比较合金与纯金属

合金（alloy）是金属与一种或多种其他元素组成的混合物。由于加入的原子大小不同，它们会打乱整齐的层，所以合金通常比纯金属更硬、更强。

本课属于金属与活动性，并用到键合与结构中的概念。

纯金属中的层有什么表现？

纯金属只有一种原子，大小完全相同，排成整齐的层。一片离域电子（delocalised electrons）把正离子聚在一起。

当你推或敲击金属时，层可以互相滑动，金属改变形状而不断裂。这就是纯金属有延展性的原因，也是它们可能太软的原因。

合金里发生了什么变化？

在合金中，大小不同的原子夹在主要金属的原子之间。它们破坏了整齐的排列，所以层不容易滑动。

因此合金更硬、更强。它仍然是金属结构，所以仍能导电。黄铜是铜加锌，钢是铁加少量碳。

如何一步步比较合金与纯金属

1. 指明要比较的性质：硬度、强度、延展性。
2. 描述纯金属的结构：同样大小的原子排成整齐的层。
3. 描述合金的结构：原子大小不一，层被打乱。
4. 把结构与表现联系起来：合金中的层不容易滑动。
5. 写出结论，针对所指的性质使用“更硬”“更强”或“延展性较差”。

例题详解

黄铜是按质量计 70% 铜和 30% 锌的合金。把它与纯铜比较，并求 250 g 黄铜中每种金属的质量。

比较： 纯铜的原子相同，排成整齐的层，层容易滑动，所以较软。在黄铜里，锌原子的大小与铜原子不同，会打乱这些层，层不容易滑动，所以黄铜比铜更硬。

铜的质量： 250 g 的 70% = 0.70 × 250 = 175 g。

锌的质量： 250 g 的 30% = 0.30 × 250 = 75 g。

核对： 175 g + 75 g = 250 g，质量加起来等于整体。

答案：黄铜更硬，因为层被打乱；250 g 黄铜含 175 g 铜和 75 g 锌。

要留意的错误

常见的失误是只说合金更强而不提结构，或者把合金说成化合物。

错误的答案： “合金更硬，因为原子在新的化合物中结合得更牢。”

学生把合金当成了化合物。真正的原因是大小不同的原子打乱了层。

纠正的办法是用“混合物”这个词，并描述层。合金没有固定的化学式，原子也不是按固定比例结合。硬度来自不规则的排列，而不是来自新的物质。

自我检测

1. 一种杜撰的合金样品按质量计是 85% 的金属 X 和 15% 的金属 Y。求 480 g 中各自的质量。

2. 画出或描述纯铁和钢中的层，并说明哪个更硬。

3. 判断对错：合金能导电，因为它是化合物。

接下来学什么

本单元的最后一课要你权衡一个决定，而不是描述结构：解读回收的取舍。你可以用金属与活动性练习题检验到目前为止学的所有内容。

知道合金更硬、却不能用两句清楚的话写出原因的学生，往往能从一对一线上化学补习中受益，老师可以和你一起打磨这句话的措辞。