高校化学 Unit 03

固体の構造

金属や塩はどのように粒子が積み重なっているの？結晶の種類と単位格子の計算を図で整理しよう。

🔷 4種の結晶🧊 単位格子📐 充填率計算

結晶の種類と特徴

固体の結晶は、粒子間を結びつける力の種類によって金属結晶・イオン結晶・共有結合結晶・分子結晶の4種類に分類される。結合の種類が結晶の融点・硬さ・電気伝導性などの物性を決める。

🔮 4種類の結晶の比較

種類	粒子間の力	融点	電気伝導性	例
金属結晶	金属結合（自由電子）	中〜高	固体・液体でよく伝導	Na, Fe, Cu, Al
イオン結晶	静電気力（クーロン力）	高い	固体×、液体・水溶液○	NaCl, CaCO₃, MgO
共有結合結晶	共有結合（全体が網目状）	非常に高い	ほぼ絶縁（黒鉛は例外）	ダイヤモンド, SiO₂, Si
分子結晶	分子間力（ファンデルワールス力・水素結合）	低い	絶縁体（イオン性分子は例外）	H₂O(氷), CO₂(ドライアイス), I₂

⚠️ 黒鉛（グラファイト）は共有結合結晶だが、層間の自由電子により電気を通す例外。また NaCl は固体状態では電気を通さないが、融解（液体）・水に溶かした状態ではイオンが動けるので電気を通す。

金属結晶の繰り返し単位を単位格子という。代表的な格子は体心立方格子（bcc）・面心立方格子（fcc）・六方最密格子（hcp）の3種類。各格子に含まれる原子数と充填率（空間を球が占める割合）を正確に計算できるようにしておく。

図2：体心立方格子（bcc）と面心立方格子（fcc）の単位格子。fcc と六方最密は充填率が同じ74%で、最密充填構造と呼ばれる。

🧮 単位格子に含まれる原子数の数え方

✅ この単元のまとめ

💡 内容の誤りやご意見はお気軽にどうぞ。