金属結合とは?特徴や強さ、自由電子の役割などを例を用いて解説!

はじめに

金属結合は共有結合イオン結合配位結合分子間力などと同様、化学結合の一種である。金属結合をその他の化学結合としっかり区別できている高校生は少なく、定期テストや大学受験で点を落としがちな分野になっている。このページでは、金属結合の定義や電気伝導性・展性・延性などの特徴について1から丁寧に解説していく。ぜひこの機会に金属結合をマスターして、他の高校生・受験生と差をつけよう!

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金属結合とは

金属元素と金属元素の間に形成される結合を金属結合という。どんな結合も不対電子の共有で始まる。しかし、金属元素はいずれも電気陰性度が小さく、電子を引きつける力が弱い。したがって、金属結合において共有電子対はどちらの原子のものにもならず、自由に動き回る。(この電子を自由電子という)このとき、金属元素は(電子を失ったので)陽イオンになっており、全ての陽イオンで自由電子を共有しているような状態になっている。


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金属結晶とその性質(自由電子)

性質1 熱・電気伝導性がある
性質2 展性・延性をもつ
性質3 金属反射をする
Point!

金属結合により、多数の金属原子が結合してできる結晶を金属結晶という。金属結晶は自由電子を原因とした次のような性質をもつ。

熱・電気伝導性

熱・電気を伝える
Point!

金属中を自由電子が移動することで電気や熱のエネルギーが伝えられるので、金属は電気や熱をよく通す。また、熱をよく通す金属は電気も同様によく通す。


(Agの電気・熱伝導性を100とした時の値)

展性・延性

“延ばす”ことができる
Point!

金属は、たたいたり延ばしたりしても簡単には切れない。

これは自由電子が陽イオンの位置に合わせて移動して結合を保とうとするためである。


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金属光沢

光沢をもつ
Point!

自由電子は光を反射する。

この性質により、結果として金属は光沢をもっているように見える。

金属結合と組成式

イオンの数の比を表す
Point!

金属の単体は全て金属結晶であり、(無数の金属原子が結合しているので)イオン結晶と同様、組成式で表される。

金属はイオンが無数に繋がることによって作られているので組成式を使うが、基本的に「単体(=一種類の元素のみからできている)」なので、イオン結合の時とは違い構成イオンの比については考える必要がない。(イオン結合について詳しくはイオン結合とは?定義から特徴、強さ、共有結合との違いまで例を挙げて解説!のところを確認!)


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関連:他の結合も、まとめて理解。

化学結合は金属結合以外にもたくさん存在する。この機会に、まとめて体系的に理解しておこう。

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