金属結晶と金属結合 金属結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質

金属結晶と金属結合 金属結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質

 

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が、これらの違いについて理解していますか。

 

中でもここでは、金属結晶や関連する金属結合などの知識について解説していきます。

 

 

・金属結晶と金属結合 

 

・金属結晶の性質 融点・沸点・電気伝導性

 

というテーマで解説していきます。

 

 

金属結晶と金属結合 金属結合の強さは?

 

金属結晶とは、金属結合によって原子同士が結びつき結晶となっているもののことを指します。単に金属と読んだり、金属化合物や金属結合結晶、金属結合性結晶なととも呼んだりもします。

 

代表的な金属結晶にはアルミニウム、銅、鉄などがあげられます。これらは、規則的に並んだ金属の粒子と隙間を摂る自由電子から構成されます。

 

金属結晶のイメージは以下のような図で表すことができます。

 

 

後に解説しますが、自由電子が存在しているために、さまざまな金属結晶特有の特徴が生まれるのです。

 

この金属結合の強さはファンデルワールス力をはじめとした分子間力と比較すると、大幅に強い結合といえます。ただ、共有結晶(共有結合性結晶)やイオン結晶(イオン結合性結晶)と比べると、結合力は低いです。

 

つまり、共有結合>イオン結合>>金属結合>分子間力となることを覚えておきましょう。

 

 

関連記事

 

イオンとは?
クーロンの法則・クーロン力とは?
電離とは?
陽イオン(カチオン)と陰イオン(アニオン)
イオン結晶・イオン結合とは?
共有結晶と共有結合
分子結晶と分子間力
自由電子と価電子の違い
配位結合とは?各結合との違い

 

 

金属結晶の性質 電気伝導性、延性・展性、融点

 

このように金属結合によって構成粒子が配置されてできる金属結晶ですが、どのような性質があるのでしょうか。以下で確認していきます。

 

電気伝導性を持つ

 

金属結晶の代表的な特徴の一つに電気伝導性をもつ導体であることがあげられます。わかりやすく言いますと、電気を通すことができる性質をもつといえます。

 

金属が電気伝導性をもつ理由としては、自由電子が大きく関係しています。言葉の通り、金属の隙間を電子が自由に移動できるために通電できるのです(電流の定義はこちらで解説していますが、電子が移動することそのものが通電していることとなります)

 

以下のようなイメージです。

 

 

イオン結晶などでは、基本的にクーロン力により結びついているために、電気伝導性をもっていません。ただ、水に溶けることで電離して初めて電気伝導性をもつようになるといえるのです。

 

また、当サイトではリチウムイオン電池に関する情報をメインで発信していますが、ショート(短絡)の原因もこの金属である場合が多く、気をつけるといいです)

 

 

融点が比較的高い

 

また、金属結晶は融点が比較的高いという性質を持ちます。具体的には、他の種類の結晶と比較しますが、共有結晶>イオン結晶>金属結晶>分子結晶という順番です。

 

 

結合が切れることで状態変化を引き起こすため、状態変化が起こる温度を表す融点はこの結合の強さの影響をうけます。

 

つまり、基本的には上記の通りの順に融点が並ぶのです。分子結晶よりは融点が高いが、共有結晶やイオン結晶よりは低い位置にあるのが金属結晶といえます。

 

 

延性・展性をもつ

 

延性・展性とは金属をたたいたり、ひっぱたりすることで、薄く広げたり、伸びたりする性質のことを表します。

 

金属では、基本的に延性・展性をもちます。

 

例えば、アルミニウムであったら引っ張ってみると以下のような様子です。

 

 

実は、金属が延性や展性をもつことは、実は自由電とが深く関係しています(別ページで解説しています)。

 

また、延性・展性をもつために、粘り強い(脆くない)性質をもつのも金属結晶の特徴です。

 

関連記事

 

イオンとは?
クーロンの法則・クーロン力とは?
電離とは?
陽イオン(カチオン)と陰イオン(アニオン)
イオン結晶・イオン結合とは?
共有結晶と共有結合
分子結晶と分子間力
自由電子と価電子の違い
配位結合とは?各結合との違い

 

 

金属結晶と金属結合 金属結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質 関連ページ

イオンとはそもそも何のこと?その1 イオン発見の歴史と原子の構造と原子番号、質量数
酸化とは?還元とは?酸化還元の定義その1、その2
酸化還元の定義その3とまとめ
電池とは?ボルタ電池の構成と反応
ダニエル電池の構成・仕組み・反応式は?正極・負極の反応は?素焼き板の役割は?
イオン化傾向とは?
【手計算・Excel】pHとは?計算方法は?
同位体の存在比とは?計算問題を解いてみよう【演習問題】
分子量の求め方 アンモニア・メタン・尿素などの分子量を計算してみよう【演習問題】
原子量・分子量・式量の違いは?
アレニウス・ブレンステッド・ルイスの酸・塩基の定義と違いは?
電池の電極の質量変化を計算してみよう【ダニエル電池の質量変化】
絶対質量と相対質量 相対質量の計算方法(絶対質量との変換)
ルシャトリエの法則(原理)とは?
電気分解とは?塩化銅水溶液(CuCl2)における電気分解の反応式 陽極・陰極での反応式 陽極、陰極、正極、負極の違いと覚え方(見分け方)
水の電気分解の仕組み・反応式 陽極・陰極での反応式 水酸化ナトリウムを入れる理由は?
ヘスの法則と熱化学方程式の関係 計算問題を解き、反応熱を求めてみよう【演習問題】
ボルンハーバーサイクルとは?イオン結晶の格子エネルギー(格子エンタルピー)を計算してみよう
同位体と同素体の違いは?
物質量とモル質量の違いは?計算問題を解いてみよう【演習問題】
乾燥剤と気体の酸性・塩基性・中性とは?
気体の酸性度 酸性気体、中性気体、塩基性(アルカリ性)気体
潮解性・吸湿性・脱水性の違いは?
生石灰と消石灰とは?分子式(化学式)や用途の違い 生石灰と水との反応式は?
ソーダ石灰の性質や塩基性(アルカリ性)の乾燥剤としての役割(アンモニアや二酸化炭素は吸収できる?)
単体、化合物、純物質、混合物の定義や違い
気体の水溶性と気体の収集方法(上方置換、下方置換、水上置換)
塩化水素が水に溶けやすい理由は?
アンモニアが水に溶けやすい理由は?
「原子量・分子量・式量」とモル質量との違い
物質量(モル:mol)とアボガドロ数の違いや関係は? 計算問題を解いてみよう
コロイドの性質 チンダル現象・ブラウン運動・電気泳動とは?
クメン法とは?クメンヒドロペルオキシドを経由してフェノールを合成する方法
過酸化水素に二酸化マンガンを加えた時の反応式は?
疎水コロイド・親水コロイド・保護コロイド 凝析と塩析とは?
十酸化四リンの化学式、分子式(P4O10)、構造式は? 十酸化四リンと五酸化二リンの違いは?
乾燥剤である十酸化四リンが使用できない物質は? 潮解性や脱水作用を持つのか?
リンの同素体 黄リンと赤リンの違いは?
分子結晶と共有結晶(共有結合性結晶)の違いは?
酸素の同素体 酸素とオゾンの違いは?
炭素の同素体 黒鉛(グラファイト)・ダイヤモンド・フラーレンの違いは?
浸透圧とファントホッフの式 計算問題を解いてみよう【演習問題】
イオン結晶とイオン結合 イオン結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質
自由電子と価電子の違いは?
共有結晶(共有結合結晶)と共有結合 共有結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質
分子結晶と分子間力 分子結晶の融点・沸点・電気伝導性などの性質
配位結合とは?配位結合の強さと矢印の書き方 共有結合・イオン結合・水素結合との違いは?
金属の配位結合と錯イオン(錯体) 中心金属、配位子、配位数とは?

HOME プロフィール お問い合わせ