なぜ自由電子をもつのは金属結合だけなのでしょうか？なぜ陽子は規則正しく配列するのか？

なぜ自由電子をもつのは金属結合だけなのでしょうか？
なぜ陽子は規則正しく配列するのでしょうか？

教えてください。よろしくお願いします。

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/02/08 10:18

＞なぜ自由電子をもつのは金属結合だけなのでしょうか？

　どこをどう間違えて、そんな理解になるのか(^^)。本の書き方が不味いか、教え方多がまずい。
　自由電子による結合を金属【結合】と言います。自由電子による結合だと黒鉛の層間結合も自由電子--炭素原子のp起動の電子がπ結合をしているのでしたね。
　「AをBとする。」に対して、なぜBはAだけなのでしょうかと聞かれても・・
　「３本の直線で囲まれた図形を三角形と言う」・・「三角形は三本の直線で囲まれた物だけでしょうか」と問い直されても困りますよね。

定性的に説明する
　周期表--短周期表、または典型元素だけをまず考えましょう---と電子配置を考えてください。希ガス形の電子配置が最も安定な電子構造だとすると、最外殻の電子を失って希ガス形になったほうが容易な物と、電子を受け取って希ガス形の電子配置を取るほうが容易なものとに区分できました。それを金属元素、非金属元素と区分しておきます。
　内殻軌道（殻、シェル）が多いと電子を引き止める力が弱いために、13族～15族の元素は上は非金属元素、下の方は金属元素です。

　金属元素はそのために、電子を失いやすいため
・金属結合をする。
・電気や熱の良導体
・展性や延性を持つ
・酸と反応して水素を発生させる
　などの性質を持ちます。

★電子を失っても、陽子の正電荷と電子の負電荷はつりあわなければなりませんから、あたかも電子の海に金属原子核が浮かんでいる。というか、砂粒を電子という水で固めた状態が金属結合です。電子の量と同じ数の金属原子核が無ければならないということは、外から見ると引き合っているように見えます。
　あとは、狭い入れ物にビー玉を詰めるのと一緒で、最密充填構造などを考えればよい。
　展性や延性を示す要因ですね、

　典型元素は、それでよいですが、d軌道やf軌道をもつ遷移元素では、これらの軌道の電子が非金属元素の共有結合や配位結合のように結びつきますから硬い物が現れ、結合の方位性も現れます。タングステンやイリジウムが硬い理由。硬い金属は金属結合以外の結合も関与している。

この回答へのお礼

参考書の下記2点を読んで、この質問をするに至りました。

「自由電子を媒介にした陽イオン間の結合を金属結合という。金属は自由電子が存在する為、電気伝導や熱伝導が良い。」
「イオン結晶、共有結晶、分子結晶は電気伝導が良くない。金属の結晶は電気伝導が良い」

上記2つの記述を目にしたとき、私は
『金属の結晶が電気伝導が良いのは、自由電子をもつ為なのだろうな。イオン結晶や共有結晶や分子結晶の電気伝導が良くないのは、きっと自由電子を持たないからだろうな』
と思ったのですが、この考えは誤りなのでしょうか？

イオン結晶のNaClは5.64Åの単位格子を持つ結晶を作ります。
共有結晶のダイヤモンドは正四面体の結晶を作ります。
分子結晶のCO2も結晶構造を持ちます。
金属結合による結晶のみならず、他の結合でも結晶構造をとりますが、金属結晶が展性延性の特性を示すのはなぜでしょうか？

お礼日時：2015/02/08 14:15