为什么金属富有延展性？

为什么金属富有延展性？

金箔 图片来源：differencebetween

金属以其独特的延展性著称，这种特性使得金属能够被加工成各种形状。例如，1克黄金（Au）能够被锤炼成直径约80厘米（厚约0.0001毫米）的圆形金箔，或者延伸成长约3200米（直径约0.0045毫米）的金丝。这种延展性不仅体现在展性（压成薄片的能力）上，也体现在延性（拉成细丝的能力）上。

金属之所以具有优异的延展性，主要归功于自由电子的存在。在金属中，原子之间的电子是自由流动的，当外力作用于金属时，即使金属原子的位置关系发生偏移，自由电子也能迅速移动，将金属原子重新“粘”在一起，从而避免断裂。

然而，并非所有金属都具有相同的延展性。例如，铁（Fe）的延展性就远不如金（Au），而钛（Ti）和镁（Mg）的延展性又逊色于铁。这种差异主要由金属的晶体结构决定。金属的晶体结构主要有三种类型：面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构。其中，面心立方结构的延展性最好，体心立方结构次之，密排六方结构的延展性最差。

具体来说，金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铝（Al）等金属具有面心立方结构，因此具有卓越的延展性；铁（Fe）、钠（Na）、钨（W）等金属具有体心立方结构；而钛（Ti）、镁（Mg）、锌（Zn）等金属则具有密排六方结构。

当金属受到外力作用时，金属原子会以滑移面为界发生滑移，或向滑移方向移动。面心立方结构中含有大量的滑移面和滑移方向，因此，晶体结构为面心立方结构的金属具有卓越的延展性而不易破裂和断裂。

本文摘自《科学世界》2017年第1期，文字略有修改。