【体系解説】金属結晶とは？自由電子がつくる構造と特徴

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金属結晶・金属結合・自由電子

みなさん、身の回りの金属、たとえばスプーンやスマホの筐体が、なぜあんなに丈夫で光っているのか考えたことはありますか？

実はその秘密は、原子レベルでの「並び方」と「電子の動き方」にあります。ここでは、金属結晶と金属結合、そして似ているようで異なる「配位結合」のしくみを見ていきましょう。

金属原子は規則正しく整列し、その中で価電子が結晶全体を自由に動き回っています。この自由に動く電子は「自由電子」と呼ばれ、金属特有の性質を生み出します。

価電子を失って陽イオンになった金属原子と、自由電子との間には静電気的な引力が働きます。これが金属結合です。方向性がなく、全体的に原子を結びつけるため、金属は変形しても壊れにくいのです。

共有結合との違いは「電子対の出どころ」。配位結合では、一方の原子が持つ非共有電子対を相手に提供して結合します。

【例1】アンモニウムイオン（NH₄⁺）
アンモニア（NH₃）が水素イオンに非共有電子対を渡して結合。

【例2】オキソニウムイオン（H₃O⁺）
水（H₂O）が水素イオンに非共有電子対を渡して結合。

金属結晶は「自由電子」のおかげで、強さとしなやかさを両立しています。また、配位結合は電子の提供元が一方に偏るというユニークな特徴を持ちます。これらのしくみを理解すると、身近な物質の性質がグッと身近に感じられますよ。

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