電気伝導率が高い理由

質問

金属の中で銀や銅，金の電気伝導率が高い理由は何ですか？

銅は最外殻の電子(伝導電子)が1つであるのに金属の中でも高い理由が知りたいです．
物性物理による解説だとうれしいです．

回答No.4

oze4hN6x · ベストアンサー

物性物理からの解説を加えてみます。

古典的なモデルでは電気伝導率σは
σ = Ne^2τ/m
と表されます。N, e, τ, mはそれぞれ電子密度, 電子の電荷, 緩和時間, 電子の有効質量です。電子密度が大きければ伝導率は良くなり、電子の有効質量が大きい(動きにくい)と伝導率は小さくなる、と読めます。

ここで重要となるのは緩和時間です。緩和時間は、電子が一度散乱されてから次に散乱されるまでの時間と考えてください。これが小さいということは電子は散乱されることが多いということで、電気伝導率は小さくなります。

固体中で電子は様々な要因によって散乱されます。不純物散乱、電子間散乱などがありますが、室温付近で寄与が大きいのは格子振動です。No.2さんが引用された内容は、この格子振動からの寄与が銅などでは小さく、そのため電子は散乱されにくい、すなわちτが大きい、ということを言っています。

参考URL：

http://www.px.tsukuba.ac.jp/~onoda/cmp/node48.html

お礼

回答ありがとうございます．

そういえばそうでした．
ドルーデモデルで電子の振舞を記述できることを思い出せなかったのは反省しなければいけませんね．

回答No.3

kamobedanjoh

金属原子の外殻に隙間が多い程、其処に入れる電子数が増えます。
対応する陽子数が必要となりますが、それを代行するのが付加電圧です。
外殻の隙間が、半導体のホールのような役割を果たします。

お礼

回答ありがとうございます．

しかしよくわかりませんでした．

回答No.2

leo-ultra

＃１さまが引用された部分の数行後に、より具体的なことが書いてある。

「室温における金属中での電気伝導の抵抗の大部分は結晶格子の熱振動によって電子が拡散されることに起因しているが、銅のような柔らかい金属ではこの熱振動が比較的弱いということがその原因の1つとなっている[4]。」

だそうです。

お礼

回答ありがとうございます．

この説明は今のところ一番わかりやすいです．
助かりました．

回答No.1

ryo_ Deathscythe（@Deathscythe）

d軌道の電子の多くは原子間の相互作用に寄与せず、
原子同士を結び付ける金属結合はs軌道の電子によって支配される。
そのためこれらの元素は、d軌道が閉殻でなくd軌道の電子が結合に寄与する他の金属元素と比較して
共有結合性が弱く金属結合性が強い結合が形成されることとなり、
高い電気伝導度や延展性といった金属結合に起因する性質が強く現れる

だそうです。

↓くわしくはコチラ↓

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%85

お礼

回答ありがとうございます．

柔らかい（より正確には展性や延性）という性質は最外殻の電子が1つしかなく，結合が弱いため（より正確には共有結合性が弱まり，金属結合的になる）ということはわかりました．
あと金属結合の勉強を物性の本で学べば，電気伝導率についてもわかりそうです！