暗記する最低限
まずはこれだけ覚えよう！
金属結合＝「陽イオンが並ぶ」＋「価電子が自由に動ける」なんだ！
動ける電子がいるから、金属は電気も熱も通しやすくて、光って、のびるんだよ。
| 性質 | 一言で | 理由（超短縮） |
|---|---|---|
| 電気伝導 | 電気が流れる | 動ける価電子があるから！ |
| 熱伝導 | 熱も伝わる | 電子がエネルギーも運ぶから！ |
| 金属光沢 | ピカピカ光る | 電子が光に反応して反射が増えるから！ |
| 展性・延性 | 広がる・のびる | 結合が“ほぼ無方向性”でズレに強いから！ |
テスト前の“言い方”テンプレ（そのまま使える）
- 金属が電気を通すのは、価電子が自由に動けるため。
- 金属が展性・延性をもつのは、金属結合が方向性が弱く、原子がずれても結合が保たれやすいため。
- 金属光沢は、電子が光の電場に応答して反射が大きくなるため。
1. 「金属」とは何か：周期表と価電子の見取り図
金属／非金属／半金属の大づかみ
まず質問！
「金属っぽい」って何が起きてる状態？
答えはシンプルで、電子を手放しやすいってことなんだ！
周期表で見ると、だいたい左〜真ん中が金属、右上が非金属。境目あたりに半金属（中間っぽい）がいるよ。
金属になりやすい条件（ざっくり！）
- 価電子が少ない（1〜3個くらい）→ 放して安定になりやすい！
- イオン化エネルギーが小さい → 電子を外に出しやすい！
- 電気陰性度が小さい → 電子を引っぱるより、手放しがち！
※ここでは“完全に白黒”に分けないのがポイント！金属っぽさにはグラデーションがあるよ（11で回収！）。
2. 金属結合の基本像：電子の非局在化（電子海モデル）
陽イオン格子 + 自由に動ける価電子という最小モデル
ここがこの単元の主役！
金属結合は、「陽イオンがきれいに並ぶ」＋「価電子が全体に広がって動ける」って考えるんだ！
これを電子海モデルって呼ぶよ。
共有結合との違い＝結合の方向性が弱い（ほぼ無方向性）
共有結合は「この原子とこの原子の間！」って向きがハッキリしやすい。
でも金属結合は、電子が全体に広がるから、特定方向に固定されにくいんだ。
これが「ずれても割れにくい（展性・延性）」につながるんだよ！
ここで大事な注意！
動けるのは価電子だよ。
「自由電子＝全部の電子」じゃないんだ！
3. 金属結合の“強さ”を決める因子（定性的）
同じ金属でも、「すごくやわらかい金属」もあれば「めちゃくちゃ固い金属」もあるよね。
それは、金属結合の強さがいくつかの要因で変わるからなんだ！
| 要因 | こうなると強くなりやすい | イメージ |
|---|---|---|
| 価電子数 | 多いほど（目安） | 電子の“海”が濃いと、陽イオンをまとめやすい！ |
| 原子半径 | 小さいほど（目安） | 距離が近いと引きつけ合いが強くなりやすい！ |
| 有効核電荷 | 大きいほど（目安） | 核の引力が届くと電子が“まとまりやすい”！ |
| 遮蔽 | 強いと弱まりやすい | 内側の電子が“壁”になって核の引力が届きにくい！ |
例：アルカリ金属と遷移金属が違って見えるのはなぜ？
たとえばNaみたいなアルカリ金属は、価電子が1個で、わりと結合が弱めになりやすい → やわらかい・融点低め寄りになりがち。
いっぽうFeみたいな遷移金属は、電子の関わり方が増えて結合が強くなりやすい → 固い・融点高めになりやすい。
（もちろん例外はあるよ！次の9で“例外の扱い方”も話す！）
4. 量子論で見る金属結合：バンドの入口（発展）
ここは発展！でも超ざっくりなら読める！
「電子が動ける」って話を、もう少し“理屈っぽく”言うのがバンドの考え方なんだ。
でも大丈夫！ポイントは2つだけ！
① 準位が密になって「バンド」になる
原子1個なら、電子のエネルギーは“飛び飛び”。
でも原子がめちゃくちゃ集まると、準位が細かく分かれて帯（バンド）みたいになるんだ！
② 「ちょっと動ける席」があると金属っぽい
バンドの中に、電子が動ける“空き席”がある（＝部分的に埋まっている）と、電子が動きやすくなる。
だから金属は電気が流れやすい、って話につながるよ。
もう一言だけ：フェルミ準位って？
すごく雑に言うと「電子が詰まっていくときの境目の高さ」みたいなものだよ。
高校では“動ける席があるかどうか”の感覚がつかめればOK！
5. 電気伝導の本質：自由電子・散乱・抵抗率
電流＝電子のドリフト（ゆっくり平均移動）
電子って、ふだんはランダムに動いてる。
でも電圧をかけると、動きがちょっとだけ偏って、平均として一定方向へゆっくり進む。
この“偏り”が電流なんだ！
抵抗は「ぶつかってジャマされる」から生まれる
じゃあ抵抗って何？
それは、電子が原子のゆれや不純物にぶつかって、進みにくくなることなんだ！
温度が上がると抵抗が増える（多くの金属）理由
- 温度↑ → 原子がより激しくゆれる
- ゆれ↑ → 電子がぶつかりやすい
- ぶつかる↑ → 進みにくい → 抵抗↑
発展：式の雰囲気だけ（見た目がキレイだから置いておく！）
金属の導電率（どれだけ電気が流れやすいか）を、モデルで
と書くことがあるよ（ここは暗記不要！）。
ポイントは「ぶつかる回数が増えると、動きが続く時間 \(\tau\) が短くなる → \(\sigma\) が下がる（＝流れにくい）」って読み方！
※不純物や欠陥も“ぶつかりポイント”になるよ。合金が導電性を下げやすいのはここにつながる！
6. 熱伝導：なぜ金属は熱もよく通すのか
熱を運ぶのは「電子」と「原子のゆれ」
熱って、正体は“エネルギーの移動”なんだ。
金属では、熱を運ぶ役が2つあるよ！
- 電子：熱い側で元気な電子が冷たい側へ移動して、エネルギーを運ぶ！
- 格子振動：原子のゆれがとなりへ伝わって、熱が広がる！
だからこうなる！
電気を運ぶのも電子、熱を運ぶのも電子。
だから金属は電気も熱も通しやすいことが多いんだ！
発展：ウィーデマン＝フランツ則（“美しい関係”）
金属では、ある範囲で
みたいな関係が出てくることがあるよ（\(\kappa\)：熱伝導率、\(\sigma\)：電気伝導率）。
高校では「電気と熱が“同じ電子”でつながってる！」って感覚が持てれば十分！
7. 金属光沢と色：光が当たると何が起きているか
金属が“光る”のは、電子が光にすぐ反応するから！
光は電磁波だよね。金属に光が当たると、電子がすぐに反応して揺れる。
すると入ってきた光を押し返すような働きが起きて、反射が大きくなる。
だから金属はピカピカ光るんだ！
発展：金や銅が「銀色」じゃないのはなぜ？
多くの金属は可視光を広く反射して銀色っぽい。
でも金（Au）や銅（Cu）は、電子の状態の違いで特定の色が吸収されやすいことがあって、色味が出るんだ。
ここは大学で「バンド間遷移」って言葉で整理すると一気にスッキリするよ！
8. 展性・延性：なぜ金属は伸びる・広がるのか
結合が“無方向性”だから、ズレに強いんだ！
金属結合は、特定方向の“ひも”で結ばれている感じじゃない。
だから原子の層が少しズレても、電子の海が全体をつないだままになりやすいんだ。
その結果、金属は広がる（展性）し、伸びる（延性）んだよ！
ここ、よく勘違いする！
「割れにくい」と「やわらかい」は同じじゃないんだ！
“のびる”＝塑性変形しやすい、という意味で、硬い金属でも延性を持つことはあるよ。
発展：転位とか、すべり面って何？（入口だけ）
実は金属の変形は「転位」という欠陥の移動で説明されることが多いよ。
ただ高校では、まず「金属結合はズレに強い」って直感でOK！
9. 融点・沸点・硬さ・密度：金属間の差をどう読むか
基本：結合が強いほど、融点は上がりやすい！
固体が液体になるって、原子のつながりが“ゆるむ”ってこと。
だから基本的には、金属結合が強いほど融点が高くなりやすいんだ！
でも！例外はある（例外で理解が深くなる）
現実の融点は、原子の並び方や電子の状態など、いろんな要素で決まる。
だから「価電子が多い＝必ず高融点！」みたいに単純に決めつけないのが大事だよ。
超有名な例外：水銀（Hg）
水銀は、なんと常温で液体の金属！
こういう例外があるからこそ、「金属＝ぜったい固体」って思い込みは捨てよう！
| 性質 | 見方（ざっくり） | 注意 |
|---|---|---|
| 融点・沸点 | 結合の強さが効きやすい | 例外あり（構造・電子状態など） |
| 硬さ | 結合＋変形のしにくさ | 「硬い＝融点高い」ではない |
| 密度 | 原子の重さ＋詰まり方 | 軽いのに高密度、重いのに低密度もあり得る |
10. 合金：金属結合の“拡張”としての材料設計
合金ってなに？
合金は一言でいうと、混ぜて性質をねらって変えた金属材料なんだ！
「硬くしたい」「さびにくくしたい」「融点を調整したい」…目的に合わせて配合するよ。
置換型・侵入型（名前だけでもOK！）
| 分類 | イメージ | 起きやすい変化 |
|---|---|---|
| 置換型 | 一部の原子が別の原子に置きかわる | 強度・耐食性などが変わる |
| 侵入型 | 小さい原子がすき間に入る | 格子がゆがんで硬くなりやすい |
代表例（名前だけでもう強い！）
- 黄銅：Cu–Zn（色や加工性が変わる）
- 鋼：Fe–C（硬さ・強度アップの代表）
- ステンレス：Fe–Cr（さびにくい！）
- はんだ：Sn系（融点を調整して接合に使う）
合金の見方、これでOK！
合金は「金属結合がなくなる」わけじゃない。
電子がぶつかる場所（散乱）が増えたり、原子配列が変わったりすることで性質が変わるんだ！
11. 金属結合の境界領域：金属／イオン／共有結合は連続体
「金属＝完全に自由電子」って思いすぎない！
教科書の電子海モデルは分かりやすいけど、現実はもう少し“グラデーション”があるよ。
つまり、電子がどれだけ動けるかは物質によって違うんだ！
いろんな“中間っぽい物質”がある
- 半金属：金属と非金属の中間っぽいふるまい
- 金属間化合物：金属同士でも性質がガラッと変わることがある
- 導電性をもつセラミックス：ふつう絶縁っぽいのに例外もある
地図帳的まとめ
金属結合・イオン結合・共有結合は、別々の箱じゃない！
「電子がどれくらい偏る？どれくらい動ける？」で連続的につながっているんだ！
12. 典型例でまとめるミニケーススタディ（短く、しかし鋭く）
| 元素 | 見どころ | この単元での一言 |
|---|---|---|
| Na | 典型金属 | 価電子1で結合が弱めになりやすい → やわらかい・融点低め寄り |
| Al | 軽い金属 | 価電子3 → “動ける電子”が多めで金属らしさが強い |
| Fe | 遷移金属の代表 | 合金（鋼）の主役！強度や磁性の話へもつながる |
| Cu | 導電性が高い | 配線で大活躍！金属の色の話にもつながる |
| Hg | 例外 | 常温で液体の金属！思い込みを壊して理解を深める |
13. よくある誤解チェック（初学者〜上級者まで効く）
| ありがちな誤解 | 正しくは… | 一言で！ |
|---|---|---|
| 自由電子＝原子の全電子 | 主に価電子が動ける | 「動けるのは外側！」 |
| 導電性が高い＝反応しにくい | 導電性と反応性は別もの | 「軸が違う！」 |
| 硬い＝融点が高い | 硬さは変形のしにくさも関係 | 「硬さは別パラメータ！」 |
| 合金＝化合物 | 合金は“混ざり方”がいろいろ | 「混合と化合は別！」 |
1分セルフテスト（これ答えられたら勝ち！）
- 金属が電気を通す理由を「価電子が動ける」で説明できる？
- 温度が上がると抵抗が増える理由を「ぶつかる（散乱）」で説明できる？
- 金属が光る理由を「電子が光に反応して反射」で説明できる？
- 展性・延性を「無方向性だからズレに強い」で説明できる？
PDF（紙で復習したい人へ）
金属の結合と性質｜要点まとめ 「価電子が動ける！」で全部つなぐ 開く →参考（確認用：外部リンク）
ここは“用語の確認用”だよ（文章と図はページ用にオリジナルで作成）。
必須ではないから、気になったら見るくらいでOK！