金属と結晶で、曲がるか折れるかの違いについて

質問

金属では、ある程度の力をかけると曲がります。
氷や塩などの結晶や、プラスチックや木などはある程度の力をかけると折れます。

この違いはなぜ起こるのでしょうか？

回答No.3

shota_TK

材料には，「じわじわと変形する能力（延性と言います）」があり，金属などはそれが大きいですが，ガラスではそれが小さいです．この「じわじわ変形する能力」は，温度や変形速度によっても変わります．

たとえば，銅のように柔らかい金属でも，低温で急激に曲げれば，ポキっと折れてしまいます．

つまり，「曲がるか折れるか」は，材料に固有の性質ではなく，材料の性質と変形の条件によって決まります．ですが，もちろん，曲がりやすい材料，折れやすい材料が存在します．

曲がりやすい材料の代表は金属で，変形の間，物質を構成する「原子」が再配列するためです（他の方の回答の通り）．そのほか，ゴムとかプラスチックの中にも曲がりやすい物質が多いですよ．ペットボトルのペットとか，タッパのフタ（ポリエチレン）とか．

折れやすい材料は，物質を構成する「原子」どうしが剛直につながっているために，外部からの変形の逃げ道がないんですね．

お礼

大変遅れて申し訳ありません。
ご回答ありがとうございます。

回答No.2

ayuayuayuayuayu

金属は、金属結合という結合の仕方をしています。
金属結合とは、金属原子が持っている電子がひとつの原子核にとどまらず、結合している原子核のところは自由に動き回ることが出来る結合の仕方です。だから、結合の力が少し弱いので形を変形させやすいです。
氷の場合、ちょっと複雑なんですけど、
まず、水分子一個はすべて居言う有結合と言う結合の仕方です。
共有結合とは、となりあう原子がお互いの価電子を共有して、安定な状態になろうとします。
だから、当然結合は強くなるため、結合の自由度は奪われます。
そこに、氷の場合は、水素結合と言う結合までからんできます。水素結合とは、水素のように＋イオンになりやすい原子と酸素のように－イオンになりやすい原子が結合した時に、＋－の電荷が左右対称にならくて、電荷が片方に偏ってしまうときにおこります。
氷の分子の形は折れ線型なので、真ん中の酸素に
－電荷が偏ります。水素には＋電荷が偏ります。
だから、一つの水分子の酸素のところに、他の水分子の水素がくっつこうとします。このため、たたでさえ強い結合に輪をかけて強くなるため、力をある程度まで加えると折れてしまいます。地球上で水と同じくらいの重さであるエタンは常温で気体なのに、水は液体であるのもこの理由です。
ちょっと、化学の質問にもかぶってるんで、化学を勉強してないとわかりにくいかも知れませんがご了承下さい。

お礼

大変遅れて申し訳ありません。
ご回答ありがとうございます。

回答No.1

titanuser

この違いは結合方法の違いにより生じます。
金属はいくつもの原子が自由電子によって結合する金属結合をしています。自由電子はその名の通りどの原子にも所属してない原子ですので、外力をかけると原子がずれる（巨視的にはひびが入る折れる）ときにすぐにほかの隣の原子と結合することができます。このような変形を塑性変形といいます。
氷や塩は共有結合しています。この結合方法では結合をきるような応力が加わったときにときにすぐにほかの隣の原子と結合することができず、塑性変形できません。このため折れてしまいます。

お礼

大変遅れて申し訳ありません。
ご回答ありがとうございます。