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木虫 (正式写手)

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[资源] 【转贴】为什么金属定义会过时？

　　对现代人来说，“金属”是一个多么普通的概念。制作炊具的铝，制造罐头的锌，打制首饰的金，还有制做各种工具的铁……不都是金属吗？
　　《辞海》中的“金属”条目曰：“具特有光泽而不透明（对可见光强烈反射的结果），富有展性、延性及导热性、导电性的这一类物质。”
　　在门捷列夫的元素周期表中，左下角绝大部分是金属的领域，仅右上角才是非金属的地盘。在人类至今认识的109种化学元素中，非金属只有22种，而金属占了近80%。这些金属在常温常压下，都是具有光泽而不透明的固体（除汞外），与上述的金属定义相符合，它们与非金属之间存在着一条泾渭分明的界限。可是，在非常温、常压下，金属与非金属之间，是否仍然是“鸡犬之声相闻，老死不相往来”呢？
　　科学家发现，金属元素的许多特点，如坚硬、有光泽、致密、敲击时铿锵作声等，也是当代许多陶瓷所共有的特性，它们已不是金属的“专利”了。可是至今为止，金属的定义中还保留着一个“避难所”——电的良导体。
　　如今，这唯一的“避难所”也巳摇摇欲坠。科学家们已合成了许多种称作“分子金属”的物质，这些“分子金属”具有长长的链式分子，能象金属那佯导电。不过，目前这些“分子金属”还只能在一个方向上导电，而不能象金属那样在三个方向上导电。但是，科学家们正致力于合成具有三维导电能力的“分子金属”。一旦研制成功，金属的最后“避难所”也将彻底崩溃。
　　金属与非金属之间的那条“楚河汉界”正在日益消失。在一定的条件下（主要指温度和压力），金属和非金属是能够互相转化的。在临界密度之下，电子属于特定的原子，并不显示金属性；而在临界密度以上，电子便自由了，出现了金属所具有的自由电子的“海洋”。例如，在硅中掺入少量的磷，尽管是两种非金属，但只要在外界温度低于0.003K，电流照样能在其中通行无阻。又如，在固体物理学界身价倍增的超导材料——铱钡铜氧化物，它的真实面目却是一种陶瓷，而并非人们想象中的金属，这正是金属与非金属界线消失的一大明证！
　　除了外界环境能够改变物质的属性外，物质数量上的变化也会戏剧性地改变物质的属性。
　　我们不妨做一个有趣的数字游戏：银可算是一种典型的金属了吧，但是，一个银原子算不算金属呢？不能算。两个、三个银原子呢？也不行。因为它们都不能形成一个自由电子所需要的化学环境。那么，究竟几个银原子才能满足这一要求呢？
　　科学家们用高分辨的电子显微镜拍摄了具有1500个银原子组成的一簇。发现它呈多面体的结构，具有五重对称性，这下可称它为金属了吧？还是不能，因为这些原子的电子还各有其主，并未形成自由电子的“海洋”。
　　那么，10000个银原子组成的簇又怎样呢？科学家们发现，由10000个银原子组成的簇，它的整个结构经过了一次重整，已变成了名副其实的金属，而不再是高度对称的高能态晶格了，它已是呈线状方式排列的低能态金属。
　　可见，在1500~10000之间，必定存在一个数，在这一点上，银原子簇突然从“非金属”向“金属”过渡了。量变引起了质变，这情形有些类似搭积木，不太高时，积木呈规则堆积，达到一定高度后，它就会崩塌下来。对银原子来说，1500~10000之间这一神秘数字究竟是多少呢？科学家们还不能明确地告诉我们。
　　“金属”的定义正在日趋过时，终有一天，人们会感叹地说：“这种关于‘金属’的定义”只是上一世纪的事了，它早已进了科学历史的博物馆了。
(责任编辑:赵有虎)

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