金属键是在带正电的原子之间形成的一种化学键，其中自由电子在阳离子晶格中共享。相反，共价键和离子键形成于两个离散的原子之间。金属键是金属原子之间形成的主要化学键。

金属键见于纯金属、合金和某些类金属中。例如，石墨烯（碳的同素异形体）表现出二维金属键合。金属，即使是纯金属，也能在原子间形成其他类型的化学键。例如，亚汞离子（Hg22+）可以形成金属共价键。纯镓在原子对之间形成共价键，这些原子对通过金属键与周围的原子对相连。

金属键的工作原理

金属原子的外层能级（s和p轨道）重叠。参与金属键的至少一个价电子不会与相邻原子共享，也不会因形成离子而丢失。相反，电子形成了所谓的“电子海”，其中价电子可以自由地从一个原子移动到另一个原子。

电子海模型是对金属键合的过度简化。基于电子能带结构或密度函数的计算更精确。金属键合可能被视为材料的离域能态比离域电子多得多（电子缺失）的结果，因此局部未配对电子可能变得离域且可移动。电子可以改变能量状态并在晶格中向任何方向移动。

键合也可以采取金属团簇形成的形式，在这种形式中，离域电子绕着局域核流动。键的形成在很大程度上取决于条件。例如，氢是高压下的一种金属。当压力降低时，键从金属变成非极性共价键。

将金属键与金属性质联系起来

因为电子在带正电的原子核周围是离域的，所以金属键可以解释金属的许多性质。

导电性：大多数金属都是优良的导电体，因为电子海中的电子可以自由移动和携带电荷。导电非金属（如石墨）、熔融离子化合物和水性离子化合物导电的原因与电子自由移动的原因相同。

热导率：金属传导热量是因为自由电子能够将能量从热源转移出去，也因为原子（声子）的振动以波的形式通过固体金属。

延展性：金属倾向于延展性或能够被拉成细丝，因为原子间的局部键很容易断裂，也很容易被重组。单个原子或整个原子片可以相互滑动并重新形成键。

延展性：金属通常具有延展性，或者能够被模制或敲打成某种形状，这也是因为原子之间的键很容易断裂和重组。金属之间的结合力是无方向的，因此拉拔或成形金属不太可能使其断裂。晶体中的电子可以被其他电子所取代。此外，由于电子可以自由地相互移动，因此与金属接触不会像带电离子那样相互作用力，而带电离子会通过强排斥作用使晶体破裂。

金属光泽：金属往往有光泽或显示金属光泽。一旦达到一定的最小厚度，它们是不透明的。电子海从光滑表面反射光子。可以反射的光有一个频率上限。

金属键中原子间的强大吸引力使金属变得坚固，并使其具有高密度、高熔点、高沸点和低挥发性。也有例外。例如，在普通条件下，汞是一种液体，具有较高的蒸汽压。事实上，锌组中的所有金属（锌、镉和汞）都相对易挥发。

金属键有多强？

由于键的强度取决于参与原子，因此很难对化学键的类型进行排序。共价键、离子键和金属键都可能是强化学键。即使在熔融金属中，粘合也很牢固。例如，镓是不挥发的，即使熔点很低，但它的沸点也很高。如果条件合适，金属键连甚至不需要晶格。这已在具有非晶态结构的玻璃中观察到。