金属と非金属

質問

金属と非金属の電子状態の違いってなんですか？
特定の電子を媒介に結合しているか否か、であっていますか？

回答No.2

htms42 · ベストアンサー

金属の特徴である電気伝導性、金属光沢は自由電子に由来します。
分子の場合、電子は分子の外に出ることができません。電圧をかけても簡単には出ることができません。絶縁体であると言われている理由です。イオンの場合も同様です。
金属の場合は金属内部を動き回ることができます。導線が繋がっておれば導線も金属ですから電子は導線の中も動きます。

＃１
＞フェルミレベルに「自由電子」があるか無いかの差です。

何か勘違いされているのではないでしょうか。
「電子比熱」を考えている時の取り扱いと「電気伝導度」を考えているの取り扱いが混同されているようです。

３次元の自由電子気体に対して、箱の中にあるという束縛条件を入れて解いたものからフェルミレベルが決まります。フェルミレベルまで詰まっている電子は全て自由電子のはずです。ただ異なる速度で運動しているのです。
ｋ空間で量子化されています。ｋの値に範囲がありますよ（従ってエネルギーに上限がありますよ）というのがフェルミエネルギーです。

キッテルの固体物理の教科書を見ると電気伝導度は
σ＝ｎｅ^2τ／ｍ
となっています。
ｎは単位体積当たりの電子の数です。フェルミレベル付近にある電子の数ではありません。

「電圧をかけるとｋ空間でのフェルミ球が全体として移動することに注意すること」と書かれています。

比熱の場合は熱励起がどれだけ起こるかになります。意味が異なります。

熱励起のイメージで電気伝導度を考えてしまうと温度を高くすると伝導度が上がる、というおかしなことになってしまいます。

回答No.1

noname#160321

いいえ、フェルミレベルに「自由電子」があるか無いかの差です。

でこの前ここで導電性をになう自由電子について説明したら、そんな束縛があるならちっとも自由電子では無いではないかというコメントがありました。
もし束縛されていないなら金属内に電子はとどまらず真空中に自由に出て行ってしまうんですが、そんな事ができたらCRTなどというものはなり立ちません。