化学のうんちく

物質の分類1
−純物質と混合物


物質の分類2
−単体と化合物


元素の検出
−花火の色


原子の構造

原子の電子配置

イオンのでき方

イオン結合

イオン結晶

分子から成る物質
−共有結合


分子から成る物質
−電子式と構造式


分子から成る物質
−配位結合


分子から成る物質
−電気陰性度と極性


分子から成る物質
−分子の形と極性


分子間力・水素結合・分子結晶

共有結晶

・金属結晶

結晶のまとめ

元素の周期律と周期表

原子量

分子量・式量

物質量

物質量の計算

化学反応式

化学反応式の量的関係

溶液の濃度

酸と塩基

酸と塩基の分類

水素イオン濃度とpH

中和反応

中和反応の量的関係

酸化還元反応

酸化数

酸化剤・還元剤

酸化還元反応の
反応式のつくり方


酸化還元反応の
量的関係

金属結晶


金属の原子は電子を放出して陽イオンになりやすいです。 金属の固体の中には、この正の電荷を帯びた金属原子(陽イオンといってもいいでしょう)が 規則正しく配置しています。 そして、この金属原子がもつ価電子はひとつの原子にとどまっているだけではなく、 周りにあるすべての原子の間を自由に動き回ることができます。 この電子を自由電子といい、自由電子が金属の原子の間を自由に動き回ることで 原子と原子がくっついているのです。 いわば、自由電子が接着剤の役割を果たしているのです。 このように自由電子により金属の原子と原子が結合することを金属結合といい、 金属の原子が規則正しく配置したものを金属結晶といいます。


<金属の特徴>
・金属には独特の金属光沢があります。
・電気や熱をよく通します。(電気伝導性熱伝導性が大きい。)
・箔状になる性質:展性や針金状に延びる性質:延性があります。
・融点は種類によって違い、水銀のように−39℃からタングステンのように3410℃までさまざまです。

<金属結晶の構造>
金属は金属の原子が規則正しく配置した金属結晶でできていますが、 イオン結晶と同じように金属結晶も金属の原子が延々とつながっていきます。 そこで、金属の構造を考えていくときに、あるひと塊を取り出してみていきます。 それが単位格子であり、金属原子の配置の仕方により、 体心立方格子面心立方格子六方最密構造 などに分類されます。

★体心立方格子★
体心立方格子はナトリウムやバリウム、鉄に見られる金属結晶で、隙間が多い構造です。

(左)原子の並び方 (右)体心立方格子の粒子配置模型
 

一つの粒子に接している粒子の数を配位数といい、模型からわかるように、 真ん中の球に接している球は立方体の角にある8個の球であり、 体心立方格子の配位数は8といえます。 この単位格子に含まれている粒子の数は真ん中の1個分と角にある1/8個分が8個で合計2個分になります。

★面心立方格子★
面心立方格子はカルシウムやアルミニウム、銅などに見られる金属結晶で、原子と原子が 密着した構造です。


これを順番に重ねていきます。


(左)原子を積み重ねた様子 (右)面心立方格子の粒子配置模型
 

原子を積み重ねたものを斜めから見ると面心立方格子になります。 面心立方格子の配位数は12、 単位格子に含まれる粒子数は1/2×6+1/8×8=4個分です。

★六方最密構造★
六方最密構造はマグネシウムや亜鉛に見られる金属結晶で、面心立方格子とほぼ同じ構造です。 面心立方格子は1段目と3段目がずれていましたが、六方最密構造は1段目と3段目が同じになります。


これを順番に重ねていきます。


(左)原子を積み重ねた様子 (右)六方最密構造の粒子配置模型
 

六方最密構造は立方体に切り取れる部分がないので六角形の柱になります。 配位数は12、この六方最密構造の中に粒子は6個分入っています。

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