【毎日一問】理論基礎 2020.07.17
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選択問題：黒鉛が導電性を持つ理由は、黒鉛結晶が（ ）であるためです。 A、層内に自由電子が存在する B、層内に混成軌道が存在する C、金属結晶に属する D、層内に非局在化したπ結合が存在する 答え：D ヒント：解法の過程を説明できた人には追加の報酬があります。答えは返信で確認できます
D、層内に非局在化した大きなл結合が存在する
層内には非局在化した大きなπ結合が存在する。排除法：黒鉛は分子結晶であり、自由電子は存在しない。混成軌道は単なる理論上のものであり、分子内に混成軌道があることを意味するわけではない。
D 理由：黒鉛結晶は層状構造をしており、その黒鉛格子の粒子には3種類の異なる結合型（共有結合、ファンデルワールス力、金属結合）が含まれている。同じ層内の炭素原子はsp2混成軌道を用いてσ結合によって他の炭素原子と結びつき、六角形のハニカム状の層状構造を形成している。炭素原子間の結合力は非常に強く、破壊するのが極めて難しいため、グラファイトの融点は高く、化学的性質も非常に安定している。また、各炭素原子には各層の平面に垂直なp軌道があり、これらのp軌道は互いに平行である。これらのp電子は離域π結合を形成し、弱いファンデルワールス力で結びついているため、層と層の間が容易に滑りやすく、これが黒鉛結晶の滑らかさを示している。また、π結合における非局在電子が層面内を移動できるため、黒鉛は金属光沢を持ち、熱伝導性と電気伝導性を示す。黒鉛の各層には大きなπ結合があり、この大きなπ結合によってその層の電子が共有され、自由に移動できるため導電性を持つ。しかし、垂直方向の導電性は悪い。
D、層内に非局在化した大きなл結合が存在する