金屬：金屬鍵與金屬的性質
基礎金屬鍵是金屬陽離子浸在離域電子海中的靜電吸引；自由電子令金屬導電導熱，陽離子層可滑動令金屬有延展性；合金因原子大小不一、層面難滑動，一般比純金屬硬。
- 金屬鍵＝金屬陽離子浸在離域電子海中的靜電吸引
- 離域電子自由移動，令金屬導電又導熱
- 陽離子層可滑動而鍵不斷，金屬因此有延展性，可軋薄拉細
文體小知識：科學知識說明文——以離域電子海模型解釋金屬導電、導熱、有延展性和熔點高，並說明合金為何比純金屬硬。
§課文原文 Passage
1金屬原子的最外層電子容易脫離。脫落下來的電子不再屬於任何一個原子，而是在整塊金屬內自由流動，稱為離域電子；剩下的原子變成金屬陽離子，整齊地排成層狀晶格。金屬陽離子與離域電子之間的靜電吸引，就是金屬鍵。這個「電子海」模型，能一併解釋金屬的導電、導熱、延展性和高熔點。
2把金屬接上電源，離域電子便朝同一方向移動形成電流，所以金屬能導電；熱量也可靠自由電子迅速傳遞，加上振動的陽離子互相碰撞，金屬因此善於導熱。銅用於製造電線和電鍋內膽，鋁用於廚具和散熱片，正是利用這兩種性質，生活所見的金屬製品幾乎都與此有關。
3金屬受外力時，陽離子層可以滑動換位，離域電子隨即填補新位置，金屬鍵不會斷開，所以金屬能軋成薄片或拉成幼線而不碎裂，分別稱為展性和延性。金屬鍵一般頗強，故金屬熔點高，鎢的熔點約攝氏 3410 度，適合造燈絲；汞的金屬鍵較弱，常溫下是唯一的液態金屬。
4把大小不同的原子摻進金屬裡，便製成合金。合金中原子大小不一，陽離子層難以整齊滑動，因此一般比純金屬硬。鋼是鐵和碳的合金，堅硬耐用於建築和橋樑；黃銅是銅和鋅的合金，用於樂器和門鎖；不鏽鋼另加鉻和鎳，防鏽能力強。日常生活所用金屬材料，大多是合金而非純金屬。
1重點摘要 Summary
金屬鍵是金屬陽離子浸在離域電子海中的靜電吸引；自由電子令金屬導電導熱，陽離子層可滑動令金屬有延展性；合金因原子大小不一、層面難滑動，一般比純金屬硬。
2生字卡 Vocabulary
金屬陽離子與離域電子之間的靜電吸引。
脫離原子的最外層電子，在整塊金屬內自由流動，又稱自由電子。
金屬陽離子排成層狀晶格、浸在離域電子海中的結構。
物質能被拉成幼線而不斷裂的性質，如銅拉成電線。
物質能被壓成或軋成薄片而不碎裂的性質，如鋁箔。
讓電流通過的能力；金屬靠離域電子移動導電。
傳熱的能力；金屬靠自由電子和振動的陽離子導熱。
把一種金屬與其他金屬或非金屬混合製成的物料，屬混合物，一般比純金屬硬。
銅和鋅的合金，比純銅硬，用於樂器、門鎖和裝飾。
在鋼中加入鉻和鎳製成的合金，抗鏽蝕能力強，用於餐具和醫療器具。
3逐步講解 Steps
- 第一步：金屬鍵的電子海模型金屬原子的最外層電子束縛鬆散，很容易脫離原子。以銅為例：每個銅原子交出最外層電子後變成銅陽離子，整齊排列成層；交出的電子不屬於任何一個離子，而在整塊金屬內自由穿梭，形成所謂電子海。陽離子與電子海之間的靜電吸引就是金屬鍵，它把整塊金屬連成一體。答題時先寫「金屬陽離子浸在離域電子中」，再寫兩者互相吸引，模型便完整。
- 第二步：導電——會流動的電子金屬未通電時，離域電子朝四面八方亂動；一旦接上電源，電子便整體朝同一方向移動，形成電流。舉個例子：銅電線之所以遍布樓宇牆身，正因為銅的離域電子密度高、移動容易，導電能力僅次於銀而價格便宜得多。對比之下，固態氯化鈉的離子被鎖在晶格中動彈不得，所以固態鹽不導電，可見「有自由移動的電荷」是導電的共同前提。
- 第三步：導熱——熱量的接力金屬導熱靠兩班「接力手」：一是自由電子，受熱後運動加快，迅速把能量帶到金屬各處；二是陽離子加劇振動，與相鄰離子互相碰撞傳能。舉個例子：把鋁鍋放在火上，鍋柄很快也熱起來，就是電子與離子接力傳熱的結果；反過來，塑膠柄沒有自由電子，導熱慢，正好用來隔熱。金屬導熱與導電同源，都源於離域電子，兩者常一起在試卷出現。
- 第四步：延展性——可以滑動的層金屬的陽離子排成整齊的層。受錘擊或拉扯時，某一層可以滑到新位置，離域電子立刻包圍新排列，金屬鍵重新接上，結構不會斷裂。舉個例子：金可以打成極薄的金箔貼在飾物上，鋁軋成保鮮用的錫紙，都是層滑動的功勞。對比離子晶體：層一滑動，同號離子便面對面互相排斥，晶體即告碎裂，所以鹽粒一敲就碎，而鐵可以軋成鋼板。
- 第五步：高熔點——鎢與汞的對照金屬鍵靠陽離子與電子海之間的強吸引維繫，要熔化金屬，須提供能量讓離子掙脫彼此的吸引，故金屬熔點普遍高。以鎢為例，熔點約攝氏 3410 度，燈絲燒至白熱也不熔化，所以燈泡選鎢；汞的金屬鍵相對較弱，熔點只有約攝氏零下 39 度，常溫下是液體，成為唯一液態金屬，用於傳統溫度計。金屬鍵愈強，熔點愈高，這條規律在比較題中常考。
- 第六步：合金——讓層滑不動在純金屬中摻入大小不同的原子便成合金。舉個例子：黃銅是銅摻鋅，鋅原子比銅原子略大，嵌在銅的層與層之間，層面凹凸不平，受外力時難以整齊滑動，合金因此更硬。鋼是鐵摻碳，碳原子小，卡在鐵離子層之間，效果相同；不鏽鋼再加鉻和鎳，既硬又抗鏽。合金屬混合物，成分比例可以調校，從而設計出硬度、耐鏽性各異的材料，工業價值遠超純金屬。
- 第七步：由性質選材料金屬的用途都由結構與性質對應而來：要導電，選銅或鋁造電纜，因為離域電子多而價廉；要耐高溫，選鎢造燈絲，因為熔點極高；要硬度與美觀，選黃銅造門鎖和樂器；要抗鏽，選不鏽鋼造餐具。舉個例子：高壓電纜用鋁，因為鋁輕而導電夠用，減輕塔架負擔。答資料題時，先講結構（電子海、層狀），再講性質（導電、延展、高熔點、硬度），最後對應用途，邏輯便完整。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
解釋題：一間工場分別選用銅造電纜、鎢造燈絲、黃銅造門鎖。試以金屬鍵和巨型金屬結構解釋：一、為何銅能導電；二、為何金屬一般有延展性；三、為何鎢適合造燈絲；四、為何黃銅比純銅硬。
- 描述模型：銅由銅陽離子層與離域電子組成，陽離子浸在電子海中，兩者互相吸引成金屬鍵
- 導電解釋：接上電源後，離域電子朝同一方向移動形成電流，故銅能導電
- 延展性解釋：受外力時陽離子層可滑動換位，離域電子填補新位置，金屬鍵不斷，故可軋薄拉細
- 鎢造燈絲：金屬鍵強，熔點約攝氏 3410 度，白熱高溫下仍不熔化
- 黃銅較硬：鋅原子與銅原子大小不同，嵌進層間令層面難以滑動，故比純銅硬
- 答案：銅由銅陽離子與離域電子組成：通電後離域電子朝同一方向移動形成電流，所以銅能導電。金屬受外力時，陽離子層可以滑動換位，離域電子隨即填補新位置，金屬鍵不會斷開，所以金屬一般有延展性，可軋成薄片或拉成幼線。鎢的金屬鍵很強，熔點約攝氏 3410 度，燈絲白熱時仍不熔化，故適合造燈絲。黃銅是銅鋅合金，兩種原子大小不同，令陽離子層面凹凸不平、難以整齊滑動，因此黃銅比純銅硬。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1金屬鍵的本質是甚麼？
Q2為何金屬能導電，而固態的鹽不能？
Q3為何金屬可以拉成電線，鹽晶體卻一敲就碎？
Q4黃銅由哪些金屬組成？為何比純銅硬？
Q5為何燈泡的燈絲用鎢製造？
8重點回顧 Recap
- 金屬鍵＝金屬陽離子浸在離域電子海中的靜電吸引
- 離域電子自由移動，令金屬導電又導熱
- 陽離子層可滑動而鍵不斷，金屬因此有延展性，可軋薄拉細
- 金屬鍵強使熔點普遍高：鎢約攝氏 3410 度造燈絲；汞是唯一液態金屬
- 合金是混合物：大小不一的原子阻礙層滑動，比純金屬硬（鋼、黃銅、不鏽鋼）