金属会导电,你知道为什么吗?
金属会导电,这是因为金属中含有大量移动的自由电子。我们都知道,物体传导电流的能力叫作导电性。金属中的这些自由电子会在外加电场的作用下形成远程迁移。
根据相关文献的内容,人们对于金属导电的物理本质的认识,大致经过了三个重要的阶段。这三个阶段分别是经典自由电子理论,量子自由电子理论,一直到后来的能带理论。这三个理论,一个理论是建立在另外理论基础上,并不断完善。
经典自由电子理论认为,在金属晶体中,晶体点阵是由正离子构成,这些正离子形成了一个均匀的电场,价电子是完全自由的(人们通常将其为自由电子),这些自由电子弥散分布于整个晶体点阵中。这些自由电子的运动遵循理想气体的运动规律。在没有外加电场时,一般不会产生电流。对金属施加外加电场时,金属中的自由电子会在外加电场的作用下进行定向加速运动,从而形成电流。
量子自由理论也认为金属中正离子所形成的电场是均匀的,价电子不受正离子的约束,可以在整个金属中做自由运动。但是,量子自由理论认为金属中自由电子的运动服从量子力学原理。电子具有波、粒二象性。
能带理论是一个相对比较完善的理论。能带理论也认为金属中价电子的公有化,还有能级的量子化。除此以外,能带理论还认为金属中由离子点阵所造成的势场不均匀,这不均匀的势场遵循一定的周期性变化。能带理论,是一个相对完善的物质导电理论。这个导电理论不仅可以很好地解释金属的导电性,还可以很好地解释其他材料导电的物理本质,比如半导体,绝缘体。
其实,所有的物质或多或少都有导电性,完全不导电的物质是不存在的,只不过人们按照实际需要,人为地规定了导电物质和不导电物质,一般情况下(常温,标态),金属都是良导体.
因为金属里含有可以自由移动的电子,当金属的两端加上一个电压时,正极堆积正电荷,负极堆积负电荷,由于同种电荷互相吸引,异种电荷互相排斥,迫使电子进行定向移动,于是就可以导电了,这也就是为什么金属可以导电的原因了.
物体(包括金属,一些非金属)导电的前提是物体内存在自由移动的电子。溶液导电是因为存在自由移动的离子。
金属内部的电子原本是杂乱无章的运动(这就是产生电阻的原因之一),当有外接电源既有电势差时,电子就会做定向移动,完成导电。粒子的热运动由于温度升高而加剧,导电性是由于电子的定向移动造成,温度升高使其运动杂乱无章,导电性降低。
孤独的狼070
知道合伙人教育行家 2018-03-14
金属之所以能导电,原因在于组成金属分子的离子核外围有自由电子存在,在有电压时自由电子带电后向电压的正极运动,电子的定向移动形成电流。这样,金属就把电流传导过去,由于不同的金属元素,核外自由电子数量不同,这样的差异反应出不同金属导电性能的不同。
导电的原因是由于自由电荷的定向移动。金属中有大量的自由电子,而塑料木料中的自由电子几乎没有,因此,金属能导电,塑料不导电。
有没有自由电子的原因,在于分子中原子核和电子的结合特点,金属的不稳定,塑料的稳定。
导电的物质首先需要能自由运动的电子或离子。气体很少带电荷,除非被电离,一般不导电;液体主要靠离子导电,固体主要靠电子导电。固体导电从原子结构讲的话具有自由电子的元素容易导电,比如金属。另外也和晶体结构有关,比如碳的金刚石结构中四个电子都参与成键,不导电;而石墨结构有三个电子成键,一个电子是自由的,可以沿石墨晶体运动,可以导电;如果是无定形碳,即使包含很多微小的石墨结构,没有形成结晶就没有导电的通路,导电性就差。
有机物大部分不导电的原因就是从分子结构就决定了难以形成自由运动的离子或电子,或者即使有自由电荷也都束缚在分子内,难以在分子之间传导。但其实有很多有机物都导电的,比如离子液体,导电高分子,聚合物电解质等等
金属之所以能导电,原因在于组成金属分子的离子核外围有自由电子存在,在有电压时自由电子带电后向电压的正极运动,形成电流。这样,金属就把电流传导过去,由于不同的金属元素,核外自由电子数量不同,这样的差异反应出不同金属导电性能的不同。
金属导电
一般来说金属、半导体、电解质溶液或熔融态电解质和一些非金属都可以导电。非电解质物体导电的能力是由其原子外层自由电子数以及其晶体结构决定的,如金属含有大量的自由电子,就容易导电,而大多数非金属由于自由电子数很少,故不容易导电。
石墨导电,金刚石不导电,这是由于它们的晶体结构不同造成的。电解质导电是因为离子化合物溶解或熔融时产生阴阳离子从而具有了导电性。
金属和非金属的区别
从化学性质看金属是金属键连接,而非金属是靠离子键或共价键连接。从物理性质看,金属一般具有导电性、导热性、延展性,有金属光泽,并且大多数是固体只有汞常温下是液体。
而非金属大多是绝缘体,只有少数非金属是导体(碳)或半导体(硅)。但是由于科学技术的高速发展,它们之间的区别也越来越不明显。纳米技术的发展更使金属和非金属之间的区别越来越小。