化学构造原理与电子排布式知识点（工科化学二一）

3.2.3金属键和金属材料

元素周期表118种元素，24种非金属，94种金属。（备注：有些元素没有明显的金属性或者非金属性，所以不同的教材划分的金属元素与非金属元素数目略有差别）

除了p区的部分元素和稀有气体外，都是金属。

有些元素，介于金属和非金属之间，金属元素与非金属元素，并没有明显的界限，在元素周期表上，有个大概的“对角线”来划分。比如我们前面讲到过氯化铝，它的分子式为AlCl3,而事实上它的分子式为Al2Cl6，具有一定的共价键性质（见前面工科化学（一 一）中所述）。

一般认为，对角线右上为非金属，其他为金属

地壳中元素含量前十名分别是：O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H，其中7个是金属，这里注意地壳中含量排名第一的金属是Al,而不是产量极高的Fe。而整个地球的重量，60%的重量都是铁提供的，地球的地幔和地核几乎都是铁和铁的化合物。

地壳中的各种元素含量

3.2.3.1金属键和金属通性

§2.2中，我们介绍过金属晶体，金属晶体通过金属键结合在一起。

金属元素其原子电离能较小，价电子很容易脱离原子，且不固定在某一离子周围，而是在整个晶格中自由运动，这种把金属离子和自由电子结合在一起的作用力叫做金属键。通过金属键形成的晶体叫做金属晶体。

金属键没有方向性也没有饱和性。它是金属正离子与带负电的电子组成的化学键，在这个化学键里，最易于接受的理论是“电子海模型”。电子海模型：认为电子像大海中的海水，金属正离子像是大海中的其他溶解物，可以自由移动。这个理论可以很好解释金属易导电、高延展性等性质。

金属单质和合金，都是以金属键结合，因此金属晶体有很多相似的物理性质，如良好的导电性、导热性、金属光泽、延展性、不透明等

3.2.3.2金属材料

金属材料分三种

1)金属固溶体：一种金属（或非金属）溶解到另一种金属中，形成单相固态溶液，凝固后仍旧为单相物质（均匀性很好）。分两类：

(1)置换固溶体：溶剂取代了溶剂原子位置

(2)间隙固溶体，r溶质/r溶剂＜0.59时，溶质原子存在于溶剂原子的间隙中（降低导电性和延展性）

2)金属间化合物：又名金属互化物、金属化合物

溶质过多，产生过饱和，生成金属化合物，可以是金属/金属，也可以是金属/非金属

若为非金属大电负性元素，则形成高强度、高熔点、高稳定性化合物

3)混合物合金：非均相合金。在特定条件下可能均相，但稳定状态下为均相，为机械混合物。性质为组分金属的平均性质

3.2.3.3合金材料

金属材料大多根据其使用特性来分类

两种或者两种以上金属形成合金，合金是单相物质（合金是一个均匀的混合物）。性质：合金的熔点一般会比形成合金的多种金属的沸点都低。合金的硬度比形成合金的多种金属硬度都大。

3.2.3.4人体中各种元素的分布情况

人体自我调节，自己选择元素，约有90种稳定元素，其种类与含量与地壳元素相似

分类：

1）宏量元素和微量元素（质量分数1*10-4）

2）必需元素和非必需元素（必需元素：影响生理功能，不能被取代，缺失导致人体病变）

宏量元素(12种，必需元素）：C,O,H,N,P,Ca,S,K,Na,Cl,Mg,Si，占人体质量的99.98%

微量元素(14种，必需元素）:Fe,F,Zn,Cu,Sn,V,Mn,Cr,I,Se,Mo,Ni,As,Co,占人体质量的0.02%

对人体来说，元素过量或者不足都会导致人体病变

例：

碘元素（I）不足时：地方性甲状腺肿（大脖子病）

碘元素（I）过量时：甲亢

下一节我们讲化学键的相关知识