自由電子とは、金属結合した金属結晶の中を、特定の原子に束縛されずに自由に動きまわる電子のことです。金属原子が放出した価電子が結晶全体で共有された状態です。
| 金属の性質 | 自由電子による説明 |
|---|---|
| 電気をよく通す | 自由電子が移動して電流を運ぶ |
| 熱をよく伝える | 自由電子が熱エネルギーを運ぶ |
| 展性・延性 | 原子の位置がずれても自由電子が結合を保つ |
| 金属光沢 | 自由電子が光を反射する |
金属では多数の陽イオンが規則正しく並び、そのすき間を自由電子が動きまわって全体を結びつけています。たたいて変形させても結合が切れないのは、自由電子が位置のずれを吸収するからです。
ポイント 金属の 4 大性質(電気伝導・熱伝導・展性延性・光沢)はすべて「自由電子」1 つで説明できる。これが金属結合の本質。