细说金属的延展性
2024-12-06耿奕辰
化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学，金属的性质当然也在研究之列。同学们在学习金属的物理性质过程中，会在教材中看到一张图，该图揭示了金属的一些物理性质及其在实际应用中的多样用途。
有趣的是，通过对比不同版本的教材，同学们可能会注意到图中文字表述的微妙变化。早期的教材中提到金属“能展成薄片”，而现行的教材则更新为“有延展性，能压成薄片”。这一变化实际上引导我们深入探讨一个核心概念——延展性。
什么是延展性
其实，延展性是延性、展性两个概念相近的机械性质的合称。这些概念多见于材料科学。延性是材料受力而产生破坏之前的塑性变形能力，主要表现在材料被拉伸成线条状时。而材料在外力（锤击或滚轧）作用下能被碾成薄片而不破裂的性质，则是展性。通俗一点儿说，金属有延性，是指金属可以被抽成细丝；金属有展性，是指金属可以被压成薄片。
常见金属及许多合金均有延展性。延性和展性两者间并不总是相关，如金具有良好的延性和展性，但是铅仅有良好的展性。因这两个性质概念相近，常被合称为“延展性”。
金属延展性的应用
除了教材中说的可以拉成丝、压成薄片，还有哪些具体的例子能说明金属具有延展性呢？
当前，悬索桥与斜拉桥成为桥梁设计领域的流行趋势。无论是悬索桥还是斜拉桥，都离不开缆索。研发缆索的科技含量非常高，要求对所用金属材料的延展性进行极其精确的控制与把握。
延性最好的金属莫过于铂了。铂，俗称“白金”，最细的白金丝直径不过1/5 000毫米。而生活中利用金属展性的现象，比较常见的就是金箔了。金的展性非常好，最薄的金箔只有1/10 000毫米。一两黄金压成的金箔，可覆盖两个篮球场。
延展性有规律吗
一般情况下，延展性都是对金属来讲的，即对金属晶体来讲，对其他晶体一般不讲延展性。那么，哪些金属具有更好的延展性呢？
活泼金属的延展性往往很差，不活泼金属的延展性往往很好。比如，在金属中，金、银、铂的延展性都在最好之列，碱金属和碱土金属的延展性均在最差之列。当然，在金属中，延展性最差的要数金属汞了，因为它在常态下为液态。
金属为什么具有延展性
我们常说，物质的结构决定了物质的性质。所以，金属具有延展性的问题也可以从金属的结构进行解释。当金属受到外力作用时，金属内原子层之间容易做相对位移，金属发生形变而不易断裂。因此，金属具有良好的延展性。
金属内没有分子或离子，而是完全的金属键，即全是金属原子之间直接相互作用构成的。金属通常是按照最密集排列，就像平时堆放水果一样，整齐地罗列起来的，各原子之间的距离都差不多，是一种晶体。金属晶体的组成微粒为金属离子和自由电子，存在金属键。当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动。由于金属离子与自由电子之间的相互作用没有方向性，滑动以后，各层之间仍保持着这种相互作用。在外力作用下，金属虽然发生了变形，但是金属键不被破坏，不破坏金属键，移动就容易，因为这样金属离子移动时就不需要吸收能量克服金属键能。
通过上述介绍，同学们对金属的延展性应该有所了解了吧？
（责任编辑：白玉磊）