在离域电子海中的静电吸引
- 离域电子自由移动，令金属导电又导热
- 阳离子层可滑动而键不断，金属因此有延展性，可轧薄拉细
- 金属键强使熔点普遍高：钨约摄氏 3410 度造灯丝；汞是唯一液态金属
- 合金是混合物：大小不一的原子阻碍层滑动，比纯金属硬（钢、黄铜、不锈钢）