ダイヤモンドが電気を通しにくい理由

質問

グラファイトが電気を通しやすくダイヤモンドが電気を通しにくい理由として、ダイヤモンドの場合sp3混成軌道からなり、グラファイトにあるような電気伝導を担うπ電子を持たないから、との記載はよく目にします。では、sp3混成軌道ではなぜ電気が通りにくいかというのが質問になります。自分なりに考えてみました。隣り合う炭素原子の混成軌道は互いに重なり合うことができるため、「一方の炭素」の軌道から「他方の炭素」の軌道への電子遷移は起こります。そして、「さらに他の炭素原子」に電子が移動するには、「他方の炭素」における電子を引き受けた混成軌道と「さらに他の炭素原子」の混成軌道との重なりが必要となります。しかし、sp３混成軌道は偏ったアレイの形をしているため、この重なりはとても小さなものになります。「他方の炭素」における電子を引き受けた混成軌道から「他方の炭素」内の別の混成軌道に一旦遷移できれば、「さらに他の炭素原子」の混成軌道との重なりは生まれそうですが、炭素内の混成軌道の重なり積分はゼロ（量子力学的に互いに直交している）ためこの確率も小さなものになります。π電子の場合、一つの軌道が両側の軌道と同時に重なりあえるため、上記のような問題が生じないものと考えています。

回答No.1

Nobu-W · ベストアンサー

黒鉛は炭素の４個の価電子のうち１個が平面網目構造の層を自由に移動する
ことができるため。
ダイヤモンドは価電子がすべて共有結合に使われているが,黒鉛では共有結合
に使われていない価電子があるため。
ダイヤモンドは炭素原子の４個の価電子をすべて共有結合に使った正四面体型
の立体網目構造であるが,黒鉛は３個の価電子を共有結合に使った平面網目構造
であり,残り１個の価電子が結晶中の平面内を自由に動き回ることができるた
め。

以上が、ダイヤモンドは電気を通さないが、黒鉛は電気を通す理由ですっ

お礼

軌道に空きがないと電気が流れようがないですね。ありがとうございました。