なんで黒鉛は電気を通して、ダイヤモンドは電気を通さないのですか。教えてください。

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A 回答 (3件)

前の方が話されてるように黒鉛とダイヤモンドは結合の仕方が違います。

黒鉛は六角形の板の重なりです。その板の間に電子の層があります。よく鉛筆の黒鉛で字が書けるのはこの層間では結合がゆるいので、滑り、字が書けると言います。また、電気の流れる向きもあります。層間に垂直には流れません。実際は無限に層が広がった整然としてませんので、流れると思いますが、抵抗の変化はあります。カーボンファイバーの釣竿やゴルフのパッと等も雷の時危ないというのもそんなところだと思います。そんなところも金属とは違うところです。有機物質で電気伝導性のある物質の研究もされてます。
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#1の方、さすが専門家ですね!詳しい!



君が小学生だったりした時のために、できるだけわかりやすく例え話しにしてみますね。
ダイヤモンドも黒鉛も、同じ炭素という粒粒でできてますわな。
炭素の粒粒(原子)は、プラスの粒粒(陽子)と、マイナスの粒粒(電子)でできとります。2種類の粒粒で、1種類の炭素原子ができているわけですね。

ダイヤモンドでは、マイナスの粒粒と、プラスの粒粒が、いっしょになって、コンクリートのように固められています。(実際には、隣同士の炭素原子が、ひとつの同じ電子をつかむことで、みんなが互いにがっちり組み合っています。炭素原子には4つ手があるので、一人が4人ずつとつながっているわけです。ジャングルジム(この場合手は6個あるけど)のようなイメージですね)

一方黒鉛では、プラスの粒粒でできた板が、マイナスの粒粒をはさんでいる、サンドイッチのような構造になっています。板はがっしりしていますが、サンドイッチの具はぐちょぐちょで、マイナスの粒粒が自由に動き回れます。(全員の炭素原子が、1個だけ手をぶらぶらさせて、一個ずつ、電子を離してあげるわけです)

さて、電気とはマイナスの粒粒が集団移動することなんです。コンクリートの中では誰も動けないですが、サンドイッチの具の中では、マイナスの粒粒が自由に動くというわけです。
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黒鉛もダイヤモンドも炭素の結晶型なのですが、原子の結合のし方が異なります。

わかりやすいように簡単に説明しますと、一つの炭素原子は最大で4つの隣り合った原子と結合をすることができます。すなわち、隣の原子とくっつくために、4つのフリーに動ける電子がある、と考えてください。ダイヤモンドは一つの炭素原子のまわりに4つの炭素原子が正四面体の配置で結合をしています。このときの結合状態はシグマ結合といい、互いの原子に含まれる電子をその原子間で共有しています。ですから、電子はその原子間以外のところを動くことはできません。(動かすにはかなりのエネルギーが必要となります)ですから、ダイヤモンドは通常は電気を流しません。黒鉛では、炭素原子は隣り合った3つの炭素原子とはダイヤモンドの場合と同じ結合をします。その結果、六角形が沢山つながった網のような平面の構造になります。で、その平面が沢山積み重なった格好になっています。そうすると、のこりの1個の「手」が余りますよね?この一個の手はくっつく相手がいないので、平面の上下に宙ぶらりんになっています。その結果、平面に含まれる炭素原子の全ての余った手が束になって、パイ結合と言うくっつき方を作り、まるで平面上に電子の雲を作ったようになります。したがって、この結合に含まれる電子は六角形の平面中をどこでも自由に動き回れるので、黒鉛は電気が流れるわけです。なお、平面同士の積み重なりは一種の静電気のような力でくっついています。したがって、電気は平面にそった方向では非常によく流れますが、積み重なり方向ではあまりよくは流れません。したがって、トータルでの電気伝導度は、金属よりは小さくなる、というしくみになっています。

もし、演習問題などの解答として必要なら・・・、
「ダイヤモンドは一つの炭素原子の周りに4つの炭素原子が正4面体配置をした、sp^3共有結合をしており、その結果、各原子中の電子が動ける範囲は隣同士の原子間に限られるため電導性は低い。これに対して、黒鉛は、一つの炭素原子の周りに3つの炭素原子が正三角形の形で配置し、sp^2結合を有した六角網面層の積層構造を形成している。その結果、網面上のパイ電子は層面の中を自由に動くことができるので、電導性がある。」
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この回答へのお礼

大変詳しい説明ありがとうございます。良く分かりました。ありがとうございました。

お礼日時:2002/03/15 17:07

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シリカには細孔が存在すると聞いたのですが、
アルミナやジルコニアには細孔が存在するのでしょうか?

それとも表面に凹凸があるだけなのでしょうか?

もしよろしければ教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

アルミナには細孔がありますよ。
平均細孔径は10nm程度の様です(分布はURL参照)。
そのぶん比表面積も100~200m2/gと小さい様です。
但し、アルミナは結晶段階で細孔が変わってきますので要注意。最終形?のα-アルミナになると細孔は無くなります。吸着効果を持たせるなら比表面積の調査を忘れずに!

参考URL:http://www.nittech.co.jp/zairyo/zairyo_07.html

Qダイヤモンド・黒鉛は有機物ですか?

ダイヤモンド・黒鉛は炭素が含まれているので有機物でしょうか?

Aベストアンサー

違います.有機物は,炭素原子を骨格として,周りに炭素原子以外の原子が結合していなければいけません.ダイヤモンドや黒鉛は,炭素原子だけで構成されているので無機物です.


有機化合物の定義は↓

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E6%A9%9F%E5%8C%96%E5%90%88%E7%89%A9

QBET範囲以外の細孔容積の算定式について

たびたびすいません。

表題の通り、BET比表面積はいわゆる単分子層での比表面積だと思うのですが、それ以外つまりは高相対圧(40~90%等)での細孔容積の算定式についてです。
ある書籍の中で、細孔容積をVadsとすると、
(Pa×Vads×Vm)/R×T という式で表されるとあります。
変形すると、Vads=(RT)/Pa・Vm でしょうか。
Pa:大気圧
T:絶対温度
Vm:吸着質のモル容積 とあります。

例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよいのでしょうか?
とりあえずは形式的でも構いません。またモル容積の値は、吸着量ではないのでしょうか?50gから53gに増加したのならVm=3gというような。

BET範囲以外は多分子吸着のため、厳密には多層部分は補正しなければならないとは思うのですが、まずは上記式の意味を教えていただきたく思います。
ちなみに、自動測定器で測られるBET範囲以外の細孔容積というのは補正はされてるものなのでしょうか?
諸々よろしければ御教示お願いいたします。

たびたびすいません。

表題の通り、BET比表面積はいわゆる単分子層での比表面積だと思うのですが、それ以外つまりは高相対圧(40~90%等)での細孔容積の算定式についてです。
ある書籍の中で、細孔容積をVadsとすると、
(Pa×Vads×Vm)/R×T という式で表されるとあります。
変形すると、Vads=(RT)/Pa・Vm でしょうか。
Pa:大気圧
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Vm:吸着質のモル容積 とあります。

例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよ...続きを読む

Aベストアンサー

(Pa×Vads×Vm)/R×T
の意味は次のようなことです。Paが大気圧、Vadsは吸着量を気体(時代)の体積として与えた量ですから、
n=Pa(大気圧)Vads/RT...(1)
は、大気圧の気体が吸着した時の気体の”モル数”です。Vadsを普通は標準状態での気体容積として計算しますからT=273をつかいます。そのモル数nにVm、つまりその気体の液体での1molあたり容積をかけていますから、吸着したガスの液体としての容積になります。これを細孔の容積としているのです。これは気体の吸着による細孔分布解析で普通に使われる考え方です。

> 例えば、RH50%までの吸着における細孔容積は、その時のVmを
> 代入して、Vads(細孔容積)を求める形でよいのでしょうか?

Vadsは気体の体積として考えた気体吸着量です。細孔容積ではありません。質問者さんの質問は、「RH50%の時の吸着量がVadsのとき、そのVadsをモル数に計算しなおして、それにその吸着ガスの液体でのモル体積をかければRH50%での細孔容積と考えてよいか、」という質問になります。これは下に書くようにそう単純ではありません。そして

>50gから53gに増加したのならVm=3gというような。

ではなくて、(普通は細孔分布計算は脱離過程の値を使うので)「脱離気体の量を液体換算したとき、53 cc/gから50 cc/gになったらそのRH変化に対応する細孔容積は3 cc/gか」です。
気体吸着が全て細孔分布に由来するならそれでよい事になります。実際初期の細孔分布解析にはそうした考え方もありました。(Andersonの方法)
しかし現在は多分殆ど使われません。
ガスは、固体表面で毛細管凝縮している他に多分子層吸着しているものがあると考え、あるステップ(気体の平衡圧をPiからPi+1に下げる)での気体の脱離量は、毛細管凝縮したものが蒸発して、管の壁に多分子層吸着が残るのに対応する量と、すでに表面で吸着層吸着になっていた層の厚さが薄くなるのに対応する量との合計と考えるのです。計算は普通はBJH法でやりますが、細孔は円筒モデルになっています。その計算の中では面積は円筒の側壁面積で計算して行きます。ある脱離ステップでの対応する細孔容積半径をri, ri~ri+Δrの細孔容積をΔVi、ri~ri+Δrの側壁面積をΔAiとし、半径riの細孔の合計長さをLiとすれば
ΔAi=2πriLi...(2)
ΔV=πri^2Li...(3)
ですから、
ΔVi/ΔAi=ri/2
即ち
ΔAi=2ΔVi/ri...(4)
がその脱離ステップで出てくるあらたな表面積です。BJH法にはパラメータがあり、ΔAiの合計値ΣΔAiもそのパラメータに依存します。別途BET法で表面積を評価し、ΣΔAiがBETに一番近いパラメータを採用します。

>BET範囲以外は多分子吸着のため、厳密には多層部分は補正しなけれ
>ばならないとは思うのですが、

上に簡単に述べたように、細孔分布計算では多分子層吸着は計算にいれられています。層の厚さと相対圧の関係は下のHalsey式などがもちいられます。
t(Å)=4.3(5/ln(Po/P))^(1/3)...(5)

>ちなみに、自動測定器で測られるBET範囲以外の細孔容積というのは
> 補正はされてるものなのでしょうか?

むしろ細孔容積の計算に使う吸着等温線の範囲はBETに対応する部分より相対圧が大きい部分です。
式をいちいち書くと大変長くなります。BJH計算法を本で読まれてきちんとFollowされた方がよいと思います。

(Pa×Vads×Vm)/R×T
の意味は次のようなことです。Paが大気圧、Vadsは吸着量を気体(時代)の体積として与えた量ですから、
n=Pa(大気圧)Vads/RT...(1)
は、大気圧の気体が吸着した時の気体の”モル数”です。Vadsを普通は標準状態での気体容積として計算しますからT=273をつかいます。そのモル数nにVm、つまりその気体の液体での1molあたり容積をかけていますから、吸着したガスの液体としての容積になります。これを細孔の容積としているのです。これは気体の吸着による細孔分布解析で普通に使われる考え方です...続きを読む

Qイオンになると電気を通すのですか? 電子が電気を通すのは初めてわかりますけど。

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Aベストアンサー

何でナトリウムイオンが子供で、塩化物イオンがお母さんなのかさっぱり分かりません。
他の方の説明も非常に分かりにくい。
確かに#1のお答え通り、水中ではイオンが電荷を運びますが、電気化学的に正しく言うと、
愕然とする内容になります。
それをあなたが理解出来るか危ぶむのですが、一応書きます。
電極の周りの溶液には電気二重層と呼ばれるイオンと水分子からなる部分が生じます。
この部分のイオンだけが電極に電子を渡したり、電極から電子をもらったり出来ます。
では他の部分のイオンは何をして居るのでしょうか、実は「何もしていない」のです。
溶液を電気分解したらイオンが溶液中を泳いでいるだろうと誰でも思いますし、私も
高校までいや学部までそう思っていました。
電極の電気二重層で反応すればイオンは減ります、溶液から電気二重層へのイオンの
供給はただの拡散なのです、電極の周りでさえ拡散ですから他の部分は何も感じません
天下太平です。
これが誤りで無い証拠に、両電極に必要以上に大きい電位・電圧を掛けると、電気分解は
ほとんど加速されず溶液が沸騰してしまいます。
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但し電荷と分子量の比でイオンを分離する方法があります。電気泳動と呼ばれバイオでは
重要な方法です、この際は溶液全体に傾斜の付いた電場をかけるという特殊な装置が必要です。

何でナトリウムイオンが子供で、塩化物イオンがお母さんなのかさっぱり分かりません。
他の方の説明も非常に分かりにくい。
確かに#1のお答え通り、水中ではイオンが電荷を運びますが、電気化学的に正しく言うと、
愕然とする内容になります。
それをあなたが理解出来るか危ぶむのですが、一応書きます。
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では他の部分のイオンは何をして居る...続きを読む

Q膨張黒鉛パウダー?

黒鉛紛(グラファイトパウダー)は有りますが、
膨張黒鉛パウダーというものは有るのですか?

固形シート状では違いがあることは分ったのですが、
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Aベストアンサー

前回に引き続き回答です。
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着色するということは、可視光線の波長領域で光を吸収しているということです。
可視光領域全ての光を吸収すれば、黒色に見えます。
可視光領域以外の波長の光を吸収しても、人間の目では分かりません。
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黒鉛は、かなり広い範囲の波長領域の光を吸収しているということになります。
では、なぜ黒鉛は可視光領域の光を吸収するのでしょうか?
物質が光を吸収するということは、その物質の分子に含まれる電子が光のエネルギーを吸収して、活性な(エネルギーの高い)軌道に転移する現象なのです。
その時、高いエネルギーレベルのと差と光が持つエネルギーとが一致していなければなりません。
つまり、可視光領域の光がもつエネルギーと同じ値のエネルギー差をもつ軌道が存在する分子でなければ、その光を吸収できないのです。
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なぜ、共役2重結合が存在すると、そのような分子軌道が沢山存在するようになるのか?
どんどんさかのぼって説明するのは大変なので、化学の本で調べてみてください。

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Q練り黒鉛を探しています

黒鉛を油で練って缶につめた、練り黒鉛を探しています。
ご存知の方教えてください。

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No.1-2です。あーなるほど。確かに自分が工業用で黒鉛グリスとして
見て来たものも大半がモリブデンの方だったのだと思いますし、現在
なかなか見つからないのと、他に回答が現れないのを見ると殆ど本当
の黒鉛を使った製品は今は数少ないのかもしれません。

一応ダメもとでこちら↓
昭和シェル石油株式会社 航空用潤滑油・グリース 
http://www.showa-shell.co.jp/products/lub/product/tap1-0001.html
この中の「AeroShellCompound 08」MSDS
http://www.showa-shell.co.jp/products/msds/ASC08.pdf

成分を見ると要は黒鉛をワセリンで溶いたものだと思うのですが。
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こんばんは!
大学の無機化学で疑問に思ったことがあるので質問します。
答えていただければ幸いです。。

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価電子数が同じなので、炭素が黒鉛の構造をとるように共有結合することは間違いないと思います。
だから、混成軌道の作り方かと考えるのですが、あまり自信はありません…

どうでしょうか?
お願いします。

Aベストアンサー

かなり前のことですし、けいさんまちがいをしている可能性もあるので、計算してください。
最初に、Cの黒鉛構造について。
これは、
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Q最近のディーゼル車は何故黒鉛をはかないの?

三菱デリカスペースギア 2800ディーゼルターボに乗っていますが、黒鉛が出て恥ずかしく感じています。最近はトラックなど黒鉛を出す車が随分と減りました。あまりお金を掛けないで、黒鉛を少なくする方法を教えて頂けると助かります。

Aベストアンサー

今のディーゼルは改良されていて、ほとんど黒煙が見えませんね。
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ちなみに自分の乗るS62年式スカイラインGT-Dもディーゼルですが、大排気量のトルクで加速とともに黒煙で後ろの車を置いてけぼりにします(笑)

根本的には解決しませんが、定期的なオイル交換、燃料フィルター交換、エアクリーナーのまめな清掃(これが一番違いが出ます)を心がけることでしょう。

Qダイヤモンドの単位格子中に含まれる炭素の数はなぜ8個になるのですか ダイヤモンドの結晶はZnS型と同

ダイヤモンドの単位格子中に含まれる炭素の数はなぜ8個になるのですか
ダイヤモンドの結晶はZnS型と同じで、二つのイオンをC原子に置き換えたのはわかるのですが、そうすると原子半径の異なるC原子が存在することになってしまい...
どこから考え方が違うのかわかりません

Aベストアンサー

ダイヤモンドって理想的には炭素原子が sp3 でつながっている (だけ) の構造だから, 少なくとも理想的には「大きさが違うようにみえる」としてもそれは描くときの都合などであって全て「同じ原子」だよ.


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