为什么金属中的正电荷不能移动？ 第1页

金属是固体，内部原子只能在平衡位置附近振动，不能随意移动。而金属原子最外层的电子由于受内层电子屏蔽，感受到的原子核吸引力不大，可以在金属内部近似自由的移动。用物理模型描述，可以看成自由电子气体在金属原子核和内层电子组合成的“原子实”构成的结构里自由移动。

金属的结构：

离子液体比如一千度左右的氯化钠，其中正负离子是液相，都有较高的移动速率，导电主要靠离子迁移。

溶液导电，靠的是溶解在溶液中的电解质，如食盐水，靠的是氯离子和钠离子。

从上述三个事实中可以看出来，某物质导电靠的是其内部的“自由电荷”。携带自由电荷的物质，可能是电子，可能是离子。液态、气态物质内，带电的离子可以自由移动从而导电。而电子在液体、气体中很容易被原子或分子捕获，形成离子，难以独立存在（但是在一定时间范围（寿命）内也能存在，如用辐射在水中制备而成的水合电子），所以离子液体、溶液中主要为离子导电。而金属中的原子难以移动，只有少数电子（费米面附近的。这个概念值得查阅学习）（说是少数，但总量也不小，基本上跟金属原子个数之比为1:1，即1摩尔金属中大约包含摩尔数量级的自由电子）

最后，金属中电子导电的机理，可以用Drude模型（于1900年左右提出）简单理解。这个模型非常通俗易懂，可以对导电机理做直观的解释，但是由于电子在金属中运动遵守量子力学，进一步的理解可以使用A. Sommerfeld提出的量子电子气体模型（1927年）或能带理论（1928年至几十年以后）。能带理论的发展历经三十多年，理解能带理论需要量子力学和群论（数学系的近世代数课程的一部分和表示论的一部分）的基础，不是一朝一夕能学会的。而简单电解质溶液导电的理论需要电解质溶液理论。离子液体如熔盐、有机常温离子液体的导电机理就更为复杂，是科研的一个方向。以下给出简单的“固体物理”课程讲解：