金属原子的特点特征

近代科学实验证明:原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子所组成。原子核中又包括质子和中子,中子呈电中性,质子具有正电荷。每个质子所带的正电荷正好与一个电子所带负电荷相等,等于-e(e=1.6022×10 -19 C)。每个原子中的质子数与核外电子数相等。因而,原子作为一个整体呈电中性。通过正负电荷的相互吸引,电子被牢牢地束缚在原子核周围。原子的尺寸很小,直径约为10 -8 cm数量级,其原子核的尺寸更小,仅为10 -13 cm数量级。然而,原子的质量却主要集中于原子核内。质子和中子的质量大致相等,约为1.67×10 -24 g,电子的质量约为9.11×10 -28 g,仅为质子的1/1836。

电子在原子核外作高速旋转运动,就好像带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围,这一现象被称为电子云。电子运动没有固定的轨道,只能用统计的方法判断其在某一区域内出现概率的大小。电子在原子核外按其能量的不同由低至高分层排列着。内层电子的能量最低,最为稳定。最外层电子的能量高,与原子核结合弱,这样的电子通常称为价电子。

金属原子外层的价电子数很少,一般为1~2个,最多不超过4个。由于这些外层电子与原子核的结合力弱,所以很容易脱离原子核的束缚成为自由电子,使原子变为正离子。而非金属元素的原子结构刚好与此相反,其外层的价电子数较多,最多达7个,最少有4个,所以易于获得电子,使外层电子结构成为稳定的结构,此时的原子即变为负离子。铁、钴、镍等过渡金属元素的原子结构比较特殊,在其次外层尚未填满的情况下,最外层就先填充了电子。因而,过渡金属的原子,不仅容易丢失最外层电子,而且还容易丢失次外层的1~2个电子。当过渡金属的原子彼此相互结合时,不仅最外层电子参与结合,而且次外层电子也参与结合。因此,过渡金属的原子间结合力特别强,宏观表现为熔点高、强度高。由此可见,原子外层参与结合的电子数目,不仅决定着原子间结合键的本质,而且对其化学性能和强度等特性也具有重要影响。

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