自由電子と価電子の違いは?

自由電子と価電子の違いは?

 

高校化学においてよく結晶の種類に関する問題が出題されます。

 

結晶には、イオン結晶、金属結晶、共有結合結晶(共有結晶)、分子結晶などがあります。中でも金属結晶の性質には自由電子が大きく影響を与えます。

 

また、自由電子と似た用語として価電子と呼ばれるものがあります。この自由電子と価電子の違いについて知っていますか。

 

ここでは、自由電子や価電子の意味やその違いについて解説していきます。

 

 

・自由電子・価電子とは? 

 

・自由電子と価電子の違いは?

 

というテーマで解説していきます。

 

 

自由電子・価電子とは?

 

結論からいいますと、価電子は自由電子の一種であるといえます。価電子とは、「原子核の周囲にある最外殻中に存在する電子」や「金属中に存在する自由電子」などの総称を表します。

 

つまり、自由電子とは価電子の中の一つなのです。

 

以下のようなイメージです。

 

 

また、自由電子とは基本的には金属結晶において金属原子の間に存在する電気伝導などにかかわる自由に動くことが可能な電子のことを指しています。

 

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自由電子と価電子の違いは?

 

このような関係性がある自由電子と価電子ですが、自由電子と価電子では一般的な使い方に違いがあるといえます。

 

価電子は厳密には上述の意味をもっていますが、一般的には原子モデルにおける最外殻電子のことを指します

 

例えば、「リチウムイオンの価電子の数は?」と聞かれた場合は電子配置を考えて、そのモデルの最も外の軌道に何個の電子が入っているのかということを考えればいいわけです。

 

一方で、自由電子といえば、基本的には金属結晶における自由に移動できる電子のことを指します

 

以下のようなイメージです。

 

 

ただ、広義の意味での自由電子とは、SEM(電子顕微鏡)などで試料に電子ビームを当てる際の電子なども自由電子に含まれます。こちらも結晶内に閉じ込められておらず、自由に移動できる電子であるためです。

 

ただ、特に指定されずに自由電子と呼ぶ際は、上述の通り金属内での電子のことを自由電子と呼ぶと覚えておけばいいです。

 

化学では似ている言葉が多いため、きちんと相違点を抑え混乱しないようにしましょう。

 

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