U2.4 · 金属与合金的结构练习题 · Structure of Metals and Alloys

导电需要可以移动的带电粒子。金属中阳离子固定在晶格里，只能在原位振动；价电子离域在整块金属中，加上电压就定向移动，形成电流。熔融的盐靠离子移动导电，金属靠电子导电。

Na 有 1 个价电子（3s¹），Mg 有 2 个（3s²）。Mg 的阳离子电荷是 +2，离域电子也多一倍，而且 Mg 原子更小（共价半径 Mg 141 pm，Na 166 pm），阳离子和电子海靠得更近，金属键更强，熔化需要更多能量。两者电子层数相同；质量大小不决定金属键的强弱。

C 原子的半径只有 Fe 的 0.50 倍，能进入 Fe 原子之间的空隙，形成间隙合金，不取代 Fe 原子。原来的 Fe 原子一个不少，又多了 C 原子的质量，体积几乎不变，所以密度增大。“C 比 Fe 轻”只在 C 取代 Fe 时才会让密度变小。

Sn 和 Cu 的半径相近（比值 1.07），Sn 取代晶格中的部分 Cu 原子，是置换合金，不是间隙合金。但两者大小并不完全相同，Sn 原子使原子层变得不平整，受力时层与层不容易滑动，所以青铜比纯铜硬。青铜仍然是金属键，有离域电子。

间隙合金要求加入的原子比主体原子小得多，能进入空隙。和 Fe 的半径比：Cr 1.0，B 0.61，Ni 0.96，Zn 0.96。B 原子小得多，能进入 Fe 原子之间的空隙；Cr、Ni、Zn 和 Fe 大小相近，会取代 Fe 原子形成置换合金。