【最大10000ポイント】当たる!!質問投稿キャンペーン!

よろしくお願いします

「ダイヤモンドには塩基伝導性はないが、黒鉛は電気をよく通す。この性質の違いを、構造の違いから、説明せよ。」

答えは、
「ダイヤモンドは、価電子がすべて共有結合に使われているので、電位の不動態である。黒鉛は、炭素原子の価電子のうち一個は、平面構造にそって動くことができるので電気をよく通す。」

とあります。私はこの文の
「平面構造にそって動くことができるので電気をよく通す。」
というところがよくわからなかったのですが、
平面構造とは、横方向ということですよね。?
層と層の間は自由電子は動かないですよね。←確認ですが…。
層と層の間は弱いクーロン力でひっぱりあっているのですよね?

では、どうして電気をよく通すのでしょうか。
自分は、今まで、層と層の間を自由電子が動き回るとか思っていたのですが…

よろしくお願いします。

※添付画像が削除されました。

A 回答 (4件)

黒鉛の場合、完全な単結晶になっているわけではなくて、小さな結晶を押し固めたものなので、層と層が接している部分がけっこうできていると、考えると理解しやすいでしょうか?


例えば、ガラス管も、長く大きなものなら、管の中だけ水を通すことができますが、ごくごく短い管が大量に集まった固まりの状態なら、水はだだ漏れになりますよね。それと似た話です。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。
でも、本の話も例もどちらもよくわかりませんでした。すいいません。

お礼日時:2010/03/06 23:02

No.2 ORUKA1951です。


もう一枚図をあげておきます。
「黒鉛が電気をよく通す理由」の回答画像3
    • good
    • 0

これは、波動関数を学ばないと理解しにくい部分です。


炭素原子の電子構造は[He]2s2 2p2で示され、結合にはいくつかの方法があります。
 ダイヤモンドはsp^3混成軌道と呼ばれる正四面体の頂点に向かう4つの結合軸。ベンゼンやグラファイトは、sp^2混成軌道とひとつのp軌道、アセチレンはsp混成軌道と二つのp軌道による結合です。そのため、ベンゼンやグラファイトは平面上に炭素が配列しています。(これはsp^3では説明できない)
 p軌道は隣の原子とπ結合と呼ばれる結合を行いますが、π結合は二つの原子を結ぶ軸上に電子が拘束されているσ結合と異なり、電子が移動できます。

 添付の図は、炭素の結合方法ですが、ダイヤモンドや飽和脂肪酸などはsp^3で結合していますし、ベンゼンやグラファイトはsp^2で平面構造をしていてπ結合をもつためその範囲内では電子は自由に動けます。アセチレンは直線分子なのもこれでわかる。

 グラファイトはベンゼンが延々と連なっているため一枚の平面構造の両サイドがπ結合でサンドイッチされた形のため、層に平行な方向には導電性が現れます。
「黒鉛が電気をよく通す理由」の回答画像2
    • good
    • 0

「層と層の間を自由電子が動き回る」は誤りです。



黒鉛のいわゆる「グラファイト構造」は、Webで検索するとすぐに絵が出ます。

この1枚がグラファイトシートが平面構造で、横方向はシートに沿った方向です。
このシートは弱いファンデルワールス力で重ねられているいます。
はがれやすいので、鉛筆の芯として役に立ってます。

6角形の各頂点に炭素がいます。
各炭素にはsp3混成軌道にある4つの核外電子が結合に関与します。

3つは1重の共有結合(σ結合)で、このため、手は3本で6角構造になります。
もう1つが2重結合(π結合)で、このπ電子が面内を自由に動けるので電気を通します。

隣のシートが近いと、面間でも電子移動が出来るので、面と垂直方向にも通電できます。
接近したシートの間に電子はいますが、あくまでもシートからは離れらません。

このシートをクルッと巻くとカーボンナノチューブになって、導体です。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。

シグマ結合とかは今の課程では習わないのでよくわかりませんでした。

お礼日時:2010/03/06 22:58

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q炭素の電気伝導率を教えてください。

炭素の電気伝導率を教えてください。炭素は、電気の良導体であると聞きますが、どの程度の良導体なのでしょうか?銅には勝てないですよね・・・?
ひょっとして、鉛や、鉄には勝つのでしょうか・・・?

Aベストアンサー

炭素(黒鉛)の電気抵抗率(0℃)は 1375.0×10^-6 Ωcm
銅(20℃)は 1.6730×10-6 Ωcm
鉄(20℃)は 9.71×10-6 Ωcm
鉛(20℃)は 20.648×10-6 Ωcm
ビスマス(0℃)は 106.8×10-6 Ωcm
マンガン(23~100℃)は 185.0×10-6 Ωcm

黒鉛の抵抗率は、金属の中でも抵抗率の大きいマンガンやビスマスと比較しても1桁大きく、黒鉛は導体としては金属に勝てないということになります。

※電気伝導率(単位 S/cm)は電気抵抗率(単位Ωcm)の逆数です。
※データは化学便覧基礎編改訂4版

Qσ結合、π結合、sp3混成???

こんにちわ。今、有機化学の勉強をしているのですが、よくわからないことがでてきてしまったので質問させていただきます。なお、この分野には疎いものなので、初歩的なことかもしれませんがよろしくおねがいします。

題名の通りで、σ結合、π結合、混成軌道とはどういう意味なのですか??手元にある資料を読んだのですが、全くわからなかったので、どなたかお教えいただければ幸いです

Aベストアンサー

σはsに対応しています。sとsの結合でなくともsとp他の結合でも良いのですが、対称性で、「結合に関与する(原子)軌道が(分子軌道でも良い)結合軸に関して回転対称である」つまり結合軸の周りにどの様な角度回しても変化のない結合です。
πはpから来たもので、結合が「結合に関与する軌道(同上)が結合を含む面内に『一つ』の節を持ち結合軸上に電子密度のないもの」を指します。当然sは使えませんpかdかから作ります。
混成軌道:例えばs1p3の軌道があったときこれらからsp+2×p、sp2+p、sp3のいずれの組み合わせを(数学的に)作っても、どれもが四つの「直交した」軌道になります。
この様に「典型的な」表現から他の数学的に等価な(直交した)はじめの軌道数と同数の軌道を作り出したものです。
もっぱら化学結合の立体特異性を説明するのに使われます。
ライナス・ポーリング先生達が考え出したもののようです。

Qくだもの電池で果物が電池になる仕組みを・・。

果物電池で果物が電池となる仕組みがよくわかりません。

特に、パワー(電圧)の強い果物と弱い果物の何が違うのかが・・・。
イメージ的には、レモンやグレープフルーツなどのすっぱい果物の方が電圧が強いというイメージがありますが、リンゴの方が強い場合もあります。また、全然すっぱくないバナナでも電池になります。
なぜですか?

あと、LEDが光るのに1.5Vあればよいはずですが、くだもの電池で3Vくらい与えても、光が弱いのは、電流が少ないからですか?
電流を増やす方法とかあるのですか?

教えてください!!

ちなみに、これを子供相手に教える場合、どう説明するのがBESTですかね・・・。

Aベストアンサー

子供の夏休みの研究としてくだもの電池を扱ったことがあります。

電圧計で測ったりしたのですが、ちょっと意外な結果(考えればあたりまえですが)になりました。やはり、レモンは必ずしも良くないという結果です。

そもそも、この電池はアルミ板が溶け出すことによって電流が流れるもので、果物は単に酸として電気を通す(酸がアルミから銅の方へ動いていく)ためだけに働いています。なんか、くだもの電池って名前は人目を引くためだけにあるような感じです。

電流が多くなるためには、まず抵抗を減らすことが大事です。すっぱいものは酸が強めなので電気を通しやすいですが、実験をしていてレモンには大きな問題があることに気づきました。

そう、レモンのつぶですね。小さな薄い袋の中にそれぞれすっぱい汁が入っているので、どうやらその袋が抵抗になるようです。直接金属板を刺さずにレモン汁の入ったコップに金属板を入れる方が高い電圧になりました。アルミと銅の板の間に電気を流す(この場合は酸が流れるのですが)のを妨げるものがないことが大事なわけです。金属板の距離も短い方が良いです。

最後ですが、本当はアルミ板よりも亜鉛板の方が良いのです。亜鉛と銅ならボルタの電池ですね。
アルミ板は酸に漬けたときに亜鉛よりも勝手に溶けやすいので、LEDを通って銅まで電流が流れる代わりにそのまま溶けてしまいがちです。(考え方として、電子はアルミや亜鉛からLEDを通って銅へ、液の中では、アルミや亜鉛が溶けその代わりに酸が動いて銅へ、という感じです。アルミの場合には一部の電子は銅まで行かずそのまま酸と反応して水素になります。)きれいな亜鉛板の場合には銅板をつながなければ溶けにくいので、LEDを通る電流は増えることになると思います。乾電池にアルミでなく亜鉛が使われているのはそういう理由です。なお、銅板はきれいなものよりも表面が酸化銅になっている方が、酸と反応しやすいので電流は流れやすいです。

子供の夏休みの研究としてくだもの電池を扱ったことがあります。

電圧計で測ったりしたのですが、ちょっと意外な結果(考えればあたりまえですが)になりました。やはり、レモンは必ずしも良くないという結果です。

そもそも、この電池はアルミ板が溶け出すことによって電流が流れるもので、果物は単に酸として電気を通す(酸がアルミから銅の方へ動いていく)ためだけに働いています。なんか、くだもの電池って名前は人目を引くためだけにあるような感じです。

電流が多くなるためには、まず抵抗を減ら...続きを読む

Q元素と原子の違いを教えてください

元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Qアゾ染料による染色で

毛と綿とナイロンを染めたら毛と綿は良く染まりましたがナイロンはほとんど染まりませんでした。
綿は文献によるとあまり染まらないと書いてありました。なぜ染まったのですか?わかる方いましたら教えてください(>_<)

Aベストアンサー

アゾ染料とは、化学構造にアゾ基(-N=N-)をもつものを言います。このアゾ基を持つ染料は部属で分類すると、【酸性染料】と【塩基性染料】があります。

・毛と綿が染色○
・ナイロン染色× とのことなので、

アゾ染料の中の【塩基性染料】で染色されたのではないでしょうか?

また、【塩基性染料】は、参考HPによると、「セルロース系繊維には直接染着力がなく,酸性物質で媒染してから染色する必要がある」とのことなので、繊維を精練せずに用いられたということはなかったでしょうか?

生地を染める場合、よりよい状態で染色できるようにするのが精練の工程。この工程を省くと思わぬ染色結果になることがありました。

参考URL:http://www2d.biglobe.ne.jp/~chem_env/color/dye.html

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
申し訳ありませんが,あとは寡聞にして知りません。

(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

(4)
私はちょっと知りません。ごめんなさい。ニックネームは,あったら私も教えて欲しいです。

(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
キザになってしまうかどうかは,質問者さんのパーソナリティにかかっているでしょう(^^

*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

では(∂∂)/

Qダイヤモンド、チタンはなぜ硬いのか?

鉄と比べて、ダイヤモンド、チタンはなぜ固いのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

ダイヤモンドが硬いのは、炭素の結合状態に理由があります。
炭素原子が密集して配列されており、
しかおその相互の結合が非常に強いからです。
もし東京にお住まいでしたら
上野の国立科学博物館に炭素の結合模型が置いてありますよ。

Qエクセルで計算すると2.43E-19などと表示される。Eとは何ですか?

よろしくお願いします。
エクセルの回帰分析をすると有意水準で2.43E-19などと表示されますが
Eとは何でしょうか?

また、回帰分析の数字の意味が良く分からないのですが、
皆さんは独学されましたか?それとも講座などをうけたのでしょうか?

回帰分析でR2(決定係数)しかみていないのですが
どうすれば回帰分析が分かるようになるのでしょうか?
本を読んだのですがいまいち難しくて分かりません。
教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは?
 2.43×1/(10の19乗)で、
 2.43×1/10000000000000000000となり、
 2.43×0.0000000000000000001だから、
 0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何?下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては?

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『E』のみ説明します。
・回答者 No.1 ~ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Exponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか?
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

Q黒鉛が伝導性を示す理由

黒鉛が伝導性を示す理由として、π電子が自由に動き回れるため、というのが一般的な解釈になっているようにおもいます。
しかし、私は大学院で、黒鉛と対象とした研究を行っており、論文もいくつか読んできましたが、上記のような主張をしている論文は1つも見たことがありません。(私が読んだ論文ではたいてい、バンド図において、わずかにフェルミエネルギーがバンドを貫いているため、となっています。)
そこで、もし上記のような主張をしている論文があれば、教えて頂きたいとおもいます。また、上記以外の解釈をお持ちの方の意見も聞いてみたいとおもいます。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ご質問は1つにしていただければ有り難かったのですが。

>面に平行方向のバンドはフェルミエネルギーにかかっていません。

黒鉛の面に平行な方向では、価電子帯と伝導帯は接していて(実際は、わずかに重なっている)、エネルギーギャップは存在しないはずです。フェルミエネルギーは、ちょうどこの2つのバンドの接触面にあると思いますがどうでしょうか。たしか、黒鉛の半金属性というのは面間の導電性ではなく、面内(面に平行)の導電性のことではないでしょうか。もう一度、論文を読み直してみて下さい。

Q硝酸イオンについて

硝酸イオンNIO3-は、なぜ1価のマイナス陰イオンになるのでしょうか?
塩化物イオンCl-は、価電子が7で、安定した8になるため、電子が1つきて、マイナス1価になります。
水酸化物イオンOH-は、Oの価電子が6で、2こ電子を受け取ると安定するので、Hから1こ出し合って共有し、それでもまだ、1こ受け取れるので、1こ電子がやってきて、1、マイナスになるのかと思いました。
硝酸イオンNO3-は、Nの価電子が5で、あと3こ電子を受け取りたいので、Oが3つだから、Oから1つづつ受け取って、OもNから1つづつ受けとって、(O1つにつき、電子1つNから受け取って)でも、Oは本当は、2つ受け取って、Mカクを、8にしたい・・、しかし、1つうけとり、7で、そのOが3つだから、NO3は、マイナス3価になるのではないのでしょうか?
基本的に考え方がちがうのでしょうか?
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

硝酸イオンではなくて硝酸で考えます。
HNO3の結合はどうなっているのかという質問と同じです。
普通に共有結合を考えると電子の数が合わなくなるという疑問です。

分かりやすいのは亜硝酸HNO2です。
H-O-N=O
ですから普通に考えて問題のない構造です。
このNにもうひとつ酸素がくっつくのはどういうことで可能になるのという質問だということになります。

配位結合というのを習っていませんか。
普通の共有結合は結合する両方の原子から同じ数の電子が提供されて共有します。でも提供する電子の数が異なっていても「共有」は可能です。
H-O-N:
     ∥
     O
Nには使っていない2つの電子があります。Oの最外殻電子は6つですから後2つ必要です。Nの2つの電子をOが使わせてもらうというのでも共有結合が成り立ちます。NもOもNeと同じ電子配置になります。
H2O+H2O→H3O^++OH^-
NH3+H2O→NH4^++OH^-
の場合の説明が教科書にあると思います。

COの場合も普通に考えると電子の数がうまく合いません。
2個ずつ出しての共有ではOの周りの電子は8個ですがCの周りの電子の数は6個です。Cの周りの電子が2個不足しています。Oにある使っていない電子対を1つ共有に回すとCもOも周りの電子が8個になります。配位結合で考えるとうまくいくということです。
6つの電子が共有されていますからそれぞれに3個ずつ所属しているということになります。Cは2つ電子を共有に出したのに3つ所属するということですから電子が1つ多くなったのと同じです。逆にOは電子が1つ少なくなっています。COは極性を持つということが言えます。この極性はCの方が負、Oの方が正ですから電気陰性度で考えたものとは方向が逆になっています。

硝酸イオンではなくて硝酸で考えます。
HNO3の結合はどうなっているのかという質問と同じです。
普通に共有結合を考えると電子の数が合わなくなるという疑問です。

分かりやすいのは亜硝酸HNO2です。
H-O-N=O
ですから普通に考えて問題のない構造です。
このNにもうひとつ酸素がくっつくのはどういうことで可能になるのという質問だということになります。

配位結合というのを習っていませんか。
普通の共有結合は結合する両方の原子から同じ数の電子が提供されて共有します。でも提...続きを読む


人気Q&Aランキング