金属原子以外は常温で自由原子をもたないんですか？

金属原子以外は常温で自由原子をもたないんですか？

質問者からの補足コメント

• 金属以外は常温じゃなければ自由原子をもつということですか？

    補足日時：2018/09/05 23:00

• 自由原子は自由電子のまちがいでした

    補足日時：2018/09/06 12:07

No.4 ベストアンサー 回答者： d9win 回答日時： 2018/09/07 03:11

自由電子は半導体にも存在します。

むしろ、自由電子を有する物質は金属と半導体に分類できると言うことが出来るでしょう。半導体の自由電子は金属の自由電子に準じる特性を有しますが、決定的に異なる点もあります。
第1に、金属の自由電子の密度は、金属原子と同程度の値であって、その値は温度で変わりません(絶対零度でも変わらない)。ところが、純粋な半導体の自由電子の密度は、金属よりも圧倒的に少なく、しかも指数的な温度依存性があって低温になるほど密度が小さくなります。このため、零下20度程度でも動作しなくなる半導体素子もあります。反対に温度が高くなるとの自由電子密度が大きくなって、早晩、半導体素子の制御が出来なくなります。高電圧が加わっている場合には、破壊に至る熱暴走を引き起こすのが通例です。(さらに、半導体の自由電子の密度は、それに導入された不純物濃度に決定的に影響される特徴もあります)
第2に、金属の自由電子の運動速度は1,000km/s程度で、しかも温度依存性がありません(フェルミ速度と言われてます)。ところが、半導体の自由電子は熱エネルギーに相応する運動エネルギー(m v^2/2 = (3/2)kT)を有します(いわゆる熱速度: v≈ 100km/s @300K)。金属の自由電子よりも大幅に小さく、しかも温度の平方根に比例して小さくなります。

半導体の教科書には、もちろん第1の特性がもたらされる理由が説明されています。ところが、第2の特性についての説明がないのが不思議です。

No.3 回答者： head1192 回答日時： 2018/09/06 12:00

自由原子とは聞きなれない言葉です。

要するに他から何の影響も受けていない原子ということですか？

重力場の影響とか細かい影響を排除すれば、金属以外の元素では希ガスがそれに近いと思われます。

この回答へのお礼

すいません自由電子でした

お礼日時：2018/09/06 12:06

No.2 回答者： むらさめ 回答日時： 2018/09/05 22:35

半金属の元素があり、それらは自由電子を持つ条件があり、金属と非金属との中間的な性質を示します。

また、炭素Cのグラファイトは自由電子を持ち、電気の良導体です。

No.1 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2018/09/05 22:30

金属以外だって、電気を通す物質には自由電子はあります。

本の書き方が不味いか、教え方多がまずいから、そういう解釈になるのかな？

電気を通す＝電流が流れるとき、電子がその電流と逆方向に流れていますが、物質中で自由に動ける自由電子がその役割を担うためです。

黒鉛の層間結合も自由電子。だから電気を通す。