SEA OF ELECTRONS THEORY：FUNDAMENTALS AND PROPERTIES - 化学

電子の海の理論は、電気陰性度の低い元素間の金属結合で発生する例外的な化学現象を説明する仮説です。これは、金属結合によってリンクされた異なる原子間での電子の共有です。

これらの結合間の電子密度は、電子が非局在化され、自由に移動する「海」を形成するようなものです。これは量子力学でも表現できます。一部の電子（通常1原子に1〜7個あります）は、金属表面を横切る複数の中心を持つ軌道に配置されています。

同様に、電子は金属内の特定の位置を保持しますが、電子雲の確率分布は一部の特定の原子の周りで密度が高くなっています。これは、特定の電流が印加されると、特定の方向に導電率が現れるためです。

電子海理論の基礎

電子の海の理論は、金属ごとに異なる抵抗、導電率、延性、展性などの金属種の特性を簡単に説明しています。

金属に与えられる抵抗はそれらの電子が存在する大きな非局在化によるものであり、それらを形成する原子間に非常に高い凝集力を生成することが発見されました。

このように、延性は、特定の材料が特定の力を受けたときに、破壊するのに十分な降伏なしに、構造の変形を可能にする特定の材料の能力として知られています。

金属の延性と展性の両方は、価電子が層の形ですべての方向に非局在化するという事実によって決定されます。これにより、価電子は外力の作用の下で互いの上に移動します。金属構造の破損を回避しながら、その変形を可能にします。

同様に、非局在化した電子の移動の自由により、電流が流れることが可能になり、金属の電気伝導性が非常に高くなります。

さらに、この電子の自由な移動現象により、金属の異なる領域間で運動エネルギーが伝達され、熱の伝達が促進され、金属に高い熱伝導率が示されます。

結晶は、密度、融点、硬度などの物理的および化学的特性を備えた固体物質であり、それらを構成する粒子を互いに保持する力の種類によって確立されます。

ある意味で、金属タイプの結晶は、結晶格子の各「ポイント」が金属自体の原子によって占められているため、最も単純な構造を持っていると見なされます。

これと同じ意味で、金属結晶の構造は一般に立方体であり、顔または体の中心にあると判断されています。

ただし、これらの種は六角形の形状とかなりコンパクトなパッキングを持つこともできるので、それらに特有の非常に大きな密度が与えられます。

この構造上の理由により、金属結晶で形成される結合は、他のクラスの結晶で生じる結合とは異なります。上で説明したように、結合を形成できる電子は、結晶構造全体に非局在化されます。

金属原子では、エネルギーレベルに比例して少量の価電子が存在します。つまり、結合した電子の数よりも多くのエネルギー状態を利用できます。

これは、強力な電子非局在化と部分的に満たされたエネルギーバンドがあるため、電子の海を形成することに加えて、電子が外部から電場に曝されると、格子構造を移動できることを意味しますネットワークの透過性をサポートします。

したがって、金属の結合は、電子の海（負に帯電）によって結合された正に帯電したイオンの集合体として解釈されます。

ただし、特定の組成を持つ金属間の特定の合金の形成や集合金属結合の安定性など、このモデルでは説明できない特性があります。

これらの欠点は量子力学によって説明されます。これは、この理論と他の多くの近似の両方が単一電子の最も単純なモデルに基づいて確立されている一方で、多電子原子のはるかに複雑な構造に適用しようとしているためです。