金属ならではの結合「金属結合」と金属の性質を元塾講師がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は化学結合の解説のラスト、「金属結合」について勉強していこう。

金属には他の物質にはない展性や延性、熱や電気をよく通すといった性質があったよな。それらを復習しながら考えていこう。

一部高校レベルの内容も含まれるが、必要に応じて理解していってくれよな。さあ、化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。

この記事の目次

解説／桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター／Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学！まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.金属結合とは

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金属結合とは金属元素同士が結びつく結合です。化学式にした場合には原子1つで表すことのできる単体ですが、ナトリウム、カリウム、鉄や銅といった金属は全てこの金属結合によって1つの塊として存在しています。つまり、金属は分子をつくらないということは既に解説しましたね。

金属が分子として独立した構造をとれないのにはこの結合方法が大きく関わっています。それのカギとなるのが金属イオンができる際に放出される電子の存在なのです。

1-1.価電子と自由電子

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価電子とは、原子の構造を考えたときに最外電子殻の軌道に存在する電子のことをいいます。例えば原子番号11のナトリウムは1つ、原子番号12のマグネシウムは2つ、この価電子を持っているということです。この考え方についてはイオンの成り立ちについての解説で既に扱っている内容ですね。

金属は一般的に陽イオンになりやすい、イオン化エネルギーの小さい元素です。つまり、電子を受け取るよりは価電子を放出することで安定するということになります。こうして放出された電子が自由電子です。

マイナスの電荷を帯びた自由電子はブラスの電荷を帯びた金属イオンの間を自由に飛び回り、クーロン力(静電気力)によって結びつきます。この結合によって金属としての結晶構造が成り立つということですね。ちなみに金属結合は電子を共有する「共有結合」や「配位結合」よりも結合力は弱く、「イオン結合」に次いで最も弱い原子間の結合となります。