理系の雑学・豆知識

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電気の流れ(自由電子の動き)とはどのようなものか

電気の働きの主な部分は金属元素(周期表参照)から放出された自由電子の動きが電気エネルギーを運ぶ主役を務めています。
金属元素であるナトリューム元素が結合し、固体の金属になった状態では一番外側の軌道にある電子1個が放出された電子(自由電子)が結晶内を自由に移動できるようになります。
そして、この自由電子に電圧をかけると電子は正極のほうに移動します。

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金属原子の結合

ナトリューム原子は11個の陽子と12個の中性子からなる原子核の周りをに11個の電子がとりかこんでいます。
最も内側の電子殻であるK殻には電子が2個(規定数2個)あり、次のL殻には8個(規定数8個)の電子があり、これらは規定数の電子で充満しており、これを閉殻といいます。この閉殻は結合等の化学反応には関与せず、最も外側の電子のみが金属結合に関与していて、最も外側の電子が原子から放出され結晶内を自由に動き回る(結晶内の原子全体で最外殻の電子を共有している(粒子交換))ことによって結合力を作り出しています。この電子は結晶内を自由に動き回ることから自由電子と呼ばれ、電荷を運ぶ(電気を通す)重要な役割を果たしています。

 

金属結晶内の電子の移動

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