为什么金属中的正电荷不能移动？

好的，让我们来聊聊金属里为啥只有负电荷（也就是电子）能跑，而那些构成金属骨架的正电荷却原地不动。这事儿吧，说起来也挺有意思的，跟金属的内部结构和电子的运动方式有着直接的关系。

首先，得弄明白金属里都有啥。金属，比如咱们常说的铁、铜、金之类的，它们都是由原子组成的。每个原子都有一个原子核，原子核里包含了质子（带正电）和中子（不带电）。围绕着原子核，有带着负电的电子在高速运动。

在咱们日常生活中，原子整体是呈电中性的，也就是说，原子核里带的正电荷总量，跟外面绕着转的电子带的负电荷总量是相等的。

那么，到了金属里面，情况就发生了一些变化。你可以想象一下，金属原子聚集在一起，形成一个紧密的晶体结构。在这个过程中，最外层轨道上的电子，也就是所谓的“价电子”，它们就不再像在孤立的原子里那样，被某个特定的原子核牢牢地束缚住。

金属的这些价电子，它们获得了一种“自由”，可以比较容易地从一个原子核的吸引范围移动到另一个原子核的附近。你可以把它们想象成一群被大家共享的“公共财产”，可以自由地在金属的整个晶体内部穿梭。这也就是我们常说的“自由电子”或者“电子海”。

而构成金属骨架的正电荷呢？它们是啥？它们就是那些失去了最外层价电子的原子。失去了负电荷的原子，自然就变成了一个带正电的“离子”。但是，这个正离子可不是随便就能跑的。

为什么这么说呢？你想啊，金属的晶体结构就像一个非常牢固的网。这些正离子并不是孤立的，它们在晶格里，按照一定的规律排列着，相互之间通过一种叫做“金属键”的强大作用力结合在一起。

这个金属键，说白了，就是那些自由电子形成的“电子海”，把一个个正离子“粘合”在一起。这个“粘合剂”非常强大，它把所有的正离子都固定在一个相对固定的位置上。

所以，当你给金属施加一个电场，比如用电池连接一根铜导线的时候，会发生什么呢？

那个电场会给自由电子施加一个力，迫使它们朝着正极的方向移动。因为电子很小，而且没有被牢牢地固定住，它们就能顺着这个力，在金属内部“游动”，形成电流。

但是，那些带正电的原子核（或者说正离子）呢？它们虽然带正电，但它们是被束缚在金属晶格中的。你可以想象它们就像是钉在地上的钉子，或者牢牢卡在某个槽里的零件。它们有它们自己的位置，虽然在高温下会振动，但整个“骨架”是不会随着电子一起移动的。

这就好比，你在一池泥浆里撒了一把小石子。小石子（自由电子）可以相对自由地在泥浆（金属晶格）里滚动，而泥浆（正离子形成的晶格）整体是保持一个相对稳定的形状，石子在里面滚动，并不会把整个泥浆都一起推着走。

更深层的原因，可以从能量的角度来理解。一个孤立的金属原子，它的电子是有特定的能级的。当它变成金属晶体中的一个正离子时，它与周围的许多其他正离子以及大量的自由电子形成了相互作用。这种相互作用使得正离子被牢牢地“固定”在晶格的平均位置上，打破这个结构需要极大的能量，远远超过了通常电场能够提供的能量。

所以，简单来说，金属中的正电荷之所以不能移动，是因为它们是以离子键的形式，牢固地固定在金属晶体结构中。它们是金属的“骨架”，是稳定的，而那些最外层的价电子则成为了自由电子，可以在这个骨架中自由穿梭，这才形成了我们所说的金属导电性。

网友意见

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：

电解质溶液理论：

水合电子：

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