電子物性第1 第6回 ー原子の結合と結晶ー 電子物性第1スライド6-1 目次 ２ はじめに ３ 原子の結合と分子 ４ イオン結合 電子物性第1　第6回 ー原子の結合と結晶ー 目次 ２　はじめに ３　原子の結合と分子 ４　イオン結合 ５　共有結合 ６　原子は規則的に ７　X線回折 ８　X線回折図 ９　結晶格子 10　面心立方格子 11　ダイアモンド構造 12　金属の結合と電子 13　まとめ

⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 原子の結合と分子 希ガス以外は分子を作って、物質になる。 ⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 原子の性質が違えば（プラスとマイナス）ならイオン結合。 同じ原子なら共有結合。 電子物性第1　第6回 　－原子の結合と結晶－ 電子物性第1スライド6-2 はじめに モノの性質は、 原子の性質よりは、むしろ [1] 原子どうしがどうくっついているか e－ 　　分子 原子 　　結晶 [2] 原子がどのように並んでいるか [3] 最後に、（動ける）電子がどこにいるか が重要です。 今回は[1]と[2]を学習します。 ①　原子の結合と、配列の結晶について述べます。

⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 　　結晶 はじめに モノの性質は、 が重要です。 原子の性質よりは、むしろ [1] 原子どうしがどうくっついているか [2] 原子がどのように並んでいるか [3] 最後に、（動ける）電子がどこにいるか e－ 今回は[1]と[2]を学習します。 イオン結合 イオン結合では、 各イオンが 閉殻構造（安定）のため、 イオン間 には電子 は余りない。 イオンは決まった 距離でくっつくと 安定になる。 電子物性第1スライド6-3 原子の結合と分子 希ガス以外は分子を作って、物質になる。 ⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 原子の性質が違えば（プラスとマイナス）ならイオン結合。 同じ原子なら共有結合。 ①　分子の結合がモノの性質。

⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 共有結合 共有結合では、 くっついて閉殻になる。 交換相互作用が強く 共有結合は強い。 原子の結合と分子 希ガス以外は分子を作って、物質になる。 ⇒「どう結合するか」がモノの性質を決める。 原子の性質が違えば（プラスとマイナス）ならイオン結合。 同じ原子なら共有結合。 電子物性第1スライド6-4 イオン結合 イオン結合では、 各イオンが イオンは決まった 距離でくっつくと 安定になる。 閉殻構造（安定）のため、 イオン間 には電子 は余りない。 ①　イオン結合は間の電子少なく弱い。

共有結合 共有結合では、 交換相互作用が強く 共有結合は強い。 くっついて閉殻になる。 イオン結合 原子は規則的に イオン結合では、 各イオンが 閉殻構造（安定）のため、 イオン間 には電子 は余りない。 イオンは決まった 距離でくっつくと 安定になる。 原子は規則的に 原子間の結合の距離に最適値 ⇒原子は規則的に並ぶと有利。 ⇒きれいな結晶を形成している。 1 nm以下 非常に小さくみえない。 光（X線）の干渉（反射）で見よう。 電子物性第1スライド6-5 共有結合 共有結合では、 交換相互作用が強く 共有結合は強い。 くっついて閉殻になる。 ①　共有結合は間にも電子があって安定。

原子は規則的に 原子間の結合の距離に最適値 ⇒原子は規則的に並ぶと有利。 ⇒きれいな結晶を形成している。 非常に小さくみえない。 共有結合 共有結合では、 くっついて閉殻になる。 交換相互作用が強く 共有結合は強い。 X線回折 規則的に並んだ 結晶に、 格子定数 d 規則正しく 並んだ原子 入射 X 線 反射 光路差 2 sin θ X線を 当てて反射させると、 特定の角度で 強い反射が起こり、 大きさ、形がわかる。 電子物性第1スライド6-6 原子は規則的に 原子間の結合の距離に最適値 ⇒原子は規則的に並ぶと有利。 ⇒きれいな結晶を形成している。 非常に小さくみえない。 1 nm以下 光（X線）の干渉（反射）で見よう。 ①　原子が規則的に配列し結晶となる。

X線回折 規則的に並んだ 結晶に、 X線を 当てて反射させると、 特定の角度で 強い反射が起こり、 大きさ、形がわかる。 原子は規則的に 原子間の結合の距離に最適値 ⇒原子は規則的に並ぶと有利。 ⇒きれいな結晶を形成している。 1 nm以下 非常に小さくみえない。 光（X線）の干渉（反射）で見よう。 単結晶など 角度 θ ° 30 60 90 X 線 強 度 アモルファス X線回折図 電子物性第1スライド6-7 X線回折 入射 X 線 反射 規則的に並んだ 光路差 2 d sin θ 結晶に、 X線を 当てて反射させると、 規則正しく 並んだ原子 特定の角度で 格子定数 d 強い反射が起こり、 大きさ、形がわかる。 ①　X線の反射で結晶の形と大きさがわかる。

X線回折図 単結晶など 結晶性のないアモルファス 角度を変えて反射X線の の場合には、目立ったピーク 強度をプロットすると、 規則的に並んだ 結晶に、 格子定数 d 規則正しく 並んだ原子 入射 X 線 反射 光路差 2 sin θ X線を 当てて反射させると、 特定の角度で 強い反射が起こり、 大きさ、形がわかる。 結晶格子 実は余り多くないが、 単純な立方体の積層状 の格子（単純立方格子）。 NaCl（塩）などでは、 赤の立方体が単位格子。 電子物性第1スライド6-8 X線回折図 角度 θ ° 30 60 90 X 線 強 度 単結晶など 結晶性のないアモルファス の場合には、目立ったピーク が観測されない。 X 線 強 度 ° 30 60 90 角度 θ 角度を変えて反射X線の 強度をプロットすると、 干渉で強めあう角度で 強いピークが見られる。 これは、きれいな結晶、 単結晶などの場合で、 ①　きれいな結晶は鋭い回折ピークを持つ。

結晶格子 実は余り多くないが、 NaCl（塩）などでは、 単純な立方体の積層状 の格子（単純立方格子）。 赤の立方体が単位格子。 X線回折図 単結晶など 角度 θ ° 30 60 90 X 線 強 度 アモルファス X線回折図 面心立方格子 金属などでは、 これは、6つの各面に1個 ずつの原子が入った構造 多くの原子 が高密度で積層される。 （金やアルミなど） 電子物性第1スライド6-9 結晶格子 実は余り多くないが、 NaCl（塩）などでは、 単純な立方体の積層状 の格子（単純立方格子）。 赤の立方体が単位格子。 ①　立方体が積もった格子を取る例がある。

面心立方格子 金属などでは、 多くの原子 が高密度で積層される。 これは、6つの各面に1個 ずつの原子が入った構造。 （金やアルミなど） 結晶格子 実は余り多くないが、 単純な立方体の積層状 の格子（単純立方格子）。 NaCl（塩）などでは、 赤の立方体が単位格子。 共有結合が強く、硬い。 原子密度が小さく、軽い。 ダイアモンド構造 ダイアモンドは、 共有結合で結びつく。 結晶構造は ダイアモンド構造。 原子1個が4つと結合 し、正四面体配位。 炭素原子どうしが 電子物性第1スライド6-10 面心立方格子 金属などでは、 多くの原子 が高密度で積層される。 これは、6つの各面に1個 ずつの原子が入った構造。 （金やアルミなど） ①　金属は高密度の面心立方格子をとりやすい。

ダイアモンド構造 ダイアモンドは、 炭素原子どうしが 共有結合で結びつく。 結晶構造は ダイアモンド構造。 原子1個が4つと結合 面心立方格子 金属などでは、 これは、6つの各面に1個 ずつの原子が入った構造 多くの原子 が高密度で積層される。 （金やアルミなど） 金属の結合と電子 金属中は原子 結晶全体 あるいは、 金属イオンが 高密度存在。 余った価電子は、 に分布。 電子は自由に 移動し電流を流す。 電子の波の広がり より大きい。 電子物性第1スライド6-11 ダイアモンド構造 ダイアモンドは、 炭素原子どうしが 共有結合で結びつく。 結晶構造は ダイアモンド構造。 原子1個が4つと結合 し、正四面体配位。 原子密度が小さく、軽い。 共有結合が強く、硬い。 ①　ダイアモンド構造は、正四面体配位が原因。

金属の結合と電子 金属中は原子 あるいは、 金属イオンが 高密度存在。 余った価電子は、 結晶全体 に分布。 電子は自由に 共有結合が強く、硬い。 原子密度が小さく、軽い。 ダイアモンド構造 ダイアモンドは、 共有結合で結びつく。 結晶構造は ダイアモンド構造。 原子1個が4つと結合 し、正四面体配位。 炭素原子どうしが まとめ 分子は、イオン結合や共有結合でできるが、共有結合は 交換相互作用のため強いボンドを形成する。結晶は、 原子が規則正しくならび、光の回折などで検証される。 金属などは、原子が高密度にならぶ格子で、電子が、 その中を自由に動く。共有結合のダイアモンドは、原子の 結合（正四面体配位）から、低密度のダイアモンド構造。 電子物性第1スライド6-12 金属の結合と電子 金属中は原子 あるいは、 金属イオンが 高密度存在。 余った価電子は、 結晶全体 に分布。 電子は自由に 電子の波の広がり より大きい。 移動し電流を流す。 ①　金属中には自由電子があり、電流を流す。

まとめ 分子は、イオン結合や共有結合でできるが、 共有結合は 交換相互作用のため強いボンドを形成する。 結晶は、 原子が規則正しくならび、 スライドを終了します。 金属の結合と電子 金属中は原子 結晶全体 あるいは、 金属イオンが 高密度存在。 余った価電子は、 に分布。 電子は自由に 移動し電流を流す。 電子の波の広がり より大きい。 電子物性第1スライド6-13 まとめ 分子は、イオン結合や共有結合でできるが、 共有結合は 交換相互作用のため強いボンドを形成する。 結晶は、 原子が規則正しくならび、 光の回折などで検証される。 金属などは、原子が高密度にならぶ格子で、 電子が、 その中を自由に動く。 共有結合のダイアモンドは、 原子の 結合（正四面体配位）から、低密度のダイアモンド構造。 ①　分子の結合と結晶の格子について述べました。