エネルギー研究所ー新たなエネルギーとは

導体は自由電子が多く、価電子は自由電子になる

導体は自由電子が多く、価電子は自由電子になる

物質には電気を通しやすい導体と、電気を通さない不導体(絶縁体)があります。

今回は、導体と不導体(絶縁体)と価電子についてみていきます。

 

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導体・不導体

銅や鉄などの導体は自由電子がたくさんあるため、クローン力が加わると自由電子が移動します。

それが、電流が流れている状態です。

ゴムやガラスなどの不導体は、原子の中で電子と原子核が強く結びついているので、電子が移動できないのです。

このように原子の中で束縛されて移動できない電子を束縛電子といいます。

導体の原子の様子

規則正しく並んだ原子核の間を自由電子が自由に動き回り、これらの間に働くクローン力で結びついています。

不導体の原子の様子

原子核どうしが電子を共有して強く結ばれているので、電子が動けない状態です。

 

 

半導体

半導体とはその名のとおり、導体と不導体の中間の役割を持った電気部品です。

ある状態のままでは電流は流れませんが、電圧や温度が変わると電気を流します。

また反対に、流れた電流が電圧や温度によって流れなくなります。

好きなように電流の流れや電流の大きさを変えることができるので、さまざまな電気部品に使われています。

代表的なものとしては元素半導体のケイ素(Si)などがある。

電子工学で使用されるICのような半導体素子はこの半導体の性質を利用しています。

 

 

価電子

原子核の周りを電子はいつも飛び回っています。

電子は原子核から一定の位置の軌道を回っています。

この電子の軌道を「殻」といいます。

原子核に一番近い位置から順に、K殻、L殻、M殻、N殻となり、それぞれ2個、8個、18個、32個の電子がその軌道に入れます。

外側に行くほど原子核との結びつきが弱く、一番外側の軌道を回る電子は価電子といいます。

逆に、原子核に近い軌道にある電子(内殻電子)は、通常の物性や化学結合に寄与することはほとんどないが、例外も存在します。

価電子は自由電子になりやすい電子です。

 

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遷移金属

銅(Cu)のか電子はM殻に1つだけあります。

本来32個の電子をとらえておける軌道に、ひとつだけなので、不安定なので原子核からいつでも離れられる状態にあるのです。

ニッケル、カドミウム、コバルトなどなど、最外殻電子数とは無関係にイオン価を取るのが遷移金属の特徴です。

銅の価電子は、とても自由電子になりやすいので、銅は導体に多く使われます。

 

 

まとめ

 

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

よろしければシェアやコメント等

してくださると幸いです◎




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