成键与内聚
电子海
/ ih-LEK-tron see /
想象把水浇在一盘玻璃弹珠上,弹珠固定不动,水却在它们周围和缝隙间自由流淌。在金属里,弹珠就是沉重的原子核,水则是一池离开了各自原子、如今在整块金属中游走的电子。这一池就是电子海——把金属维系在一起、可自由移动的那群电子。
每个金属原子都让出自己抓得很松的一个或几个外层电子。这些电子不再系于任何单个原子;它们属于整块晶体,轻易地从一处滑到另一处。留下的正离子全都浸在这片负电的海里,海包围并吸引着它们,而正是这种共享的吸引,把金属作为一个整体维系起来,而不是把它拆成一对对孤立的原子。
电子海之所以重要,是因为它一举说清了金属为何如此善于导电和导热、为何有光泽、又为何能被弯折锤打成形而不开裂——自由电子只需随移动的离子一同流动即可。一个诚实的提醒:把电子看作一池简单晃荡的流体,是个好用的卡通图。更完整的说法需要量子力学,它会补上关于电子允许取哪些速度的规则,但共享、可动的电子这一核心图像依然成立。
去碰一把搁在热汤里的金属勺,手指几乎立刻就感到烫,而木勺却仍是凉的。在金属里,电子海中可动的电子在热的一端获得能量,迅速沿勺柄把它带下去;木头没有这样的自由电子,热只能在其中慢得多地爬行。
可动的电子让金属勺迅速传热,木头则不能。
被释放的电子并没有丢失,也没有飘到金属外面去——它们留在内部,只是不再系于任何单个原子。金属作为整体仍是电中性的,负电的海恰好与正离子相抵。
又称
另见